Inquinamento, cuore e cervello

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1 Inquinamento, cuore e cervello Matteo Bonzini*, Sara Contini, Francesco Dentali * Centro di ricerca in Epidemiologia e Med. Preventiva (EPIMED) Università dell Insubria - Varese Varese, 28 Novembre 2014

2 Inquinante Biossido di zolfo (SO 2 ) Inquinamento urbano, un mix complesso e variabile Fonti Combustione di combustibili fossili (carbone, olio combustibile); gasolio e benzina Limite giornaliero Soglia di allarme 125 µg/m µg/m 3 Polveri con diametro <10 µm (PM 10 ) Biossido di azoto (NO 2 ) Monossido di carbonio (CO) Primarie da processi artificiali e naturali e Secondarie a partire da altri inquinanti quali SO2, NOx, NH3) Processi di combustione di impianti industriali, riscaldamento e motori a scoppio Combustione incompleta: riscaldamento domestico e industriale, traffico, attività e processi industriali 50 µg/m µg/m µg/m 3 10 mg/m 3 Ozono (O 3 ) Secondarie: in seguito a reazioni chimiche in presenza di radiazioni solari e temperature elevate 120 µg/m 3 (60 ppb) 240 µg/m 3 (120 ppb)

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4 Modello di esposizione

5 µg/m PM 10 NO 2 µg/m 3 Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic ,5 CO 80 O mg/m 3 1,5 1 ppb , Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic 0 Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

6 Un piccolo effetto ma con grande impatto

7 Rilevanza eziologicae di sanitàpubblicadei fattori scatenanti infarto miocardico acuto - IMA «Our work shows that ever-present small risks might have considerable public health relevance» Nawrot TS, L Perez, N Kϋnzli, E Munters, B Nemery, Lancet 2011;377:732-40

8 Effetti acuti e cronici Effetti a breve termine: aumento di ricoveri ospedalieri e casi di morte legato con latenza breve (0-5 giorni) a rapide variazioni dell esposizione (innalzamenti del livello giornaliero di inquinanti). Effetti a lungo termine: aumento di patologie respiratorie, incluso tumore polmonare, e cardiovascolari croniche legato ad esposizioni prolungate nel tempo (medie annuali d inquinante) con una latenza di anni.

9 Effetti meglio documentati Mortalitàper cause naturali totali, cause respiratorie e cause cardiovascolari (USA, UE) Salute respiratoria nei bambini: sintomi, sviluppo polmonare, asma come effetto locale. negli adulti: sintomi, riduzione volumi polmonari, BPCO, asma. Salute cardiovascolare: acuta, innesca eventi cardiaci; cronica, agisce su patologie di fondo (e.g., aterogenesi) Tumore polmonare (USA, UE) Effetti riproduttivi (SGA, peso ridotto alla nascita, parto prematuro) Sviluppo neurologico e neurodegenerazione(pb, UF bambini, donne anziane)

10 Effetti meglio documentati Mortalitàper cause naturali totali, cause respiratorie e cause cardiovascolari (USA, UE) Salute respiratoria nei bambini: sintomi, sviluppo polmonare, asma come effetto locale. negli adulti: sintomi, riduzione volumi polmonari, BPCO, asma. Salute cardiovascolare: acuta, innesca eventi cardiaci; cronica, agisce su patologie di fondo (e.g., aterogenesi) Tumore polmonare (USA, UE) Effetti riproduttivi (SGA, peso ridotto alla nascita, parto prematuro) Sviluppo neurologico e neurodegenerazione(pb, UF bambini, donne anziane)

11 Variazione % di mortalità e ricoveri, per patologia, per incremento unitario di PM 10 (10µg/m 3 ) Undici città italiane nel periodo (MISA-2) Morti per tutte le cause Morti per cause respiratorie Morti per cause cardiovascolari (ICD ) Ricoveri per malattie cardiache (ICD ) Ricoveri per malattie respiratorie Dieci città italiane nel periodo (EPIAIR) Mortalità per tutte le cause Mortalità per cause respiratorie Mortalità per cause cardiache (ICD ) Ricoveri per malattie cardiache (ICD ) Ricoveri per malattie respiratorie

