Nederlands
Dansk
Deutsch
English
Español
Français
Italiano
Polski
Čeština
Green-Zones.eu › Milieu & Gezondheid › Luchtvervuiling

Luchtvervuiling - mammoettaak van de moderne geneeskunde

Sinds het begin van de technische ontwikkeling zijn de effecten op mens en milieu niet altijd uitsluitend positief geweest. Van de rampzalige waterkwaliteit in de Rijn in de jaren zestig, veroorzaakt door industrieel afvalwater, tot de ozonlaag die in de jaren tachtig door CFK's werd aangetast, zijn de gevolgen van de luchtvervuiling in het laatste decennium steeds meer in beeld gekomen. Sinds 2008 zijn de effecten van fijnstof en stikstofoxiden en andere schadelijke stoffen in de lucht een belangrijk onderdeel van de Europese wetgeving geworden, niet in de laatste plaats als gevolg van de EU-luchtkwaliteitsrichtlijn 2008/50/EG, en zijn ze nu in toenemende mate het onderwerp van medisch onderzoek. En de resultaten doen je rechtop zitten. De lijst van het leed dat wordt veroorzaakt door luchtvervuiling wordt immers steeds langer. Naast luchtwegaandoeningen, die duidelijk zichtbaar zijn bij het inademen van slechte lucht, wordt steeds vaker schade aan belangrijke organen zoals het hart en de hersenen, maar ook aan zintuiglijke organen ontdekt. Bovendien zijn mentale en psychologische problemen zoals depressies ook toe te schrijven aan luchtvervuiling.

 

Ongeveer 55% van de wereldbevolking leeft in steden en wordt permanent blootgesteld aan een slechte luchtkwaliteit. Hoewel de gevolgen van de luchtverontreiniging in Europa de afgelopen decennia al enorm zijn verminderd (22 ), is het effect van fijnstof (PM) op de menselijke gezondheid enorm. Het project "Global Burden of Disease", dat ziekten en sterfgevallen kwantificeert, schat dat luchtvervuiling, met ongeveer 4,2 miljoen sterfgevallen wereldwijd, de vijfde belangrijkste oorzaak van vroegtijdige sterfte is (2). Volgens het Europees Milieuagentschap is luchtvervuiling het grootste gezondheidsrisico dat door milieufactoren wordt veroorzaakt, wat in 2018 tot ongeveer 400 000 vroegtijdige sterfgevallen in Europa leidt (22). In deze periode werden de door de EU vastgestelde grenswaarden vaak overschreden. Zo woonde in 2016-2018 48% van de bevolking in gebieden waar de EU-grenswaarde voor PM2,5 werd overschreden. De WHO-grenswaarde tot welke PM2,5 als niet schadelijk voor de gezondheid wordt beschouwd, is aanzienlijk hoger dan de wettelijke EU-grenswaarde, zodat maar liefst 74-78 % van de EU-bevolking in gebieden woonde waar de grenswaarde werd overschreden (22).

 

De schadelijke stoffen komen vooral in de lucht terecht door verbrandingsprocessen in het personen- en goederenvervoer, maar ook in de industrie, de landbouw en de huishoudens. Deze processen produceren primaire deeltjes, zoals metaaldeeltjes, die rechtstreeks uit de bron in de lucht terechtkomen, en secundaire deeltjes, die in de lucht worden geproduceerd uit gasvormige precursoren zoals stikstof. De grootte van de deeltjes wordt gebruikt om de deeltjes in categorieën in te delen: zo komt PM10 overeen met deeltjes met een diameter van 10µm of minder (1). Bij inademing komt het fijnstof via de luchtwegen in de longen terecht. Hoe kleiner de deeltjes, zoals PM2.5 of PM0.1, hoe verder de deeltjes kunnen doordringen en zo de alveolen en het longweefsel kunnen bereiken of zelfs in de bloedbaan terechtkomen. Van hieruit kunnen ze vrijwel alle cellen van het lichaam direct bereiken en beschadigen.

Het Europees Milieuagentschap noemt longkanker (17%), coronaire hartziekten, d.w.z. ondervoeding van het hart met zuurstof (12%), beroertes (11%) en chronisch obstructieve longziekten (COPD) (3%) als de belangrijkste oorzaken van vroegtijdige sterfte in verband met luchtverontreiniging (22). Met name PM2.5 is via verschillende mechanismen in verband gebracht met hart- en vaatziekten. Deze omvatten disfunctie van het endotheel, de barrière tussen bloed en weefsel, vasoconstrictie, hoge bloeddruk, systemische ontsteking en oxidatieve stress veroorzaakt door vrije radicalen (3).

