Lungen in Flammen: Rauch von Waldbränden, Vorfälle von Krankheiten, anfällige Bevölkerungsgruppen und Gemeinschaftswerte in Kanada (LoF)

ZIEL: Die Reaktionen auf kontrollierte menschliche Expositionen gegenüber Holzrauch, als Modell für Waldbrandrauch (WFS), zu nutzen, um das Risiko der Annahme zu quantifizieren und biologische Plausibilität hinzuzufügen, dass WFS-bedingte Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder weniger (PM2,5) zur Entwicklung neurologischer und chronischer Lungenerkrankungen beitragen.

Studienexpositionsarme:

Arm A: 3 aufeinanderfolgende Tage mit 2-stündigen Holzrauchexpositionen bei 35 µg/m³ PM2,5 Arm B: 3 aufeinanderfolgende Tage mit 2-stündigen Holzrauchexpositionen bei 105 µg/m³ PM2,5 Arm C: 2 aufeinanderfolgende Tage gefilterte Luft (FA), gefolgt von 1 Tag mit einer 2-stündigen Holzrauchexposition bei 315 µg/m³ PM2,5

HYPOTHESE, BEGRÜNDUNGEN UND ZIELE Ziel 1A: Plausibilität für WFS-Beiträge zu chronischen Lungenerkrankungen erhöhen und das Risiko quantifizieren.

Hypothese 1A: Die Forscher werden Mechanismen bestimmen, die WFS-Expositionen plausibel mit der Entwicklung chronischer Erkrankungen verknüpfen, indem sie WFS-Expositionen mit Lungenfunktionsabnahme, Asthma, chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) oder Lungenkrebs in Verbindung bringen.

Die Plausibilität der Verknüpfung von WFS-Exposition mit chronischen Lungenerkrankungen wie Asthma, COPD und Lungenkrebs bewerten.

Die biologischen Auswirkungen von WFS auf die Atemwege bewerten.

• Insbesondere, welche Auswirkungen haben Expositionskonzentration, -intensität und -zeit auf entzündliche und immunmodulatorische Reaktionen auf WFS-Exposition?
• Mehrere biologische Pfade könnten WFS-Expositionen mit der Entwicklung chronischer Atemwegserkrankungen wie Asthma, COPD und Lungenkrebs verbinden. Dazu gehören Effekte von oxidativem Stress und Entzündung auf die Integrität der Epithelbarriere, die den Kontakt mit Immunzellen erleichtern, Allergensensibilisierung, erhöhte Infektionsanfälligkeit und Gewebeumbau, der die Lungenfunktion beeinträchtigt. Epigenetik, insbesondere DNA-Methylierung (DNAm), ist ein weiterer potenzieller Mechanismus, der WFS mit chronischen Erkrankungen verbindet, und das Atemwegsmikrobiom könnte ebenfalls über mehrere Pfade beitragen. Allerdings unterscheidet sich WFS von allgemeiner städtischer und verkehrsbedingter Luftverschmutzung (TRAP), daher können die bisher nachgewiesenen Effekte von TRAP-Exposition nicht ohne Weiteres auf WFS übertragen werden.

Ziel 1B: Eine kontrollierte Humanexpositionsstudie nutzen, um über verschiedene Intensitäten von WFS-Exposition hinweg zu identifizieren:

1.1 Neurokognitive Veränderungen, die für die Entwicklung chronischer neurologischer Erkrankungen relevant sind 1.2 Zeitliche Muster des Auftretens und der Auflösung relevanter zirkulierender neuro-inflammatorischer Marker 1.3 Geschlecht, Alter und Genetik als effektmodifizierende Suszeptibilitätsfaktoren für die oben genannten Phänomene

Hypothese 1B: Die Forscher werden Störungen im Default Mode Network (DMN) des Gehirns sowie intensitätsabhängige Anstiege zirkulierender neuro-inflammatorischer Marker nachweisen, insbesondere bei älteren Personen und solchen mit Genotypen, die einen Mangel im Antioxidans-Stoffwechsel oder ein Demenzrisiko bedingen.

FORSCHUNGSDESIGN Eine randomisierte, doppelblinde, crossover-kontrollierte Humanexpositionsstudie.

STATISTISCHE ANALYSE Die Daten werden in R mit generalisierten und linearen gemischten Effektmodellen analysiert. Modelle werden mit Exposition als festem Effekt und Teilnehmer-ID als zufälligem Effekt durchgeführt.