12 Effetti meglio documentati Mortalitàper cause naturali totali, cause respiratorie e cause cardiovascolari (USA, UE) Salute respiratoria nei bambini: sintomi, sviluppo polmonare, asma come effetto locale. negli adulti: sintomi, riduzione volumi polmonari, BPCO, asma. Salute cardiovascolare: acuta, innesca eventi cardiaci; cronica, agisce su patologie di fondo (e.g., aterogenesi) Tumore polmonare (USA, UE) Effetti riproduttivi (SGA, peso ridotto alla nascita, parto prematuro)

13 (>250) Components of complete causal mechanisms of asthma Eder W. et al. NEJM, 2006

14 Possibili meccanismi biologici dell interazione tra particolato e fumo di tabacco nel causare crisi asmatiche nei bambini L effetto di PM maggiore nei giorni con bassa esposizione passiva a fumo di tabacco (ETS). Gli effetti dei diversi fattori di rischio non si sommano semplicemente, ma interagiscono influendo su una serie di meccanismi molecolari. Baccarelli & Kaufman, 2011

15 Effetti meglio documentati Mortalitàper cause naturali totali, cause respiratorie e cause cardiovascolari (USA, UE) Salute respiratoria nei bambini: sintomi, sviluppo polmonare, asma come effetto locale. negli adulti: sintomi, riduzione volumi polmonari, BPCO, asma. Salute cardiovascolare: acuta, innesca eventi cardiaci; cronica, agisce su patologie di fondo (e.g., aterogenesi) Tumore polmonare (USA, UE) Effetti riproduttivi (SGA, peso ridotto alla nascita, parto prematuro)

16 Lung Cancer, Cardiopulmonary Mortality, and Long-term Exposure to PM 2.5 American Cancer Society - Cancer Prevention Study II cohort Dati di esposizione delle aree metropolitane USA Pope CA et al. JAMA 2002;287:

17 Effetti meglio documentati Mortalitàper cause naturali totali, cause respiratorie e cause cardiovascolari (USA, UE) Salute respiratoria nei bambini: sintomi, sviluppo polmonare, asma come effetto locale. negli adulti: sintomi, riduzione volumi polmonari, BPCO, asma. Salute cardiovascolare: acuta, innesca eventi cardiaci; cronica, agisce su patologie di fondo (e.g., aterogenesi) Tumore polmonare (USA, UE) Effetti riproduttivi (SGA, peso ridotto alla nascita, parto prematuro)

18 Razionale INQUINANTI Stress ossidativo Infiammazione polmonare e placentare Alterazioni coagulabilità plasmatica Alterazioni funzionalità endoteliale Risposte emodinamiche Alterazioni del trasporto transplacentare di ossigeno e nutrienti Parto pretermine Basso peso alla nascita Ritardo di crescita intrauterino

19 PM 10 e LBW Lombardia Area Milano OR IC 95% OR IC 95% 1 mese mese mese mese mese mese mese giorni giorni giorni

20 NO 2 e LBW Lombardia Area Milano OR IC 95% OR IC 95% 1 mese , mese mese mese , mese mese mese giorni giorni giorni

21 Effetti meglio documentati Mortalitàper cause naturali totali, cause respiratorie e cause cardiovascolari (USA, UE) Salute respiratoria nei bambini: sintomi, sviluppo polmonare, asma come effetto locale. negli adulti: sintomi, riduzione volumi polmonari, BPCO, asma. Salute cardiovascolare: acuta, innesca eventi cardiaci; cronica, agisce su patologie di fondo (e.g., aterogenesi) Tumore polmonare (USA, UE) Effetti riproduttivi (SGA, peso ridotto alla nascita, parto prematuro)

22 Brook RD et al, Circulation, 2010

23 Esposizione a PM 10 di brevetermine e infarto miocardico acuto -IMA Mustafic H. et al. JAMA. 2012;307:

24 Esposizione a PM 2.5 di brevetermine e infarto miocardico acuto -IMA Mustafic H. et al. JAMA. 2012;307:

25 Studio case-crossover su ricoveri giornalieri per IMA e incremento unitario inquinanti 1 1 TSP, NO 2 =10µg/m 3 ; CO =1mg/m 3 D Ippoliti D. et al. Epidemiology 2003

