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Schlechte Luft und Gesundheit – Stand des Wissens und offene Fragen
Barbara Hoffmann IUF-Leibniz Institut für Umweltmedizinische Forschung Medizinische Fakultät der Heinrich Heine Universität Düsseldorf Luftreinhaltung heute und morgen, UBA, Dessau, 16.9.2013
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Claude Monet: Waterloo Bridge, London 1901-1904
A London fog is brown, reddish-yellow, or greenish, has a smoky, or sulphurous
smell, and produces a choking sensation.
Nach: R Russell, London Fogs
(London: 1880), p. 6.
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London Smog, 1952 8. Dezember, 12 Uhr mittags
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Nach: P. Bruckmann, LANUV NRW
Jahresmittelwerte für Schwebstaub
im Rhein-Ruhr-Gebiet
Problem gelöst?
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Barbara Hoffmann Medizinische Fakultät
• Weltgesundheitsorganisation (WHO): – ca. 2 Millionen vorzeitige Todesfälle
/Jahr weltweit. – Mehr als die Hälfte der Krankheitslast
wird von Entwicklungsländern getragen.
• Industrialisierung und Verkehr
• Qualität des Staubes – Filterung der größeren Partikel – Relative Zunahme der kleineren
Partikel
• Weitere gesundheitliche Folgen – Kardiopulmonale Erkrankungen – Metabolische Erkrankungen – Neurokognition – Allergien
Problem gelöst?
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Inhalte
• Gesundheitliche Auswirkungen – Was wissen wir? – Was vermuten/befürchten wir?
• Offene Fragen – Die Suche nach dem Bösewicht – pathogene Eigenschaften – Effektiver Schutz der Bevölkerung – messen wir das Richtige?
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7
Tägliche Mortalität
3 8 13 18
300
400
100
1200
Deaths
Smoke
London, 1962
Tägliche Todesfälle
Feinstaubkonzentration
Dezember 1962
London Ruhrgebiet
Nach Joel Schwartz Nach: P. Bruckmann, LANUV NRW
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8
Überblick tägliche Mortalität
Insgesamt:
ca. 0,4-1,0% Anstieg der täglichen Mortalität pro 10 µg/m3 PM10
Brook et al. Circulation 2010
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9
Langzeiteffekte auf die Mortalität
Harvard 6 cities study
Dockery et al. NEJM 1993
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10
Todesursachen Staubkohorte NRW
Gehring et al. Epidemiology 2006
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11
Verbesserung der Luftqualität
Pope et al., NEJM 2009
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12
Mortalität
Krankenhausaufnahmen
Herz-Kreislauferkrankungen
Medikamentenverbrauch
Asthmaanfälle
Geburtsgewicht
….
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Gesundheitliche Auswirkungen
• Atemwege • Lungenkrebs • Asthma, Allergien • Herz-Kreislaufsystem • Nervensystem • Metabolische Erkrankungen
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Barbara Hoffmann, Universität Duisburg-Essen Düsseldorf, Dezember 2010 14
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Akute Gesundheitseffekte – Verschlechterung bei Asthma
Respiratorische Effekte nach 2-stündiger Exposition mit Dieselabgasen bei Personen mit Asthma
Reduktion der Lungenfunktion: Abnahme FEV1 6.1% Abnahme FVC 5.4%
Oxford Street versus Hyde Park
McCreanor et al. NEJM 2007
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SALIA (Study on the influence of air pollution on lung function,
inflammation and aging)
Schikowski et al., Resp. Res. 2005
Schlechtere Lungenfunktion Mehr Symptome
Häufiger chronisch obstruktive Lungenerkrankung
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17
Nähe zur Straße erhöht:
Neuauftreten von Asthma bei Erwachsenen Reduktion der Luftverschmutzung verbessert Symptomatik
SAPALDIA (Swiss Cohort Study on Air Pollution and Lung Disease in Adults)
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18
N Engl J Med 2005;352(12):1276. The Effect of Air Pollution on Lung Development from
10 to 18 Years of Age
Lungenwachstum bei Kindern verlangsamt
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European Study of Cohorts for Air Pollution Effects
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ESCAPE: PM10 und Lungenkrebs
Raaschou-Nielsen et al. Lancet Oncology 2013
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ESCAPE: Asthma und Allergien
Beteiligte Studien: MAAS, GINI, LISA, PIAMA, BAMSE
Exposure NO2 (10 µg/m3) PM2.5 absorbance (1 unit) PM2.5 (5 µg/m3) NOX (20 µg/m3) PM10 (10 µg/m3) Coarse PM (5 µg/m3)
Mölter et al. submitted
Asthma im Alter von 4-5 Jahren
Auslösung von Asthma und Allergien bei Kindern
nicht eindeutig
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Barbara Hoffmann, Universität Duisburg-Essen Düsseldorf, Dezember 2010 22
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23 Rich et al. EHP 2010
Auslösung von akuten Herzinfarkten New York City
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Women´s Health Initiative
Miller et al. NEJM 2008
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25
Mülheim, Essen, Bochum
Heinz Nixdorf Recall Studie Risk Factors, Evaluation of Coronary Calcium and Lifestyle
• Laufende prospektive bevölkerungs-basierte Kohortenstudie, Start in 2000
• Zufallsstichprobe von 4814 Probanden, Alter 45-75 Jahre
• Baseline Untersuchung (2000-2003) – CV Risikofaktoren – Subklinische Arteriosklerose
(Koronarkalk, ABI, CIMT)
• Nachuntersuchungen – 2006-2008 – 2011-2013
• Luftqualität an Wohnadresse
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Subklinische Arteriosklerose Thoracic aortic calcification (TAC)
Takasu et al. Am Heart J 2008 Kälsch et al. Int J Cardiovasc Imaging 2013
Kälsch et al. EHJ 2013
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27 Hennig et al. In preparation
Ultrasound Scanner
Internal Common Artery (CA)
External CA
Common CA
Bulb
μm-change (95%-CI) in CIMT
Model PM2.5 (2.38 µg/m3)
Left Right
Main model 4.2 (2.3; 6.2) 1.8 (0.0; 3.6)
4 μm ≈ 20 % der jährlichen Progression
Progression der Intima Media Dicke der Halsschlagader Heinz Nixdorf Recall Studie
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Barbara Hoffmann Medizinische Fakultät
Alzheimer? Schlafapnoe?
