Neuroplastiska effekter av föroreningar
Forskning visar att att bo i områden med höga föroreningar har allvarliga långsiktiga hälsoeffekter. Att bo i dessa områden under barn- och ungdomsåren kan leda till nedsatt mental kapacitet och ökad risk för hjärnskador . Människor i alla åldrar som bor i områden med hög förorening under längre perioder löper en ökad risk för olika neurologiska störningar . Både luftföroreningar och tungmetaller har varit inblandade i att ha negativa effekter på centrala nervsystemets ( CNS) funktionalitet. Föroreningars förmåga att påverka neurofysiologi hos individer efter att strukturen i CNS till största delen har stabiliserats är ett exempel på negativ neuroplasticitet .
Luftförorening
Luftföroreningar är kända för att påverka små och stora blodkärl i hela kroppen. Höga nivåer av luftföroreningar är förknippade med ökad risk för stroke och hjärtinfarkt . Genom att permanent påverka kärlstrukturer i hjärnan kan luftföroreningar ha allvarliga effekter på neural funktion och neurala materia. Hos hundar har luftföroreningar visat sig orsaka skador på CNS genom att förändra blod-hjärnbarriären , orsaka neuroner i hjärnbarken att degenerera, förstöra gliaceller som finns i vit substans och orsaka neurofibrillära trassel . Dessa förändringar kan permanent förändra hjärnans struktur och kemi , vilket resulterar i olika funktionsnedsättningar och störningar. Ibland visar sig inte effekterna av neural ombyggnad under en längre tid.
Effekter hos ungdomar och hundar
En studie från 2008 jämförde barn och hundar som fötts upp i Mexico City (en plats känd för höga föroreningsnivåer) med barn och hundar uppvuxna i Polotitlán , Mexiko (en stad vars föroreningsnivåer uppfyller USA:s nuvarande nationella standarder för omgivande luftkvalitet ). Enligt denna studie fick barn uppvuxna i områden med högre föroreningar lägre intelligens (dvs. på IQ- tester) och visade tecken på lesioner vid MRI- skanning av hjärnan. Däremot fick barn från området med låg förorening som förväntat poäng på IQ-tester och visade inga signifikanta tecken på risk för hjärnskador. Denna korrelation visade sig vara statistiskt signifikant och visar att föroreningsnivåer kan vara relaterade till, och bidra till, bildande av hjärnskador och IQ-poäng, vilket i sin tur visar sig som nedsatt intellektuell kapacitet och/eller prestation. Att bo i områden med hög förorening riskerar således ungdomar att drabbas av för tidig hjärndegeneration och felaktig neural utveckling - dessa fynd kan ha betydande konsekvenser för framtida generationer. När det gäller trafikrelaterade luftföroreningar löpte barn till mödrar som exponerades för högre nivåer under graviditetens första trimester en ökad risk för allergisk sensibilisering vid 1 års ålder.
Effekter hos vuxna
Det finns indikationer på att effekterna av fysisk aktivitet och luftföroreningar på neuroplasticitet motverkar. Fysisk aktivitet är känd för sina hälsoförbättrande fördelar, särskilt på det kardiovaskulära systemet, och har också visat fördelar för hjärnans plasticitetsprocesser, kognition och mental hälsa. Den neurotrofina, hjärnhärledda neurotrofiska faktorn (BDNF) tros spela en nyckelroll i träningsinducerade kognitiva förbättringar. Korta anfall av fysisk aktivitet har visat sig öka serumnivåerna av BDNF, men denna ökning kan kompenseras av ökad exponering för trafikrelaterade luftföroreningar. Under längre perioder av fysisk träning visade sig de kognitiva förbättringarna som påvisades hos på landsbygden saknas hos joggare i städer som deltog i samma 12-veckors start-2-run träningsprogram.
Epilepsi
Forskare i Chile fann statistiskt signifikanta samband mellan flera luftföroreningar och risken för epilepsi med ett 95 % konfidensintervall . De luftföroreningar som forskarna försökte korrelera med ökad förekomst av epilepsi var kolmonoxid , ozon , svaveldioxid , kvävedioxid , stora partiklar och fina partiklar. Forskarna testade dessa föroreningar i sju städer och i alla fall utom ett fann man ett samband mellan föroreningsnivåer och förekomsten av epilepsi. Alla korrelationer som hittades visade sig vara statistiskt signifikanta. Forskarna antog att luftföroreningar ökar risken för epilepsi genom att öka inflammatoriska mediatorer och genom att tillhandahålla en källa till oxidativ stress . De tror att dessa förändringar så småningom förändrar blod-hjärnbarriärens funktion och orsakar hjärninflammation . Hjärninflammation är känd för att vara en riskfaktor för epilepsi; sålunda ger händelseförloppet en rimlig mekanism genom vilken förorening kan öka epilepsirisken hos individer som är genetiskt sårbara för sjukdomen.