26 RR di Trombosi Venosa Profonda ed esposizione a PM 10 in Lombardia A. Baccarelli et al. Arch Int Med 2008

27 Rischio (OR) di ictus ischemico da PM 2.5 (concentrazioni medie 24 ore antecedenti) Valutazione EPA Moderate vs. GoodOR=1.34 (CI95% ) Wellenius GA et al. Arch Int Med 2012;172:

28 PM 2.5, BC, NO 2 più rilevanti Wellenius GA et al. Arch Int Med 2012;172:

29 NO2 PUB % ID Y OR (95% CI) Weight GA Wellwnius (1.01, 1.02) H Xiang (0.98, 1.02) PJ Villeneuve (0.99, 1.04) SS Tsai (1.11, 1.18) TC Turin (0.96, 1.03) CC Chan (0.98, 1.05) PJ Villeneuve (0.98, 1.07) 9.32 GA Wellenius (1.02, 1.14) 7.68 M Szyszkowicz (0.94, 1.16) 3.68 L Mechtouff (0.87, 1.08) 3.44 GB Bedada (0.85, 1.09) 2.75 GB Bedada (0.94, 1.22) 2.54 Overall (I-squared = 84.2%, p = 0.000) 1.03 (1.01, 1.05) NOTE: Weights are from random effects analysis OR ( ) Contini S, Dentali F, Bonzini M: in prep Per ogni aumento di 10 µm/m3 di NO2 si assiste ad un aumento di incidenza di Stroke Ischemico pari al 2.43%

30 PM2.5 PUB % ID Y OR (95% CI) Weight CC Chan (0.95, 1.03) MJ O'Donnel (0.93, 1.05) PJ Villeneuve (0.94, 1.07) LD Lisabeth (0.98, 1.14) PJ Villeneuve (0.96, 1.15) GA Wellenius (1.04, 1.33) 7.92 L Mechtouff (0.84, 1.12) 5.96 E Mostofsky (1.03, 1.47) 4.24 M Szyszkowicz (0.72, 1.33) 1.57 Overall (I-squared = 47.3%, p = 0.056) 1.03 (0.99, 1.07) NOTE: Weights are from random effects analysis Contini S, Dentali F, Bonzini M: in prep OR ( )

31 Dall ambiente lavorativo, una ipotesi di meccanismo di azione.

32 Esposizione a PM e indici di coagulazione e infiammazione 60 operai siderurgici impiegati in varie mansioni del processo di fusione, colata e laminazione dell acciaio PM Media (DS) Range IQ PM 10 (µg/m³) 233 (272) PM 1 (µg/m³) 8.0 (7.7) Coarse PM (µg/m³) 225 (265) Età media 44 anni (27-55), attivi da almeno un anno nell attuale posizione, sani. 40% dichiarato di essere fumatori Bonzini et al., J Thromb & Hemost. 2010

33 OUTCOMES Esposizione a PM e indici di coagulazione e infiammazione Inflammation parameters PM 1 Adj. ß, p value coarse PM CRP (mg/l) +0.59, p= , p=0.01 I-CAM (ng/ml) -10.0, p= , p=0.42 V-CAM (ng/ml) +15.1, p= , p=0.12 Coagulation parameters PT (sec) -0.33, p= , p=0.01 aptt (sec) -0.25, p= , p=0.87 d-dimer (ng/dl) -16.7, p= , p=0.09 ETP (nm*min) +108, p= , p=0.06 Variazione per un incremento pari a IQR di polveri sottili. Modello a misure ripetute aggiustato per età, BMI, fumo, uso di farmaci. Endogenous Thrombin Potential Bonzini et al., J Thromb & Hemost. 2010

34 Evidenze contro-fattuali vs Attesa di vita (anni) ± 0.93 Concentrazione PM 2.5 (µg/m3) ± 2.94 Ad una riduzione di 10µg/m 3 di PM 2.5 corrispondeva un guadagno di vita di 0.61±0.20 anni, tenuto conto delle possibili variabili di confondimento (incluse differenze di abitudine al fumo tra popolazioni) L incremento di anni di vita attribuibile alla riduzione dell inquinamento nel periodo studiato è pari a circa 0.4 anni (6.52x0.61) ovvero a circa il 15% dell incremento totale di 2.72 anni di vita. basato su AC Pope et al. NEJM, 2009

35 Grazie per l attenzione..