Insulinresistenz? Diabetes mellitus?
Ranft et al., Environ Res 2009
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Stoffwechsel - Diabetes
OR für Diabetes mellitus 1,21 (95% KI 1,07–1,36) per IQR
SALIA D
iabe
tes,
age
of o
nset
≥ 6
0 ye
ars
[adj
.%]
0
5
10
15
20
long-term PM10 [µg/m3] 20 25 30 35
Bo/Due
DoH
DuS
DuN
Ge DoN
EZ
Bo/Due – Borken/Dülmen DoH – Dortmund Hörde DuN – Duisburg Nord DuS – Duisburg Süd EZ – Essen Zentrum Ge – Gelsenkirchen
Krämer U, Herder C, Sugiri D, Strassburger K, Schikowski T, Ranft U, Rathmann W: Traffic-related air pollution and incident type 2 diabetes: Results from the SALIA cohort study. Environ Health Perspect 118 (9): 1273-1279, 2010.
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Inhalte
• Gesundheitliche Auswirkungen – Was wissen wir? – Was vermuten/befürchten wir?
• Offene Fragen – Die Suche nach dem Bösewicht – pathogene Eigenschaften – Effektiver Schutz der Bevölkerung – messen wir das Richtige?
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Wer könnte ein weiterer Übeltäter sein?
Kandidaten sind:
Größe: UFP, Anzahl, Oberfläche?
Größenspezifische Masse
Inhaltsstoffe, Quelle?
Oxidatives Potential?
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Mortalität ist assoziiert mit größenspezifischer Masse (PM2.5)
in Kanada
40% 20% 0%
Crouse EHP 2012
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UFP bzw. Anzahlkonzentration sind assoziiert mit …
Andersen et al. EHJ 2010
Schlaganfall Krankenhausaufnahme nach Herzinfarkt
Von Klot et al. Circulation 2005
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Langzeiteffekte Ruß Review, EHP 2011
pro 1 µg/m3
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Inhaltsstoffe
Ostro et al. EHP 2010
Bell et al. AJRCCM 2009
• Wenig Studien
• Kein einzelner „Bösewicht“
• Kein sicherer Unschuldiger
• Keine einzelne Stoffgruppe oder Quelle ist konsistent enger mit
Effekten assoziiert als Partikelmasse
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Radikale
Metalle
Oberflächen
OrganischeFraktion
Oxidativer stress
Entzündung
Nanopartikel
Radikale (ROS)
Newcomer: Oxidatives Potential
***
******* *
********
0
1
2
3
4
3 - 7 µm 1.5 - 3 µm 0.95 - 1.5 µm 0.5 - 0.95 µm < 0.5 µm
Log
ESR
(a.u
.)
RBUBBRQR
Queensway underpass (A38), Birmingham, UK
Mace Head Research station, Connemara, Ireland west coast
Wessels et al. (2010) Environ Sci Technol, Dank an Roel Schins für die Überlassung der Folien!
r = 0.70p < 0.001
n = 44
0
10
20
30
40
50
60
0 1 2 3 4
Log ESR (a.u.)
Oxi
dativ
e D
NA
dam
age
(a.u
.)
DNA damage
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Zusammenfassung
• Gesundheitseffekte – Mortalität kurzfristig und langfristig erhöht – Herz-Kreislauferkrankungen, Förderung der Arteriosklerose – Verstärkung von Lungenerkrankungen – Lungenkrebs
• Offene Fragen – Weitere gesundheitliche Auswirkungen (Diabetes,
Neurokognition, Allergien)? – Wer ist der Übeltäter – ungelöst, intensive Forschungsaktivität
notwendig – Anpassung des Monitoring an kleinräumige Gesundheitseffekte
und an Forschungsfragen