CO NAZNAČUJÍ NOVÉ STUDIE O VLIVU ZNEČIŠTĚNÉHO OVZDUŠÍ NA ZDRAVOTNÍ STAV POPULACE V PRAZE Ústav experimentální mediciny AV ČR, v.v.i. Praha KŽP AV ČR, Praha,

Prezentace na téma: "CO NAZNAČUJÍ NOVÉ STUDIE O VLIVU ZNEČIŠTĚNÉHO OVZDUŠÍ NA ZDRAVOTNÍ STAV POPULACE V PRAZE Ústav experimentální mediciny AV ČR, v.v.i. Praha KŽP AV ČR, Praha,"— Transkript prezentace:

1 CO NAZNAČUJÍ NOVÉ STUDIE O VLIVU ZNEČIŠTĚNÉHO OVZDUŠÍ NA ZDRAVOTNÍ STAV POPULACE V PRAZE Ústav experimentální mediciny AV ČR, v.v.i. Praha KŽP AV ČR, Praha, 8. 10. 2008 Radim J. Šrám ?

2 VÝVOJ ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ V ČR R. J. Sram 2008

3 > 10 mm < 10 mm (PM10) < 2.5 mm (PM2.5) Air particles deposition in the airways R. J. Sram 2008

4

5

6 SmíchovLibuš 16 18 20 22 24 26 28 30 32 200120022003200420052006 rok µ g / m 3 R. J. Sram 2008 Roční průměry PM2.5 Praha - Smíchov a Libuš 2001- 2006

7 B[a]P - 2006 R.J.Sram 2008 ≤ 0.4 > 0.4 - 0.6 > 0.6 - 1.0 > 1.2 - 2.0 > 2.0 ≤ LAT (LAT, UAT > (UAT, LV > (LV,2 > > 2 39.7% 35.4% 15.9% 6.6% 2.4% Concentrations [ng/m 3 ]

8 2.8 koncentrace [ng/m 3 ] KONCENTRACE B[a]P 0 1 2 3 4 5 6 7 123456789101112123456789101112 20042005 Ostrava-PorubaPraha-Smíchov R. J. Sram 2007

9 R. J. Sram 2008 BIOMARKERS

10 Biomonitorování ÚmrtíÚmrtí Biomarkery expozice Biomarkery účinku doba (roky) Diagnóza rakoviny Časná Pozdní Pre-maligní léze 100% Léčba Prevence R. J. Šrám 2006 R.J. Albertini 1998 LIDSKÉ BIOMARKERY

11 Autoradiographs of thin layer chromatograms with DNA adduct pattern of: DNA isolated from lymphocytes of subject sampled in January 2004 (1st sampling period) Water blank Positive control (DNA isolated from the lung of rats intraperitoneally treated with 100 mgB[a]P/kg b.w.) R. J. Sram 2008

12 t(Ab);t(Ab);t(Ba) Three translocations between chromosome 1 and unpainted chromosomes CYTOGENETIC ANALYSIS FISH analysis R. J. Sram 2008

13 MICRONUCLEI R. J. Sram 2008

14 Reactive oxygen species Endogenous sourcesExogenous sources O2O2 - SOD H2O2H2O2 Catalase H 2 O + O 2 GPx H2OH2O OH DNA oxidationLipid peroxidationProtein oxidation R. J. Sram 2008

15 ROS OC-L PM OC-H PM Pathway-1Pathway-2 Driven by: surface reactivityorganic compounds Surface Reactivity Oxidative Effect NFkB ROS Proinflammatory response Phase I (Cyp1a1  ) Nrf2 Bioactivation Biotransformation API Phase II (Gst, Ngo1…  ) Phase III ConjugationElimination

16 R. J. Sram 2008 BIOMARKERS AIR POLLUTION

17 DNA adducts by 32 P-postlabeling Chromosomal aberrations conventional, FISH, micronuclei Oxidative damage 8-oxodG, 15-F2T-isoP, proteins, SCGE Genetic polymorphisms Gene expression PM2.5Stationary monitoring c-PAHs Personal monitoring Stationary monitoring VOCPersonal monitoring Stationary monitoring Cotinine Triglycerids, Total, HDL and LDL cholesterol Vitamins A, C. E, folic acid R. J. Sram 2008 Human studies and biomarkers of exposure, effect and susceptibility

