Inquinamento atmosferico e danni cerebrali: cosa dice la scienza

Inquinamento atmosferico-Immagine: la ricerca in tutto il mondo ha collegato l’aria inquinata a maggiori rischi di demenza, depressione, ansia e psicosi. Credito: Damir Sagolj/Reuters.

Studi epidemiologici hanno collegato “l’aria inquinata” alla demenza e ad altri disturbi cerebrali. Ora i ricercatori stanno cercando di determinare in che modo gli inquinanti causano i loro danni e quanto danno causano.

Nel 2012, un collega di Deborah Cory-Slechta dell’Università di Rochester, New York, stava studiando come l’inquinamento atmosferico intorno all’Università danneggiava il cuore e i polmoni dei topi e le aveva chiesto di controllare i cervelli degli animali per eventuali danni. Come specialista della neurotossicità del piombo, Cory-Slechta ricorda di aver pensato: “Inquinamento atmosferico? Quanto può essere grave?“. Ma ciò che ha visto in quei cervelli è stato così “sbalorditivo” che ha spostato l’intero focus della sua ricerca.

Concentrandosi su come l’inquinamento atmosferico danneggia il cervello, Cory-Slechta si è ritrovata in territorio solitario. È ampiamente dimostrato che l’inquinamento atmosferico, sotto forma di particolato, ozono o altri gas tossici, contribuisce all’asma, al cancro ai polmoni e ad altre malattie respiratorie, e che il particolato contribuisce in particolar modo alle malattie cardiache. “Ma a quei tempi”, dice, “poche persone che studiavano l’inquinamento atmosferico erano interessate al cervello, e ancora meno neuroscienziati erano interessati all’inquinamento atmosferico“. Le sue presentazioni ricevevano così poca attenzione alle Conferenze di neuroscienze che smise di partecipare agli incontri.

Ora, quest’area di ricerca sta ricevendo più attenzione e suscitando preoccupazione in tutto il mondo. Studio dopo studio ha dimostrato che i ricercatori hanno anche trovato collegamenti a condizioni neuroevolutive, come l’autismo e deficit cognitivi nei bambini.

Nel 2020, l’influente Lancet Commission sulla demenza ha riconosciuto l’inquinamento atmosferico come un fattore di rischio per la condizione e nel suo rapporto di follow-up dell’anno scorso ha affermato che l’esposizione al particolato atmosferico “è ora motivo di intensa preoccupazione e interesse”. Nel frattempo, un rapporto del 2022 del Committee on the Medical Effects of Air Pollutants del Governo del Regno Unito ha chiesto ulteriori ricerche sui collegamenti tra inquinamento atmosferico e demenza. Allo stesso modo, le linee guida globali sulla qualità dell’aria del 2021 dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) hanno sottolineato l’importanza di studiare gli effetti neurologici dell’inquinamento atmosferico su giovani e anziani.

L’OMS stima che il 99% della popolazione mondiale sia esposta a livelli di inquinamento superiori a quelli raccomandati, con molte città nei paesi a basso e medio reddito che hanno una qualità dell’aria particolarmente pessima. Ma non sono solo le megalopoli, come Città del Messico e Delhi, a essere a rischio. “Anche un’esposizione a bassi livelli che le persone ritengono sufficientemente sicura per la salute pubblica sta facendo qualcosa a livello cerebrale“, afferma Megan Herting, neuroscienziata presso l’Università della California del Sud a Los Angeles.

“I ricercatori devono ora cercare di scoprire i meccanismi alla base di questi problemi per adottare misure volte ad attenuare tali problemi”, afferma Ian Mudway, tossicologo ambientale presso l’Imperial College di Londra e coautore del rapporto del Regno Unito del 2022. Per Mudway, la domanda da un milione di dollari è: “Cosa c’è nell’inquinamento atmosferico che determina questi effetti?”

Creare i collegamenti

Gli studi sui cervelli di bambini e cani a Città del Messico alla fine degli anni 2000 e all’inizio del 2010 sono stati tra i primi a lanciare l’allarme sulla neurotossicità dell’inquinamento atmosferico. La neuroimmagine ha rivelato che molti più bambini che vivevano nella città altamente inquinata avevano lesioni nei tratti di sostanza bianca che collegano le regioni cerebrali rispetto ai bambini nelle aree meno inquinate, con la corteccia prefrontale che sembrava particolarmente vulnerabile. E i bambini di città, senza altri fattori di rischio per disturbi cerebrali, hanno ottenuto risultati relativamente scarsi nei compiti cognitivi

L’inquinamento è un mix estremamente complesso di componenti gassosi e particolati che differiscono a seconda della fonte. I gas di scarico dei veicoli e la produzione industriale sono le principali fonti di particelle di varie dimensioni, e anche le cucine, gli incendi boschivi e la polvere del deserto contribuiscono. La combustione di carburante e altre fonti rilasciano ossidi di azoto e zolfo, monossido di carbonio e ozono. Studi condotti in diversi paesi, compresi quelli in cui le normative hanno migliorato drasticamente la qualità dell’aria negli ultimi decenni, hanno trovato associazioni tra inquinamento e specifici disturbi cerebrali.

Un’analisi del 2023 su oltre 389.000 partecipanti alla UK Biobank ha mostrato che l’esposizione a lungo termine al particolato atmosferico, all’ossido nitrico e al biossido di azoto era correlata a livelli più elevati di depressione e ansia. L’autore principale Guoxing Li, un tossicologo ambientale presso l’Università di Pechino in Cina, sottolinea che anche livelli di esposizione molto bassi aumentavano il rischio di queste condizioni.

