W celu opracowania nowatorskiego podejścia naukowcy założyli wiwarium dla gryzoni w pobliżu tunelu komunikacyjnego w okolicach północnej Kalifornii, aby móc jak najdokładniej odwzorować warunki zanieczyszczenia powietrza związane z ruchem drogowym. Badanie polegało na wystawieniu samców i samic szczurów przez okres 14 dni na działanie zanieczyszczonego powietrza pobranego z tunelu. Wyodrębniono dwie grupy zwierząt  – szczury typu dzikiego oraz wykazujące ekspresję genów, będących czynnikami ryzyka choroby Alzheimera. – Zobaczyliśmy, że zanieczyszczenie powietrza związane z ruchem ulicznym przyspieszyło rozwój choroby Alzheimera nie tylko u zwierząt, które wykazują ekspresję genu ryzyka (co przewidywaliśmy), ale także u szczurów typu dzikiego  – zauważa toksykolog David Lein.

Przedstawione badania dowiodły też, że zanieczyszczenia powietrza wynikające z ruchu ulicznego związane są głównie z późnym stadium AD. W mózgach narażonych zwierząt zostały wykryte ultradrobne (PM<2,5) cząsteczki, wobec których nie obowiązują żadne limity regulacyjne. Agencja Ochrony Środowiska zajmuje się wyłącznie regulacją poziomu cząsteczek drobnych (PM 2,5). – Te badania stanowią zachętę do ponownej oceny obecnych standardów regulacyjnych i sugerują, że obecne nie chronią starzejącego się mózgu  – dodają naukowcy.

Istnieje wiele danych potwierdzających związek między jakością powietrza a rozwojem chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. Wskazują na to m.in. wcześniejsze dane opublikowane przez naukowców w "Translational Psychiatry". Wykazały one istotny związek między zwiększonym ryzykiem zmian neurorozwojowych a zanieczyszczeniem powietrza. Jeśli tylko uda się ustalić naukowcom, które składniki zanieczyszczonego powietrza są odpowiedzialne za rozwój demencji w AD, będą mieli podstawy, aby zwrócić się do władz w celu ustalenia nowych regulacji prawnych popartych dowodami naukowymi.

W jaki sposób dochodzi do zmian w układzie nerwowym? Istnieją dowody wskazujące na to, że mechanizmy zaburzeń neurodegeneracyjnych związane są ze stresem oksydacyjnym i zaburzeniem homeostazy organizmu. Wiąże się to z przedostawaniem się cząstek zanieczyszczeń do układu węchowego lub przez barierę płuco-krew-mózg. Prawdopodobnym mechanizmem jest także stymulacja całego układu płucnego po trafieniu cząstek zanieczyszczeń do płuc i wywołanie ogólnoustrojowej reakcji zapalnej. Powstała odpowiedź zapalna i stres oksydacyjny mogą prowadzić do akumulacji beta-amyloidu, fosforylacji białka tau i w konsekwencji – przyczyniać się do rozwoju AD.

Związek między poziomem ozonu a ryzykiem AD

Naukowcy wykazali, że każde zwiększenie stężenia ozonu o 10,91 ppb może podnieść ryzyko wystąpienia AD o 212%. Wynika to z dwóch powodów. Po pierwsze, wdychanie ozonu może prowadzić do powstawania reaktywnych form tlenu (ROS) i stresu oksydacyjnego. Ze względu na stres oksydacyjny ozon może przyczyniać się do powstawania zmian degeneracyjnych w neuronach hipokampa i zmniejszonej zdolności mózgu do regeneracji. Po drugie, szlak metaboliczny aktywowany przez ozon prowadzi do dysfunkcji mitochondriów w mózgu. Wyniki przedstawionych badań są niepokojące, dlatego wymagają weryfikacji.

Przeprowadzone metaanalizy potwierdzają wpływ drobnych i ultradrobnych cząstek powietrza oraz ozonu na rozwój choroby Alzheimera. Dowodzi tego także fakt, że osoby, które żyły w krajach o dużym stopniu zanieczyszczenia powietrza, miały podwojone ryzyko wystąpienia AD w porównaniu z osobami mieszkającymi w krajach, gdzie poziom zanieczyszczeń powietrza był niski. Przeprowadzone badania pokazują, z jak poważnym problemem mamy do czynienia. Władze na całym świecie powinny uwzględnić obawy dotyczące związku między AD a zanieczyszczeniem powietrza i prowadzić politykę opartą na większej kontroli emisji zanieczyszczeń.