Dioxinförgiftning
Organohalogenföreningar , såsom dioxiner , finns vanligtvis i bekämpningsmedel eller skapas som biprodukter av tillverkning eller nedbrytning av bekämpningsmedel . Dessa föreningar kan ha en betydande inverkan på neurobiologin hos exponerade organismer. Vissa observerade effekter av exponering för dioxiner är förändrad astroglial intracellulär kalciumjon (Ca2 + ), minskade glutationnivåer , modifierad neurotransmittorfunktion i CNS och förlust av pH -upprätthållande. En studie av 350 vid kemiska anläggningar som exponerades för en dioxinprekursor för herbicidsyntes mellan 1965 och 1968 visade att 80 av de anställda visade tecken på dioxinförgiftning. Av dessa 350 anställda kontaktades 15 igen under 2004 för att genomgå neurologiska tester för att bedöma om dioxinförgiftningen hade några långsiktiga effekter på neurologiska förmågor. Tiden som hade gått gjorde det svårt att sätta ihop en större kohort , men resultaten av testerna visade att åtta av de 15 försökspersonerna uppvisade en viss funktionsnedsättning i centrala nervsystemet, nio visade tecken på polyneuropati och elektroencefalografi (EEG) visade olika grader av strukturella abnormiteter. Denna studie antydde att effekterna av dioxiner inte var begränsade till initial toxicitet . Dioxiner kan genom neuroplastiska effekter orsaka långvariga skador som kanske inte visar sig på flera år eller till och med årtionden.
Metallexponering
Exponering av tungmetaller kan leda till ökad risk för olika neurologiska sjukdomar. Forskning visar att de två mest neurotoxiska tungmetallerna är kvicksilver och bly . Effekten som dessa två metaller kommer att ha är mycket beroende av individen på grund av genetiska variationer . Kvicksilver och bly är särskilt neurotoxiska av många anledningar: de passerar lätt cellmembran , har oxidativa effekter på celler, reagerar med svavel i kroppen (vilket leder till störningar i de många funktioner som är beroende av sulfhydrylgrupper ) och minskar glutationnivåerna inuti cellerna. Metylkvicksilver , i synnerhet, har en extremt hög affinitet för sulfhydrylgrupper . Organiskt kvicksilver är en särskilt skadlig form av kvicksilver på grund av dess höga absorberbarhet. Bly härmar också kalcium, ett mycket viktigt mineral i CNS, och denna härmning leder till många negativa effekter. Merkurius neuroplastiska mekanismer verkar genom att påverka proteinproduktionen . Förhöjda kvicksilvernivåer ökar glutationnivåerna genom att påverka genuttrycket , och detta påverkar i sin tur två proteiner (MT1 och MT2) som finns i astrocyter och neuroner. Blyets förmåga att imitera kalcium gör att det kan passera blod-hjärnbarriären. uppreglerar även glutation.
Autism
Exponering för tungmetaller, i kombination med vissa genetiska anlag , kan placera individer med ökad risk att utveckla autism . Många exempel på CNS- patofysiologi , såsom oxidativ stress, neuroinflammation och mitokondriell dysfunktion, kan vara biprodukter av miljöstressorer såsom föroreningar. Det har förekommit rapporter om utbrott av autism på specifika platser. Eftersom dessa fall av autism är relaterade till geografisk plats, är implikationen att något i miljön kompletterar en riskgenotyp för att orsaka autism hos dessa utsatta individer. Kvicksilver och bly bidrar båda till inflammation, vilket får forskare att spekulera i att dessa tungmetaller kan spela en roll vid autism. Dessa fynd är dock kontroversiella, med många forskare som tror att ökande frekvenser av autism är en konsekvens av mer exakta screening- och diagnostiska metoder och inte beror på någon form av miljöfaktor .
Accelererat neuralt åldrande
Neuroinflammation är associerad med ökad neurodegeneration . Inflammation tenderar att öka naturligt med åldern. Genom att underlätta inflammation får föroreningar som luftpartiklar och tungmetaller att CNS åldras snabbare. Många sent debuterande sjukdomar orsakas av neurodegeneration. Multipel skleros , Parkinsons sjukdom , amyotrofisk lateralskleros (ALS) och Alzheimers sjukdom tros alla förvärras av inflammatoriska processer, vilket resulterar i att individer visar tecken på dessa sjukdomar i en tidigare ålder än vad som vanligtvis förväntas.
oligodendrocyter kompromissar, vilket i sin tur leder till att myelinskidan förstörs . Sedan axoner uppvisa tecken på skada, vilket i sin tur leder till neurondöd. Multipel skleros har korrelerats till att leva i områden med höga partikelhalter i luften.
Vid Parkinsons sjukdom kommer inflammation som leder till utarmning av antioxidantlager i slutändan att leda till dopaminerga neurondegeneration, vilket orsakar brist på dopamin och bidrar till bildandet av Parkinsons sjukdom. Kronisk gliaaktivering som ett resultat av inflammation orsakar motorneurondöd och äventyrar astrocyter, dessa faktorer leder till symtom på amyotrofisk lateralskleros (ALS, alias Lou Gehrigs sjukdom).
I fallet med Alzheimers sjukdom leder inflammatoriska processer till neurondöd genom att hämma tillväxten vid axoner och aktivera astrocyter som producerar proteoglykaner . Denna produkt kan endast deponeras i hippocampus och cortex , vilket indikerar att detta kan vara anledningen till att dessa två områden visar de högsta nivåerna av degeneration vid Alzheimers sjukdom. Luftburna metallpartiklar har visat sig direkt komma åt och påverka hjärnan genom luktvägar , vilket gör att en stor mängd partiklar kan nå blod-hjärnbarriären.
Dessa fakta, i kombination med luftföroreningars koppling till neurofibrillära trassel och de observerade subkortikala vaskulära förändringarna som observerats hos hundar, antyder att de negativa neuroplastiska effekterna av föroreningar kan resultera i ökad risk för Alzheimers sjukdom och kan också implicera föroreningar som en orsak till tidig debut Alzheimers sjukdom genom flera mekanismer. Den allmänna effekten av föroreningar är ökade nivåer av inflammation. Som ett resultat kan föroreningar avsevärt bidra till olika neurologiska störningar som orsakas av inflammatoriska processer.