18 R. J. Sram 2008

19 EXPOSED Smokers Nonsmokers CONTROLS Smokers Nonsmokers 1.6 (0.3 - 8.7) 1.6 (0.3 - 7.5) 1.5 (0.3 - 8.7) 0.8 (0.3 - 2.8) 0.3 (0.3 - 1.4) 0.9 (0.3 - 2.8) 9.7 (3.1 - 58.2) 10.8 (3.1 - 43.6) 8.7 (3.1 - 58.2) 5.8 (3.1 - 19.3) 3.3 (3.1 - 8.2) 6.1 (3.1 - 19.3) B[a]P ng/m 3 carcPAU ng/m 3 53 19 34 52 7 45 NGroup (median and range) c-PAHs CONCENTRATIONS PERSONAL MONITORING 31.6 ± 7.2 32.9 ± 7.0 30.9 ± 7.3 29.6 ± 9.1 37.6 ± 14.2 28.3 ± 7.6 Age (years) R. J. Sram 2008

20 „LIKE“ B[a]P-DNA ADDUCT R. J. Sram 2008

21 6.0 EXPCON 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0 F G /100AB.C.NCJB/1000trcp * P < 0.05 * * ** * * ** P < 0.05 CYTOGENETIC ANALYSIS FISH R. J. Sram 2008

22 SCGE repair capacities of DNA damage ControlsPolicemen Repaired DNA damage [%] 120 110 100 90 80 p<0.005 p<0.04 whole groupnonsmokerssmokers 70

23 8-oxodG in urine of bus drivers and controls R. J. Sram 2008 Urinary 8-oxodG levels in winter 2005, summer 2006 and winter 2006 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 BUS1CON1BUS2CON2BUS3CON3 p<0.01 p=0.05 p<0.001 8-oxodG (nmol/mmol creat.)

24 Correlation between oxidative stress markers and other factors R. J. Sram 2008 15-F 2t -IsoP 8-oxodG carbonyl RPRPRPRPRPRP - 0.212 <0.001 0.083 0.165 0.212 <0.001 - 0.057 0.338 0.083 0.165 0.057 0.338 - 0.172 p<0.01 0.009 0.874 -0.371 <0.001 0.180 p<0.01 0.009 0.874 -0.379 <0.001 0.168 p<0.01 0.212 <0.001 -0.404 <0.001 0.116 p<0.05 0.307 <0.001 -0.030 0.613 15-F 2t -IsoP8-oxodGcarbonylB[a]PcPAHsPM2.5PM10

25 VLIV OVZDUŠÍ NA RESPIRAČNÍ ONEMOCNĚNÍ U DĚTÍ R. J. Sram 2007

26 Bronchitidy RR, 95% CI’s, akutní expozice PAU, multivariátní analýza 0-24 months 2-4.5 years 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 1 day lag 2 day lag 3 day lag 4 day lag 5 day lag 6 day lag 7 day prior average Single day no lag 3 day prior average 1 day lag 2 day lag 3 day lag 4 day lag 5 day lag 6 day lag 7 day prior average Single day no lag 3 day prior average R. J. Sram 2008

27 Bronchitidy RR, 95% CI’s, akutní expozice PM2.5, multivariátní analýza R. J. Sram 2008

28 Význam první léta života dítěte jsou kritickou periodou dýchacího ústrojí a imunity R. J. Sram 2008

29 VLIV OVZDUŠÍ NA 8-oxodG V MOČI DĚTÍ

30 Stacionární monitoring B[a]P 8/14

31 Vztah 8-oxodG a kotininu

32 Vztah 8-oxodG a věku dítěte

33 Multivariate model of effect of PM2.5 on 8-oxodG levels (linear regression) All Teplice Prachatice Intercept PM2.5 Child age Cotinine (above/below 20 ng/mg) Allergic rhinitis Intercept PM2.5 Child age Cotinine (above/below 20 ng/mg) Allergic rhinitis Intercept PM2.5 Child age Allergic rhinitis 0.16 -2.74 3.20 1.34 28.57 0.24 -2.51 4.41 7.59 43.71 -0.13 -3.07 -3.03 33.56 <0.05 <0.0001 0.001 0.41 <0.01 <0.001 <0.005 0.01 0.30 <0.001 0.06 0.16 -2.74 3.23 1.28 29.81 0.23 -2.56 4.321 7.64 45.22 -0.20 -3.09 -3.02 33.94 0.08 <0.001 0.005 <0.005 <0.05 <0.001 0.005 0.01 0.21 <0.001 0.06 Period (days before sampling 7-day (-1;-7)3-day (-4;-6) RpRp PollutantRegion R. J. Sram 2008

