A nitrogén-dioxidnak és ózonnak való egymást követő expozíció hatása egészséges felnőtt önkénteseknél. (ENDZONE)

Annak ellenére, hogy a levegő minősége az elmúlt évtizedekben javult, az Egyesült Államokban még mindig több mint 100 millió ember él olyan megyékben, amelyek egy vagy több szennyezőanyag tekintetében nem felelnek meg a National Ambient Air Quality Standards (NAAQS) követelményeinek. A mindennapi élet során az egyének számos természetes és antropogén eredetű szennyező anyagnak vannak kitéve. Egyre világosabbá vált, hogy a légszennyező anyagoknak való kitettség kockázati tényező a tüdő- és szív- és érrendszeri betegségek súlyosbodásában, sőt, akár progressziójában is. Az ellenőrzött humán expozíciós vizsgálatok többsége egyedi szennyező anyagokat vizsgált; a valós expozíció azonban a szennyező anyagok összetett keverékével összefüggésben fordul elő. A különböző szennyező anyagok a nap különböző szakaszaiban érik el a csúcsértékeket, ami felveti az aggodalmat, hogy egy szennyező anyagnak való kitettség érzékenyítheti az egyént, így a későbbi expozícióra adott reakciója fokozódhat. Így az ezeknek az anyagoknak való expozíció sorrendje befolyásolhatja relatív egészségügyi hatásaikat, és bizonyos expozíciós forgatókönyvek károsabbá válását eredményezheti, mint mások.

A valós forgatókönyvek szempontjából releváns többszörös szennyezőanyag-expozíciók meghatározásához konzultáltunk az EPA Levegő- és Sugárzási Hivatal (OAR) szakértőivel, akik azt tanácsolták, hogy tanulmányozzuk a NO2 és az O3 egymás utáni expozíciójának hatásait, amelyek két mindenütt jelenlévő NAAQS-kritérium szennyezőanyag. E két szennyezőanyag környezeti napi profilja azt mutatja, hogy az NO2 szintje gyakran az esti és a reggeli órákban tetőzik, amit a nap közepén követ a legmagasabb környezeti O3-koncentráció. Ezen információk felhasználásával az itt leírt vizsgálatot annak meghatározására terveztük, hogy a NO2 és O3, vagy az O3 és NO2 szekvenciális expozíciója nagyobb tüdő- és kardiovaszkuláris hatásokat eredményez-e, mint bármelyik szennyező anyag önmagában történő expozíciója. Az ózon a fotokémiai szmog egyik fő összetevője, és az egyik legalaposabban tanulmányozott gáznemű szennyező anyag. Az ellenőrzött humán expozíciós vizsgálatok kritikus szerepet játszottak annak bizonyításában, hogy légúti gyulladást okozhat, beleértve a neutrofilek tüdőbe történő beszivárgásának növekedését és a gyulladást elősegítő mediátorok termelését, és végső soron a tüdőfunkció csökkenését. Újabb tanulmányok kimutatták, hogy az ózon növelheti az érgyulladást, valamint megváltoztathatja a szívfrekvencia autonóm idegrendszeri szabályozását. A nitrogén-dioxid természetes és antropogén folyamatok során keletkező oxidálószer. Az ember által előállított NO2 többsége nagy léptékű égéssel kapcsolatos folyamatok eredménye, mint például az autók károsanyag-kibocsátása és az elektromos áram előállítása. Bár a közlekedéssel összefüggő expozíciók teszik ki a NO2 kibocsátás nagy részét. A nem megfelelő szellőzésű, földgázzal működő főzőkészülékek és kerozintüzelésű helyiségfűtők kibocsátása jelentős forrása lehet az emberi NO2 expozíciónak beltéren. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a NO2 koncentrációja elérheti a 600 ppb-t egy működő gáztűzhely körül, a csúcsértékek pedig meghaladhatják a 2000 ppb-t. Az ellenőrzött humán expozíciós vizsgálatok azt mutatták, hogy a kizárólag NO2-nak való kitettség (110-2000 ppb között) csak kismértékben vagy egyáltalán nem csökkenti a tüdőfunkciót; azonban az NO2 expozíció a légúti túlérzékenység fokozódásával, a tüdőfertőzésre való fogékonysággal és a fokozott tüdőgyulladással jár együtt. A közelmúltban az 500 ppb NO2-nak való kitettséget a szív elektrofiziológiájában bekövetkezett változásokkal hozták összefüggésbe. A legújabb epidemiológiai adatok azt mutatják, hogy a járművek kibocsátásából származó NO2-expozíció összefüggésbe hozható mind a légzőszervi, mind a szív- és érrendszeri eredetű halálozással. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a NO2 és O3 egymás utáni expozíciója (a jelen tanulmányban javasolthoz hasonló koncentrációkban) nagyobb tüdőfunkció-csökkenést és fokozott légúti válaszkészséget eredményez, mint a fiatal nőknél a tiszta levegő expozíció előtti O3-expozíció. További vizsgálatok kimutatták, hogy a 24 órával elválasztott egymást követő ózonexpozíció nagyobb tüdőfunkció-csökkenést eredményezett, a kilégzés első másodpercében (FEV1) mérve, a második expozíciót követően, mint az első után. Kimutatták, hogy az ózonexpozíció serdülőkorú asztmásoknál is előidézi a későbbi kén-dioxid (SO2) expozíciót, valamint az örökké allergiás asztmások allergén által kiváltott reakcióit. Ezenkívül az EPA Human Studies Facility folyamatban lévő kutatása kimutatta, hogy az emberek egymást követő dízel kipufogógáznak és ózonnak való kitettsége nagyobb tüdőfunkció-csökkenést eredményezhet, mint bármelyik szennyező anyag önmagában történő expozíciója. Tekintettel a szennyezőanyag-expozíció összetett természetére, érdekeltek vagyunk annak meghatározásában, hogy az egyik szennyezőanyagnak való kitettség érzékenyíthet-e egy személyt úgy, hogy egy második szennyezőanyaggal való későbbi expozíció kifejezettebb reakciót váltson ki, mint az várható lenne, ha csak a második szennyezőanyagnak való kitettség alapján volna. Így ebben a tanulmányban két expozíciós forgatókönyvet fogunk megvizsgálni, amelyek egymás utáni NO2 és O3 expozíciót tartalmaznak. Az első annak meghatározása, hogy a kezdeti NO2-expozíció "előkészíti-e" az egyént a következő O3-expozícióra. A második annak meghatározása, hogy a kezdeti O3-expozíció olyan koncentrációban, amely 24 órán belül megszűnő kis szív- és tüdőelváltozásokat eredményez, növeli-e a későbbi NO2-expozíciót. Általánosságban elmondható, hogy a NO2-nek való kitettség önmagában nem jár erőteljes változással a kardiopulmonális funkció mutatóiban; azonban úgy gondoljuk, hogy módosíthatja, és módosíthatja az ózonexpozíció. Ez a tanulmány konkrétan két általános hipotézist fog tesztelni. Először is azt feltételezzük, hogy a viszonylag alacsony koncentrációjú NO2-nak való előzetes expozíció "szenzibilizálja" az egyéneket egy későbbi O3-expozícióra, és nagyobb változásokhoz vezet a szív-tüdőfunkciókban, mint a tiszta levegő expozíció előtti O3-expozícióhoz képest. Másodszor, azt feltételezzük, hogy az előzetes O3-expozíció olyan koncentrációban, amelyet korábban a szív-tüdőfunkció kis változásaival társítottak, az egyéneket nagyobb NO2-reakcióra készteti, mint a tiszta levegőnek való előzetes expozíció. A tanulmány során szerzett információk lehetővé teszik az EPA számára, hogy jobban értékelje a többszörös szennyezőanyag-expozícióval kapcsolatos kockázatokat, és potenciálisan tanácsot adjon a hatások mérséklésére irányuló tevékenységekről.