Reeds in de kinderjaren kan fijnstof PM2.5 de ontwikkeling van de bronchiën belemmeren en zo de latere longfunctie beperken (2) Bovendien kunnen ingeademde deeltjes in de longen het immuunsysteem verzwakken door het afremmen van aasetercellen. Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge vonden dat de aasetercellen niet langer arseen, tin, antimoon en vanadium, bacteriën en andere vreemde lichamen kunnen absorberen en verteren in de aanwezigheid van metalen die aanwezig zijn in fijnstof zoals ijzer en koper, maar ook arseen, tin, antimoon en vanadium. Bovendien stootten de macrofagen onder invloed van de stofdeeltjes verhoogde hoeveelheden ontstekingsboodschappen uit die ontstekingsziekten zoals bronchitis en longontsteking kunnen uitlokken (4). Fijnstof kan ook het evenwicht van verschillende soorten witte bloedcellen verstoren en zo astma bevorderen (2).

Onderzoekers van de Universiteit van Versailles St-Quentin-en-Yvelines vonden ook dat de rhinitissymptomen, d.w.z. een verstopte of verstopte neus zonder de schijn van een verkoudheid, werden verergerd door het fijne stof. Vooral PM10 veroorzaakte een intensivering van de symptomen, maar ook PM2.5 en stikstofdioxide (NO2) leidden tot een toename van de symptomen. Het veronderstelde mechanisme dat deze intensivering teweegbrengt, is opnieuw een verhoogd optreden van ontstekingen in de luchtwegen en oxidatieve stress, d.w.z. vrije radicalen die de cellen kunnen beschadigen (5).

 

In het hart schaadt fijnstof de functie van de mitochondriën, volgens de onderzoeksresultaten van de Universiteit van Lancaster. Mitochondriën zijn componenten van menselijke cellen, ook wel bekend als de krachtcentrales van de cellen. Zij produceren het molecuul ATP, dat als energieleverancier fungeert. In het hart wordt deze energie onder andere gebruikt voor het samentrekken van de hartkamers, die bloed en dus verse zuurstof door het lichaam pompen. De onderzoekers vonden dat fijnstof vooral de membranen van de mitochondriën beschadigde, waardoor de cellen meer stress-eiwitten produceerden (6).

Onderzoekers hebben ook aanzienlijke hoeveelheden fijnstof in de hersenen gevonden en onderzocht op de effecten ervan. Zo vonden onderzoekers van de Universiteit van Lancester nanodeeltjes van magnetiet in hersenweefsel. Deze magnetische deeltjes vormen vrije radicalen en zijn al in verband gebracht met de ziekte van Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten. Door de sterk afgeronde en gepolijste vorm van de deeltjes konden de onderzoekers hun oorsprong toeschrijven aan verbrandingsmotoren en remwrijving, aangezien de warmte die in dit proces wordt opgewekt bijna bolvormige deeltjes creëert. Door de enorm kleine omvang van deze deeltjes (meestal onder 200 nanometer) konden ze na inademing ook direct via de bloed-hersenbarrière de hersenen binnenkomen (7).

Net als in de hersenen kunnen stofdeeltjes neurodegeneratieve effecten hebben in andere organen. Uit een studie van het National Institute for Health Research in Londen is nu gebleken dat zelfs een risico voor het gezichtsvermogen kan worden toegeschreven aan luchtvervuiling. Zo hadden mensen die werden blootgesteld aan verhoogde niveaus van fijnstof PM2,5 meer kans om glaucoom te ontwikkelen. Deze onomkeerbare ziekte beschadigt de oogzenuw en is wereldwijd de meest voorkomende oorzaak van blindheid, die ongeveer 60 miljoen mensen treft. De onderzoekers konden een verandering in de oogdruk van de patiënten, die vaak wordt geïdentificeerd als de oorzaak van glaucoom, niet koppelen aan fijnstof. De onderzoekers gaan er daarom van uit dat neurotoxische effecten zoals oxidatieve stress en ontsteking en de daarmee gepaard gaande vasculaire veranderingen de oorzaak van glaucoom kunnen zijn (8).

Fijnstof kan dus enorme fysieke schade veroorzaken. De onderzoeksresultaten gaan echter veel verder en hebben ook stofdeeltjes in verband gebracht met verschillende mentale en psychologische aandoeningen.

