Эффекты взаимодействия температуры и озона (TROPICOZ)

За последние десятилетия качество воздуха в США значительно улучшилось. Несмотря на это, миллионы людей в США по-прежнему живут в округах, которые не соответствуют стандартам качества воздуха по одному или нескольким загрязнителям. Общепризнано, что глобальное изменение климата имеет место и, как считается, имеет ряд серьезных и потенциально неблагоприятных последствий для экосистемы. Кроме того, изменения климата могут привести к повышению концентрации вредных загрязнителей воздуха, а наличие некоторых загрязнителей воздуха в атмосфере также может ускорить изменение климата. Последствия для здоровья зависят от сложных взаимосвязей между изменением климата и качеством воздуха. Необходимы исследования, чтобы определить последствия этих взаимодействий для общественного здравоохранения. Одним из недостаточно изученных аспектов является то, как на физиологические реакции на повышенную температуру влияет дополнительный стрессор загрязнения воздуха.

Несколько эпидемиологических исследований показали сильную связь между воздействием загрязненного воздуха и неблагоприятными сердечно-легочными эффектами, такими как инфекции дыхательных путей, обострение астмы, хронический бронхит, ишемическая болезнь сердца и инсульт [1-3]. Озон является основным компонентом фотохимического смога. Исследования контролируемого воздействия на человека сыграли решающую роль в демонстрации того, что это может вызвать снижение функции легких [4-10] и воспаление легких [11-13]. Воспаление включает увеличение количества нейтрофилов и растворимых провоспалительных медиаторов в нижних дыхательных путях [14, 15].

Большинство этих исследований включало контролируемое воздействие относительно высоких (0,1–0,4 частей на миллион) концентраций в течение коротких периодов времени (обычно 2 часа). Эти исследования краткосрочного воздействия полезны, потому что: а) они обеспечивают наиболее достоверные и наиболее поддающиеся количественной оценке данные о воздействии и ответной реакции и б) они позволяют исследовать биологические изменения, которые сами по себе являются преходящими и несущественными, но могут быть экстраполированы для прогнозирования последствий для здоровья в восприимчивых группах населения. или при длительном воздействии. Например, у здоровых людей, подвергшихся воздействию 0,4 ppm озона в течение 2 часов [16], наблюдалось снижение ОФВ1 на 13,5 %, часто сопровождавшееся лишь легкими симптомами, такими как раздражение трахеобронхов и кашель. Однако через 3 часа после воздействия эти симптомы в значительной степени исчезли, и было обнаружено снижение ОФВ1 только на 2,7%. К 24 часам даже при более высоких концентрациях озона фаза восстановления обычно завершается. Основной проблемой общественного здравоохранения являются лица с респираторными заболеваниями. Если бы такие же изменения произошли у человека с ограниченными резервами, изменения, вызванные озоном, наложились бы на ранее существовавшее поражение легких и могли бы иметь серьезные последствия для здоровья.

Несмотря на почти 30-летнее исследование воздействия озона, очень мало исследований взаимодействия между озоном и температурой. Хотя уровень озона обычно повышен в сухую и жаркую погоду, большинство контролируемых камерных исследований проводится при умеренных температурах (70-75 oF). Те исследования, которые касались более высоких температур, обычно проводились в преддверии Олимпийских игр в Лос-Анджелесе в 1984 году и были сосредоточены на ухудшении физической работоспособности. Например, Гиббонс и Адамс изучили десять аэробно тренированных молодых взрослых женщин, которые непрерывно тренировались при 66% от максимального поглощения O2 в течение 1 часа при пероральном воздействии фильтрованного воздуха и 0,15 и 0,30 ppm озона как в умеренных (24 °C), так и в жарких (35 °C) условиях. oC) условия окружающей среды и показали, что испытуемые с большей вероятностью преждевременно прекращали тренировки при высоких температурах.[17] Гонг изучал элитных велосипедистов и показал аналогичные результаты.[18] Folinsbee et al. изучили влияние 2-часового воздействия озона высокой концентрации (0,5 ppm) на 14 некурящих мужчин в четырех условиях окружающей среды (64,4, 80,0, 85,2 и 92,0 oF) и обнаружили, что наибольшее снижение ФЖЕЛ происходило при воздействии озона при самой высокой температуре.[19]

Эти цитируемые исследования были сосредоточены на респираторных исходах. Тем не менее становится ясно, что озон может иметь системные и сердечные эффекты. Озон быстро вступает в реакцию с дыхательными тканями, не абсорбируется и не транспортируется во внелегочные области. Однако недавние исследования также показали связь между длительным воздействием озона и сердечно-сосудистыми заболеваниями [20, 21]. Кроме того, кратковременное воздействие озона может вызвать незначительные преходящие изменения высокочастотной вариабельности сердечного ритма (ВСР) у здоровых взрослых [22]. Экспериментальные исследования показали, что тепловой стресс может оказывать такое же умеренное влияние на этот компонент ВСР. [23] Влияние комбинации до настоящего времени не изучалось. Эпидемиологические исследования, оценивающие взаимосвязь между озоном, температурой и сердцем, в целом были неинформативными, поскольку дни с высоким содержанием озона обычно бывают в жаркую погоду. Традиционные методы не подходят для различения эффектов озона и температуры, не говоря уже об их взаимодействии. Те, кто изучал взаимосвязь, показали отрицательную связь между температурой и смертностью от озона из-за более широкого использования в кондиционировании воздуха. [24] Однако в совсем недавнем исследовании с использованием новых подходов изучалось влияние озона на связь между температурой и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний в 95 крупных населенных пунктах США в 1987-2000 гг. летом. Они обнаружили, что повышение температуры на 10 °C в тот же день было связано с увеличением смертности на 1,17% и 8,31% для самого низкого и самого высокого уровня концентрации озона во всех сообществах соответственно.[25]

Целью этого исследования является проведение первого исследования в контролируемой камере, чтобы понять сердечно-сосудистые изменения, возникающие в результате взаимодействия между теплом и озоном. Информация, полученная в результате этого исследования, позволит Агентству по охране окружающей среды лучше оценить риски, связанные с загрязнителями воздуха во время аномальной жары, и дать рекомендации о мерах по смягчению последствий.