34 8-oxodG V MOČI DĚTÍ zvýšen při expozici pasivnímu kouření snižuje se s věkem dětí je ovlivněn etnicitou a vzděláním matky zvýšen expozicí PM2.5 a PM10 7 dní před odběrem zvýšen expozicí k-PAU 1-3 a 7-9 dní před odběrem zvýšen u dětí s alergickou rhinitidou 13/14

35 VLIV OVZDUŠÍ NA VÝSLEDKY TĚHOTENSTVÍ R. J. Sram 2008

36 R. J. Sram 2007

37 porodní hmotnost genotyp nemocnost dýchací funkce neuropsychické funkce OVLIVNĚNÍ VÝVOJE DĚTÍ VLIV FAKTORŮ ŽP A ŽIVOTNÍHO STYLU: R. J. Sram 2007

38 R. J. Sram 2008 IMPACT ON SPERM AIR POLLUTION

39 0100 Fragmented DNA (red fluorescence) Native DNA Stainability (green fluorescence) SCSA ® - Acridine Orange Stained DNA R. J. Sram 2008

40 PAHcPAHB[a]P FebruaryMay12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0 eqB[a]P Air pollutions Prague 2007 (ng/m 3 )

41 Morphology (%) FebruaryMay 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Volume (ml) Concentration (mil/ml) Motility (%) Vitality (%) Sperm analysis

42 Policemen patrolling the streets in Prague centre with heavy traffic N=46 dDFI < 15% Feb 30 May 42 dDFI 15 – 30%Feb 16 May 4 dDFI >30%Feb 2 May 2 HDS >15%Feb 10 May 4 The level of air pollution will be assessed on the basis of information from two source: -data from stationary measuring stations AIM Prague -for 48 h using personal sampling devices (URG Corp, USA) R. J. Sram 2008 P≤0.001 May 25 20 15 10 5 det DFI (%) February May high DFI (%) 16 12 8 4 February 5 HDS (%) 20 15 10 February May

43 R. J. Sram 2008 RISK ASSESSMENT AIR POLLUTION

44 RISK FOR HUMAN HEALTH concentrations > 1 ng B[a]P/m 3 in polluted air ACCORDING TO MOLECULAR EPIDEMIOLOGY STUDIES R. J. Sram 2008

45 VLIV ENVIRONMENTÁLNÍ EXPOZICE k-PAU – RIZIKO GENOTOXICITY VZTAH MEZI EXPOZICÍ k-PAU, DNA adukty a chromosomovými aberacemi (FISH), snížením DNA reparace VÝZNAM OXIDAČNÍHO POŠKOZENÍ PRO NEMOCNOST DĚTÍ NOVÉ POZNATKY R. J. Sram 2008

46 VÝZNAM OXIDAČNÍHO POŠKOZENÍ U DĚTÍ zvyšuje výskyt respiračních onemocnění (bronchitidy, astma) ovlivňuje imunitu U DOSPĚLÝCH zvyšuje výskyt nádorových onemocnění aterosklerosy diabetes URYCHLUJE PROCES STÁRNUTÍ

47 R. J. Sram 2008 POŠKOZENÍ GENOMU POČÁTEK NEMOCI NUTNOST PREVENCE !

48 ZMĚNA ÚZEMNÍHO PLÁNU SNÍŽENÍ ZELENÝCH PLOCH Snížení jejich kapacity zachycovat jemné prachové částice i využití pro rekreaci DŮSLEDKY Zvýšení nemocnosti dětí na respirační onemocnění za 10-20 let POŽADAVEK Zvýšit výsadbu stromů a vytváření parků

49 Rubes Vozdova Benes Novak Nozicka Holy Pokorna Farmer Cebulska-Wasilewska Schallerova Binkova Dejmek Dostal Chvatalova Milcova Novakova Lnenickova Rossner Rossner, Jr. Rossnerova Sevastyanova Solansky Svecova Topinka B. J. M. I. A. Z. P. A. O. I. V. J. ACKNOWLEDGEMENT J. M. I. J. L. Z. P.B. A. E. R. J. Sram 2008

50 Supported by the Czech Ministry of Environment VaV IC/5/6/04, SL/5/160/05, SP/1b3/50/07 AV CR IQS500390506 ACKNOWLEDGEMENT R. J. Sram 2008