Il mese scorso, uno studio durato 16 anni e condotto su oltre 200.000 residenti in Scozia ha scoperto che un’esposizione cumulativa più elevata al biossido di azoto era associata a un aumento dei ricoveri ospedalieri per disturbi comportamentali e di salute mentale.

Nel frattempo, studi condotti in Francia, Stati Uniti e Cina hanno documentato che nelle regioni in cui la qualità dell’aria è migliorata, si registrano tassi inferiori di demenza, declino cognitivo e depressione nella popolazione anziana.

Studi osservazionali hanno anche collegato l’inquinamento atmosferico a cambiamenti strutturali nel cervello, come la riduzione del volume dell’ippocampo, che sono coerenti con un rischio aumentato di demenza negli anziani. E gli studi di Herting sui dati di neuroimaging dei cervelli in via di sviluppo di migliaia di giovani negli Stati Uniti suggeriscono che l’inquinamento atmosferico interrompe lo sviluppo dei tratti di sostanza bianca. L’anno scorso, il suo team ha riferito che un aumento dell’esposizione all’inquinamento atmosferico sembra alterare la comunicazione tra le regioni del cervello.

“Ma tali studi devono ancora convergere su un chiaro schema di danno“, afferma Herting. Sospetta che il momento dell’esposizione durante lo sviluppo possa modellare la vulnerabilità.

Nonostante tutte le prove che collegano l’inquinamento atmosferico ai danni al cervello, i ricercatori affermano che è difficile individuare una causa chiara utilizzando solo studi osservazionali. Ad esempio, le persone nelle comunità povere, che spesso respirano l’aria di qualità peggiore, hanno maggiori probabilità di avere fattori di rischio per disturbi cerebrali, stress, bassi livelli di istruzione e obesità, rispetto a quelle nelle aree con redditi più elevati. E molti studi esistenti stimano l’esposizione sulla base degli indirizzi residenziali, senza tenere conto di come le professioni e gli stili di vita delle persone modellano la loro esposizione.

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“I tipi specifici di inquinanti che le persone respirano sono quasi certamente importanti”, affermano i ricercatori. Le misurazioni standard della qualità dell’aria si basano sui livelli di componenti gassosi primari e di particolato che hanno diametri inferiori a 10 micrometri (PM ₁₀ ) o 2,5 micrometri (PM _2,5 ). Ma le particelle sospese nell’aria trasportano una gamma di sostanze chimiche, da semplici sali a innumerevoli composti altamente tossici, che variano a seconda delle località. “Tutte le particelle sono trattate come se fossero ugualmente tossiche”, afferma Mudway, “eppure sono un miscuglio di ogni sostanza chimica, centinaia di migliaia di sostanze chimiche, nell’aria”.

“Inoltre, le particelle ultrafini non vengono monitorate di routine”, nota Cory-Slechta. “Tuttavia, le particelle di diametro inferiore a 100 nanometri sono le particelle sospese nell’aria più reattive chimicamente e quelle con maggiori probabilità di penetrare nel corpo e nel cervello“, afferma.

“Anche senza questa lacuna nei dati di monitoraggio”, afferma Mudway, “gli studi osservazionali su persone che respirano molti inquinanti non possono isolare le sostanze chimiche responsabili per ottenere una comprensione meccanicistica. Le malattie cardiovascolari sono un noto fattore di rischio per la demenza. Quindi il danno che l’inquinamento atmosferico provoca al cuore e ai vasi sanguigni è un altro fattore di confusione. L’unico modo per svelarlo“, dice Mudway, “è attraverso la sperimentazione”.

Nel laboratorio

Gli studi di laboratorio possono dimostrare, ad esempio, che in condizioni controllate, i cocktail di inquinanti atmosferici del mondo reale danneggiano il cervello. Questo è ciò che Cory-Slechta ha visto nel 2012, quando ha confrontato i cervelli dei topi che avevano respirato aria proveniente dall’università con quelli che avevano respirato aria filtrata. Studi successivi del suo laboratorio hanno riportato che i topi esposti a particelle ultrafini durante lo sviluppo, anche nell’utero, dalla respirazione delle loro madri, hanno tratti di materia bianca e ventricoli cerebrali ingranditi. I topi esposti durante lo sviluppo hanno continuato a mostrare maggiore impulsività e deficit di memoria a breve termine.

I cambiamenti fisici del cervello si sovrappongono parzialmente a quelli delle persone con condizioni neuroevolutive come autismo e schizofrenia. Negli animali più anziani, l’inquinamento atmosferico sembra accelerare la deposizione delle proteine ​​amiloidi e tau associate al morbo di Alzheimer. Altri studi sugli animali hanno riscontrato danni a livello anatomico, cellulare e molecolare.

Sebbene i segni di danno varino da studio a studio, Caleb Finch, che studia l’invecchiamento presso l’Università della California del Sud, afferma che c’è un aspetto comune: “È una risposta infiammatoria”, afferma. Studi del suo laboratorio e di altri mostrano che i geni che mediano le risposte infiammatorie vengono attivati; i messaggeri associati all’infiammazione diventano più abbondanti; ci sono segni di stress ossidativo e le cellule microgliali che rilevano il danno e proteggono i neuroni vengono attivate. “Ogni classe principale di cellule cerebrali è interessata“, afferma Finch.

Fonte: Nature