NOVÉ POZNATKY O VLIVU ZNEČIŠTĚNÉHO OVZDUŠÍ
NA ZDRAVOTNÍ STAV POPULACE
R. J. Šrám
Laboratoř genetické ekotoxikologie
Ústav experimentální medicíny AV ČR
a Zdravotní ústav Středočeského kraje, Praha
Seminář ARNIKA, Praha, 26.10.2007R. J. Sram 2007
PROGRAM TEPLICEPROGRAM TEPLICE
BackgroundBackgroundBackgroundBackground
Air Pollution in the Teplice District, Czech Republic derives from Air Pollution in the Teplice District, Czech Republic derives from the use of locally mined coal for industry and home heating, the use of locally mined coal for industry and home heating,
and is higher in winter than summer.and is higher in winter than summer.
SO2, NOX, PM10 (PAHs)
IMPACT OF AIR POLLUTION
ON HUMAN HEALTH
TEPLICE(coal power plant
open pit mines
industry)
Control district
PRACHATICE(agricultural
area)
TEPLICE PROGRAM
Model district
R. J. Sram 2007
VÝVOJ ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ V ČRVÝVOJ ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ V ČR
> 10 m
< 10 m (PM10)< 2.5 m (PM2.5)
Air particles deposition in the airways
Roční průměry PM2,5 Teplice a Prachatice 1993 - 2006
0
10
20
30
40
50
60
70
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
rok
prům
ěr [µ
g/m
3]
Teplice Prachatice
Roční průměry PM2,5 Praha-Smíchov a Libuš 2001- 2006
16
18
20
22
24
26
28
30
32
2001 2002 2003 2004 2005 2006
rok
prům
ěr [µ
g/m
3]
Smíchov Libuš
Roční průměry BaP Teplice a Prachatice 1993 - 2006
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
rok
prům
ěr [n
g/m
3]
Teplice Prachatice
Roční průměry BaP Teplice a Prachatice 1993 - 2006
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
rok
prům
ěr [n
g/m
3]
Teplice Prachatice
Roční průměry BaP Praha-Smíchov a Libuš 2001- 2006
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2001 2002 2003 2004 2005 2006
rok
prů
mě
r [n
g/m
3]
Smíchov Libuš
Koncentrace karcinogenních PAU v Praze
0
5
10
15
20
25
30
35
5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 5 6 7 8 9 10 1112
2000 2001 2002 2003
ko
nc
en
tra
ce
[n
g/m
3]
Praha - Smíchov Praha - Libuš
R. J. Sram 2007
R. J. Sram 2007
20052000
PM10 mg/m3
EOM g/m3
B[a]P ng/m3
k-PAU ng/m3
62.6
14.9
3.5
24.7
38.9
6.7
3.3
19.5
ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ Praha-Smíchov (zima)
Roční průměrné koncentrace benzo[a]pyrenu v ovzduší v roce 2005 (podle ČHMÚ)
VLIV OVZDUŠÍ
NA VÝSLEDKY
TĚHOTENSTVÍ
R. J. Sram 2007
R. J. Sram 2006
TOTAL DNA ADDUCT LEVELS IN PLACENTAEffect of district and season
Ad
du
cts/
108
nu
cleo
tid
es
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Total Winter Summer
Teplice Prachatice
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Total Teplice Prachatice
Smokers
Nonsmokers
TOTAL DNA ADDUCT LEVELS IN PLACENTATOTAL DNA ADDUCT LEVELS IN PLACENTA
Effect of smoking
Ad
du
cts/
108
nu
cleo
tid
es
FACTORS AFFECTING DNA ADDUCTS IN PLACENTA
FACTORS AFFECTING DNA ADDUCTS IN PLACENTA
Air pollution - carc. PAHs
Diet - vitamin C
Life style - smoking
Genotypes - GSTM1, NAT2, EPHX, CYP1A1
Pregnancy outcome - IUGR
Education
Passive smoking
R. J. Sram 2006
IUGR by PM10 during 1994 - 1998 in TEPLICE
Months of gestation
AOR
with
95%
CL
AOR
with
95%
CL
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th 8th 9th
Low = 1Med; NS
High; NS
Med; P<0.04
High; P<0.0005
AOR
1.41
2.10
CARCINOGENIC PAHs & IUGR IN TEPLICE
Months of gestation
AO
Rs
with
95%
CI
AO
Rs
with
95%
CI
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th 8th 9th
LowCI Medium ; NS
CI High ; NS
CI Medium ; P<0.05
CI High ; P<0.005
AORs
1.67
2.16
R. J. Sram 2007
R. J. Sram 2007
porodní hmotnost
genotyp
nemocnost
dýchací funkce
neuropsychické funkce
OVLIVNĚNÍ VÝVOJE DĚTÍ
VLIV FAKTORŮ ŽP A ŽIVOTNÍHO STYLU:
R. J. Sram 2007
DŮSLEDKY IUGR
Dětská úmrtnost
Dětská nemocnost
Zpoždění vývoje
Cukrovka
Hypertenze
Ischemická choroba srdeční
R. J. Sram 2007
Koncentrace karcinogenních PAU v Praze
0
5
10
15
20
25
30
35
5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 5 6 7 8 9 10 1112