Vooral kinderen en jongvolwassenen worden tijdens de ontwikkeling van de hersenen enorm getroffen door luchtvervuiling. Ook hier gaan onderzoekers ervan uit dat neurotoxische processen die worden veroorzaakt door fijnstof de trekker zijn en bijvoorbeeld leer- en ontwikkelingsstoornissen kunnen veroorzaken. Uit onderzoek in Barcelona bleek dat kinderen die op scholen met een hoge mate van luchtvervuiling studeerden, een verminderde cognitieve ontwikkeling vertoonden op verschillende gebieden van het geheugen. Het werkgeheugen van deze kinderen, dat belangrijk is om te leren lezen, schrijven en rekenen, werd daardoor aangetast. Hun onoplettendheid werd ook verhoogd (9). Uit onderzoek van de Universiteit van Cincinnati bleek dat kinderen die in hun eerste levensjaar op drukke straten hadden geleefd een 4% lager volume aan grijze stof in hun hersenen hadden toen ze 12 jaar oud waren. De grijze stof wordt geassocieerd met het geheugen, maar ook met het leren van talen. De gebieden van de hersenen die sensorimotorische taken uitvoeren en het limbisch systeem, dat gedeeltelijk verantwoordelijk is voor de emoties, waren ook aanzienlijk kleiner dan bij kinderen waarvan de ontwikkeling in de vroege kinderjaren op het platteland plaatsvond (10).

Andere studies hebben zelfs verbanden gevonden tussen luchtvervuiling en psychische stoornissen zoals schizofrenie. Het is al aangetoond dat ontstekingen, bijvoorbeeld van het centrale zenuwstelsel, psychische stoornissen kunnen veroorzaken (11). Daarom geloven onderzoekers dat fijnstof, dat een dergelijke ontsteking kan veroorzaken, een mogelijke oorzaak is van geestelijke gezondheidsproblemen. Onderzoek van de Universiteit van Umeå in Zweden heeft nu aangetoond dat kinderen en jongeren inderdaad meer last hebben van psychische stoornissen wanneer ze worden blootgesteld aan een verhoogde luchtvervuiling. Een toename van 10 µg/m3 NO2 leidde tot een toename van 9% van de psychische aandoeningen. Voor fijnstof (PM2,5 en PM10) was de verandering met 4% iets kleiner. (12). Onderzoek in het kinderziekenhuis in Cincinnati toonde ook aan dat psychische aandoeningen zoals angst, schizofrenie en depressie en zelfs zelfmoordgedachten vaker voorkwamen wanneer kinderen werden blootgesteld aan een verhoogde luchtvervuiling (13). Zwangere vrouwen die kort voor of tijdens de bevalling aan hoge niveaus van luchtvervuiling werden blootgesteld, hadden een nog grotere kans om kinderen met een autisme of een autismespectrumstoornis ter wereld te brengen (14).

Ook bij volwassenen worden concentratiestoornissen, maar ook ernstige ziekten zoals de ziekte van Alzheimer (21) en dementie in verband gebracht met een slechte luchtkwaliteit.  Onderzoekers van de Pedagogische Universiteit van Peking ontdekten dat luchtvervuiling de cognitieve capaciteiten van volwassenen aanzienlijk kan verminderen. Met name ouderen vertoonden een waardevermindering die vergelijkbaar is met een jaar vermindering van het aantal leerlingen (15). Uit een experiment aan de Universiteit van Maastricht is gebleken dat schakers aanzienlijk vaker concentratiefouten maken als de concentratie van fijnstof toeneemt. De kans op het maken van een fout is dus met een hele 26% toegenomen met een toename van 10 µg/m3 aan fijnstof PM2,5 (16). Studies in Londen toonden aan dat mensen die in gebieden met NO2-concentraties van meer dan 41,5 µg/m3 leven een significant hoger risico lopen op het ontwikkelen van dementie dan mensen die in gebieden met minder dan 31,9 µg/m3 NO2 leven (17).

Vooruitzichten voor onderzoek

Het directe oorzakelijke verband tussen luchtvervuiling en ziekte is nog steeds moeilijk vast te stellen, ondanks toenemend onderzoek. Dit is vooral te wijten aan het feit dat de processen moeilijk in vivo, d.w.z. in levend aangetast weefsel, gedurende lange perioden te observeren zijn en dat het onderzoek meestal onder laboratoriumomstandigheden wordt uitgevoerd. Hoewel de effecten van fijnstof rechtstreeks in het weefsel kunnen worden bestudeerd, blijft het dus moeilijk om aandoeningen zoals longziekten of hart- en vaatziekten ondubbelzinnig toe te schrijven aan de luchtverontreiniging en deze als hoofdoorzaak aan te wijzen (8, 11, 17, 20). Dit is vooral te wijten aan het feit dat genetische aanleg en omgevingsfactoren, zoals levensstijl en voeding of stress, van invloed zijn op het lijden van de getroffenen. Exacte cijfers over de gevolgen van luchtvervuiling zijn daarom moeilijk te verkrijgen, en er zijn meestal alleen schattingen van zowel ziekte als dood (2, 19).

