健康な成人ボランティアにおける二酸化窒素とオゾンへの連続暴露の影響。 (ENDZONE)

過去数十年にわたる大気質の改善にもかかわらず、米国の 1 億人以上の人々は、1 つまたは複数の汚染物質に関する国家大気大気質基準 (NAAQS) を満たしていない郡に住んでいます。 日常生活の過程で、個人は自然起源と人為起源の両方のさまざまな発生源からの複数の汚染物質にさらされています。 大気汚染物質への曝露が、肺疾患や心血管疾患の悪化や進行の危険因子であることがますます明らかになっています。 制御された人間の暴露研究の大部分は、個々の汚染物質を調べています。しかし、実際の暴露は、汚染物質の複雑な混合物の状況で発生します。 さまざまな汚染物質が 1 日のさまざまな時間帯にピーク レベルに達するため、ある汚染物質への暴露が個人を感作し、その後の暴露に対する反応が強化される可能性があるという懸念が生じます。 したがって、これらの病原体への暴露の順序は、相対的な健康への影響に影響を与え、特定の暴露シナリオが他のものよりも有害になる可能性があります。

現実世界のシナリオに関連する複数の汚染物質への暴露を定義するために、私たちは EPA 大気放射線局 (OAR) の専門家に相談し、NO2 と O3 への連続暴露の影響を研究するようアドバイスしました。 これら 2 つの汚染物質の周囲の日周プロファイルは、NO2 のレベルが夕方と朝にピークに達することが多く、その後、日中に周囲の O3 濃度がピークになることを示しています。 この情報を使用して、NO2 と O3、または O3 と NO2 への連続曝露が、いずれかの汚染物質のみへの曝露よりも肺および心臓血管への影響が大きいかどうかを判断するために、ここで説明する研究を設計しました。 オゾンは光化学スモッグの主成分であり、最も徹底的に研究されているガス状汚染物質の 1 つです。 管理されたヒト曝露研究は、肺への好中球浸潤の増加や炎症誘発性メディエーターの産生など、気道の炎症を引き起こし、最終的に肺機能を低下させる可能性があることを実証する上で重要です。 最近の研究では、オゾンが血管の炎症を増加させ、心拍数の自律神経系制御を変化させる可能性があることが示されています。 二酸化窒素は、自然および人為的なプロセスによって生成される酸化剤です。 人工 NO2 の大部分は、自動車の排気ガスや発電など、大規模な燃焼関連プロセスから生じます。 交通関連の曝露が NO2 排出の大部分を占めていますが。 換気が不十分な天然ガス調理器具や灯油を燃料とする暖房器具からの排出は、屋内で人間が NO2 にさらされる重大な原因となる可能性があります。 以前の研究では、稼働中のガスストーブの周囲で NO2 濃度が 600ppb に達することがあり、ピークレベルが 2000ppb を超える可能性があることが示されています。 制御されたヒト暴露研究では、NO2 のみ (110 ～ 2000ppb の範囲) への暴露では、肺機能の観察可能な低下がほとんどまたはまったくないことが示されています。しかし、NO2 への暴露は、気道過敏性の増加、肺感染症に対する感受性の増加、および肺の炎症の増加と関連しています。 最近では、500ppb の NO2 への曝露が心臓の電気生理学の変化に関連していることがわかっています。 最近の疫学的データは、車両排出ガスからの NO2 への暴露が、呼吸器関連および心血管関連の死亡率の両方に関連していることを示しています。 以前の研究では、NO2 と O3 への連続的な暴露 (この研究で提案されているものと同様の濃度) は、若い女性のきれいな空気への暴露が先行する O3 への暴露と比較して、肺機能の大幅な低下と非特異的な気道反応性の増加をもたらすことが示されています。 追加の研究では、24 時間ごとに連続してオゾンに暴露すると、最初の暴露後に観察されたよりも 2 番目の暴露後に、呼気の最初の 1 秒間の努力呼気量 (FEV1) として評価される肺機能の低下が大きくなることが実証されています。 オゾン曝露は、思春期の喘息患者および通年性アレルギー喘息患者のアレルゲン誘発反応において、その後の二酸化硫黄（SO2）への曝露に対するプライミング効果を持つことも示されています。 さらに、EPA の人間研究施設で進行中の研究では、人間がディーゼル排気ガスとオゾンに連続的にさらされると、いずれかの汚染物質だけにさらされるよりも肺機能が大幅に低下する可能性があることが示されています。 汚染物質曝露の複雑な性質を考えると、1 つの汚染物質への曝露が人を感作し、2 番目の汚染物質へのその後の曝露が、2 番目の汚染物質のみへの曝露に基づいて予想されるよりも顕著な反応を引き起こすかどうかを判断することに関心があります。 したがって、この研究では、NO2 と O3 の連続暴露を含む 2 つの暴露シナリオを調べます。 1 つ目は、NO2 への最初の曝露が、その後の O3 曝露に対して個人を「プライミング」するかどうかを判断することです。 2 つ目は、O3 への最初の曝露が、24 時間以内に解消する小さな心肺変化をもたらす濃度で、その後の NO2 への曝露を増加させるかどうかを判断することです。 一般的に言えば、NO2 への曝露だけでは、心肺機能の測定基準の確固たる変化とは関連がありません。ただし、オゾンへの暴露によって変更される可能性があり、変更される可能性があると考えています。 具体的には、この研究では 2 つの一般的な仮説を検証します。 まず、比較的低濃度の NO2 への事前曝露は、その後の O3 曝露に対して個人を「感作」し、きれいな空気への曝露が先行する O3 曝露と比較して、心肺機能に大きな変化をもたらすと仮定します。 第二に、以前は心肺機能の小さな変化に関連していた濃度のO3への事前暴露は、きれいな空気への事前暴露と比較して、NO2に対してより大きな反応を示すように個人を刺激するという仮説を立てています. この研究の過程で得られた情報により、EPA は連続した複数の汚染物質への暴露に関連するリスクをより適切に評価し、影響を軽減するための活動に関するアドバイスを提供できる可能性があります。