2000 2001 2002 2003
ko
nc
en
tra
ce
[n
g/m
3]
Praha - Smíchov Praha - Libuš
R. J. Sram 2007
R. J. Sram 2007
20052000
PM10 mg/m3
EOM g/m3
B[a]P ng/m3
k-PAU ng/m3
62.6
14.9
3.5
24.7
38.9
6.7
3.3
19.5
ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ Praha-Smíchov (zima)
Roční průměrné koncentrace benzo[a]pyrenu v ovzduší v roce 2005 (podle ČHMÚ)
VLIV OVZDUŠÍ NA RESPIRAČNÍ ONEMOCNĚNÍ
U DĚTÍ
R. J. Sram 2007
Bronchitidy RR, 95% CI’s, akutní expozice PAU, multivariátní analýza
0-24 months 2-4.5 years
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.001
day
lag
2 da
y la
g
3 da
y la
g
4 da
y la
g
5 da
y la
g
6 da
y la
g
7 da
y pr
ior
aver
age
Sin
gle
day
no
lag
3 da
y pr
ior
aver
age
1 da
y la
g
2 da
y la
g
3 da
y la
g
4 da
y la
g
5 da
y la
g
6 da
y la
g
7 da
y pr
ior
aver
age
Sin
gle
day
no
lag
3 da
y pr
ior
aver
age
R. J. Sram 2007
Bronchitidy RR, 95% CI’s, akutní expozice PM2.5,
multivariátní analýza
0-24 months 2-4.5 years
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.001
day
lag
2 da
y la
g
3 da
y la
g
4 da
y la
g
5 da
y la
g
6 da
y la
g
7 da
y pr
ior
aver
age
Sin
gle
day
no
lag
3 da
y pr
ior
aver
age
1 da
y la
g
2 da
y la
g
3 da
y la
g
4 da
y la
g
5 da
y la
g
6 da
y la
g
7 da
y pr
ior
aver
age
Sin
gle
day
no
lag
3 da
y pr
ior
aver
age
R. J. Sram 2007
Krátkodobá expozice PAU u dětí
Krátkodobá expozice PAU zvyšuje výskyt brochitid v předškolním věku
Nejsilnější asociace je s expozicí 7 dní
Zvýšení koncentrace PAU o 2 SD zvýší výskyt bronchitid u dětí 2-4.5 let o 50%
R. J. Sram 2007
Význam
první léta života dítěte jsou kritickou periodou
dýchacího ústrojí a imunity
R. J. Sram 2007
BIOMARKERY
R. J. Sram 2007
ENVIRONMENTÁLNÍ EXPOZICE k-PAU
R. J. Sram 2007
k-PAU A BIOMARKERY EXPOZICE, ÚČINKU A VNÍMAVOSTI
DNA adukty 32P-postlabeling
proteiny p53 and p21
chromozómové aberace
konvenční, FISH
SCGE (Comet assay)
genetický polymorfismus
CYP1A1, GSTM1, GSTP1, GSTT1, NAT2, EPHX, MTHFR, MS, p53, XRCC1, XPD, hOGG1
k-PAU VAPS
personální monitorování
kotinin
triglyceridy
celkový, HDL a LDL cholesterol
vitaminy A, C. E, kyselina listová
R. J. Sram 2007
R. J. Sram 2007
R. J. Sram 2007
DN
A A
dd
uct
s/10
8 Nu
cleo
tid
es
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
CON (N=52)
All SM NS All SM NS
Cases
"Like" B[a]P-DNA Adduct
EXP vs CON: P<0.01
EXP (N=53)
Smokers vs Nonsmokers within groups: P<0.01
„LIKE“ B[a]P-DNA ADDUCT
CR - Spontaneous frequency of chromosomal aberrations in population group of 20-59 yr (N=1045) in the Czech Republic 2000-2004 [Rössner 2005]
% AB.C.
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0EXP CON CR
CYTOGENETIC ANALYSIS
R. J. Sram 2007
CONVENTIONAL METHOD
6.0
exp kon
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0FG/100 AB.C. NCJ B/1000 t rcp
* P < 0.05
*
*
****
*
*
** P < 0.01
R. J. Sram 2007
CYTOGENETICKÁ ANALÝZAmetoda FISH
(různé typy chromozómových aberací)
Šrám et al, 2004
DONOR’SSAMPLE INTERNAL
STANDARD’S SAMPLE – „IS”
Suspension of lymphocytes
in PBS
damage in vivo
Incubationmedium: 80% RPMI,
20% FCSRepair: 1 hr, 370C
TREATMENT: 2Gy, Xraysirradiation on ice, Dose rate 1 Gy/min
slides coated with 1% NMA
SLIDES: suspension of cells in 90µl LMPA 0.5%
layer: 90µ l LMPA 0.5%
Viability tests Viability
tests
SCGE –assay
Challenge assay
R. J. Sram 2007
70
80
90
100
110
120
Repa
ired
DN
A da
mag
e [%
]
whole group nonsmokers smokers
Repair capacities of DNA damage (winter sampling)
ControlsPolicemen
p< 0.005 p< 0.04
R. J. Sram 2007
ENVIRONMENTÁLNÍ EXPOZICE k-PAU
DNA adukty
Chromosomové aberace (FISH)
Reparace DNA
Vliv genotypů
R. J. Sram 2007
POŠKOZENÍ GENOMU
POČÁTEK NEMOCI
NUTNOST PREVENCE !
R. J. Sram 2007
VÝSLEDKY TĚHOTENSTVÍ
(IUGR, LBW)
PŮSOBÍ JAKO ED
NEMOCNOST DĚTÍ
ATEROSKLERÓZA,
CA
VLIV k-PAU NA POPULACI
FERTILITAMUŽŮ
KARCINOGENNÍ PAU Z OVZDUŠÍ
JSOU VÝZNAMNÝM RIZIKEM R. J. Sram 2007
VÝVOJ ÚMRTNOSTI V ČRA VZTAH KE ZNEČIŠTĚNÍ PROSTŘEDÍ
VÝVOJ ÚMRTNOSTI V ČRA VZTAH KE ZNEČIŠTĚNÍ PROSTŘEDÍ
R. J. Sram 2007
R. J. Sram 2007