 

Toch is, zoals hier beschreven, duidelijk onderzocht dat fijnstof een toxisch effect heeft op de cellen via verschillende mechanismen, waardoor hun membranen worden vernietigd en ze worden gestimuleerd om een grote verscheidenheid aan stoffen te produceren. Er is dus een duidelijk verband met verschillende ziekten. Bovendien blijkt uit de hier beschreven empirische onderzoeksprojecten dat de incidentie van verschillende ziekten bij populaties die worden blootgesteld aan hoge niveaus van luchtvervuiling aanzienlijk is toegenomen.

Onderzoeksinstellingen zijn nu zelfs begonnen met het onderzoeken van de effecten van fijnstof op andere levende organismen. De resultaten zijn niet verwonderlijk: wat schadelijk is voor de mens brengt ook andere organismen in gevaar. Zo is de toegenomen bijensterfte nu in verband gebracht met de slechte luchtkwaliteit (18). Zo kan fijnstof niet alleen een direct effect hebben op onze gezondheid, maar ook indirect factoren in ons leven beïnvloeden, zoals onze voeding. Hoe ver deze invloed reikt is een vraag voor onderzoek. Het is in ieder geval al duidelijk dat de luchtvervuiling door de vele ziekten en kwalen, zowel lichamelijk als geestelijk, en door het enorme aantal mensen dat dagelijks wordt blootgesteld aan een slechte luchtkwaliteit, de mammoettaak van de moderne geneeskunde lijkt te zijn.

Bronnen
  1. Umwelt Bundesamt (2020). Feinstaub. www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe/feinstaub
  2. D. E. Schraufnagel, et al. (2019). Air Pollution and Noncommunicable Diseases
  3. R.D. Brook, et al. (2010). Particulate Matter Air Pollution and Cardiovascular Disease
  4. L. Selley, et al. (2019). Brake dust exposure exacerbates inflammation and transiently compromises phagocytosis in macrophages.
  5. E. Burte, et al. (2019). Long-term air pollution exposure is associated with increased severity of rhinitis in 2 European cohorts.
  6. B.A. Maher, et al. (2020). Iron-rich air pollution nanoparticles: An unrecognised environmental risk factor for myocardial mitochondrial dysfunction and cardiac oxidative stress
  7. B.A. Maher, et al. (2016). Magnetite pollution nanoparticles in the human brain.
  8. S.Y.L. Shua, et al. (2019). The Relationship Between Ambient Atmospheric Fine Particulate Matter (PM2.5) and Glaucoma in a Large Community Cohort.
  9. J. Sunyer, et al. (2015). Association between Traffic-Related Air Pollution in Schools and Cognitive Development in Primary School Children: A Prospective Cohort Study
  10. T. Beckwith, et al. (2020) Reduced gray matter volume and cortical thickness associated with traffic-related air pollution in a longitudinally studied pediatric cohort.
  11. A. Kewalramani, et al. (2008). Asthma and Mood Disorders.
  12. A. Oudin et al. (2016). Association between neighbourhood air pollution concentrations and dispensed medication for psychiatric disorders in a large longitudinal cohort of Swedish children and adolescents.
  13. C. Brokamp (2019). Pediatric Psychiatric Emergency Department Utilization and Fine Particulate Matter: A Case-Crossover Study
  14. A.L. Roberts et al. (2013). Perinatal Air Pollutant Exposures and Autism Spectrum Disorder in the Children of Nurses’ Health Study II Participants
  15. X. Zhang et al. (2018). The impact of exposure to air pollution on cognitive performance
  16. S. Künn et al. (2019). Indoor Air Quality and Cognitive Performance.
  17. I.M. Carey et al. (2018). Are noise and air pollution related to the incidence of dementia? A cohort study in London, England.
  18. G.G. Thimmegowda et al. (2020). A field-based quantitative analysis of sublethal effects of air pollution on pollinators.
  19. WHO (2020). Air pollution. www.who.int/health-topics/air-pollution
  20. A.E. Budson (2020). Does air pollution cause Alzheimer’s disease? https://www.health.harvard.edu/blog/does-air-pollution-cause-alzheimers-disease-2020072320627
  21. J. Kilian & M. Kitazawa (2018). The emerging risk of exposure to air pollutionon cognitive decline and Alzheimer's diseaseeEvidence from epidemiological and animal studies
  22. European Environment Agency (2020). Healthy environment, healthy lives: how the environment influences health and well-being in Europe.
  23. J.E. Fisher, et al. (2016). Physical Activity, Air Pollution, and the Risk of Asthma and Chronic Obstructive Pulmonary Disease.