Загрязнение воздуха долгое время рассматривалось преимущественно как угроза для легких и сердечно-сосудистой системы, что неудивительно — вредные вещества попадают в организм через дыхательную систему, нарушая ее работу и вызывая заболевания органов дыхания и сердца. Однако в последние десятилетия ученые все больше внимания уделяют влиянию загрязняющих веществ на мозг, раскрывая широкие последствия для неврологического здоровья и развития человека. Осознание этой проблемы пришло относительно недавно: серьезные исследования о воздействии загрязненного воздуха на мозг стали активно проводиться лишь с начала 2010-х годов. По состоянию на 2020 год Всемирная организация здравоохранения официально включила загрязнение воздуха в список факторов риска деменции, что подчеркивает растущее признание важности проблемы на глобальном уровне. При этом по оценкам ВОЗ, около девяноста девяти процентов населения Земли испытывают воздействие уровней загрязнения воздуха выше рекомендованных пределов.
Это делает обсуждение влияния загрязненного воздуха на мозг крайне актуальным и значимым. Сам термин «загрязнение воздуха» объединяет широкий спектр вредных веществ — выбросы от автомобилей и промышленных предприятий, дым от лесных пожаров и даже бытовые источники, такие как газовые плиты. Основные загрязнители включают угарный газ, аммиак, окислы азота и частицы взвешенных веществ. Последние, особенно меньших размеров — PM10, PM2.5 и ультрамелкие частицы — считаются одними из самых опасных, поскольку их очень маленький размер позволяет проникать в глубь дыхательных путей и распространяться по всему организму, включая мозг.
Загрязняющие вещества можно разделить на первичные, которые выделяются прямо в атмосферу, и вторичные, возникающие в результате химических реакций в воздухе. В дополнение к газообразным и твердым частицам, в воздухе могут содержаться тяжелые металлы, такие как свинец и ртуть, которые обладают доказанной нейротоксичностью. В совокупности эти вещества создают сложный «коктейль» опасных соединений, действие которого на мозг непросто изолировать, поскольку в реальных условиях воздействие происходит одновременно и часто взаимодействующие между собой компоненты могут усиливать вредный эффект. Научные исследования показывают, что загрязненный воздух наносит ущерб мозгу на всех этапах жизни человека — начиная с внутриутробного развития и заканчивая старостью. Еще во время беременности токсичные частицы и вещества способны нарушать работу плаценты, уменьшая кровоток и снабжение плода необходимыми веществами, что негативно сказывается на формировании мозга ребенка.
Эксперименты на животных подтверждают, что воздействие ультрамелких частиц приводит к структурным изменениям плаценты, что в свою очередь отражается на развитии нервной системы будущего ребенка. Одним из наиболее изученных последствий воздействия загрязненного воздуха на развитие мозга является связь с аутизмом. Обширные мета-анализы с участием сотен тысяч новорожденных выявили, что даже превышение рекомендованных уровней твердых частиц PM2.5 на 5 микрограмм на кубический метр может повысить риск постановки диагноза аутизм на несколько процентов в зависимости от времени воздействия — до зачатия, во время беременности и после рождения. Помимо аутизма, существуют данные, связывающие загрязнение воздуха с увеличением случаев синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) и шизофрении.
Хотя для этих заболеваний доказательная база пока менее однозначна, наблюдаемые тенденции представляют собой дополнительный повод для тревоги. Со старением организма хроническое воздействие загрязненного воздуха способно стать одной из причин развития нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Паркинсона, Альцгеймера и общую форму деменции. Роль загрязнителей в этиологии этих заболеваний связана с тем, что они вызывают в мозге иммунные реакции, хроническое воспаление и окислительный стресс, что приводит к повреждению тканей и усугублению дегенеративных процессов. Кроме конкретных заболеваний, загрязнение воздуха оказывает влияние и на психическое состояние, способствуя росту симптомов тревожности и депрессии. При этом механизмом таких эффектов считается хроническое воспаление и дисбаланс нейротрансмиттеров, вызываемый токсинами, попадающими в головной мозг.
Изменения под воздействием загрязнения воздуха касаются не только клинических проявлений заболеваний, но и структуры мозга. У детей, например, эксперименты и наблюдательные исследования выявляют уменьшение объема серого и белого вещества в ряде областей, критически важных для когнитивных функций и поведения. Нарушения в таких ключевых мозговых цепях, как кортико-стриато-таламо-кортикальный круг, могут объяснять повышенную вероятность развития нейропсихиатрических расстройств в связи с загрязнением. У взрослых изменения мозга вызывают еще большее беспокойство. Исследования показывают, что люди, занимающиеся интенсивной физической активностью в условиях плохого качества воздуха, испытывают более выраженную потерю белого вещества в мозге.
Возможно, увеличение проницаемости дыхательных путей и учащенное дыхание во время тренировок усиливают количество токсичных частиц, поступающих в организм и мозг, что приводит к ухудшению его состояния. Причины такого широкого спектра воздействий на мозг связаны с тем, что многие заболевания общего профиля имеют схожие патологические механизмы. Воспаление — центральный процесс, запущенный загрязнением, сопровождается хронической активацией микроглии, защитных клеток мозга, которые в избыточном режиме начинают разрушать ткани. Нарушения работы митохондрий тоже обнаруживаются в ряде заболеваний и связаны с воздействием ультрамелких частиц, способных проникать в эти энергетические фабрики клеток, вызывая их дисфункцию. Кроме того, известно, что избыток глутамата — основного возбуждающего нейротрансмиттера — токсичен для нейронов.
Загрязнение воздуха способно изменять глутаматергическую передачу, что провоцирует повреждения и способствует нервным расстройствам. Возникает естественный вопрос — как снизить риск и защитить мозг от пагубного влияния загрязненного воздуха? Полностью избежать контакта с загрязнителями практически невозможно, особенно в городах с интенсивным движением и промышленным производством. Тем не менее меры по снижению экспозиции способны значительно уменьшить негативное воздействие. Рекомендуется ограничивать проветривание помещений в периоды плохого качества воздуха, использовать специальные очистители, способные улавливать мелкие частицы PM2.5, а при необходимости в неблагоприятной среде — применять маски стандарта N95.
На улице стоит избегать улиц с высоким трафиком и тяжелым загрязнением. Кроме индивидуальных мер, существенный эффект могут дать коллективные действия и экологическая политика. Поддержка инициатив по снижению выбросов, выбор экологически чистого транспорта и снижение потребления ископаемого топлива — все это позволяет уменьшить загрязнение и улучшить здоровье населения в целом. В итоге влияние загрязненного воздуха на мозг — это комплексная проблема, которую невозможно игнорировать. Она охватывает широкий спектр неврологических состояний и проявляется на всех этапах жизни.
Современные исследования помогают нам лучше понять механизмы вреда и предлагают пути защиты, как на личном, так и на общественном уровне. Принимая во внимание масштабы проблемы и число людей, подверженных риску — практически все население Земли — необходимо предпринимать активные шаги для снижения загрязнения и минимизации его влияния на наше здоровье и будущее поколение.
