本文来自微信公众号：神经现实 （ID：neureality），作者：Lauren Gravitz，译者：Pi，原文标题：《脑健康警报：空气污染助长神经退行性疾病？》，题图来自：视觉中国
墨西哥城的空气污染，曾一度严重到人们能目睹殒命的鸟儿自天空坠落。1992年，该城被联合国宣布为全球污染最严重的城市。不受管制的柴油引擎、工厂化生产、以化石燃料为动力的能源工厂以及广泛使用的内燃机，它们所产生的污染物全数堆积在高海拔山脊合围的谷地中。
莉莉安·卡尔德隆-加西德尼亚斯（Lilian Calderón-Garcidueñas）是一名在墨西哥城东部长大，并毕业于当地医学院的毒理学家和神经病理学家。2002年，她决定选取40条狗进行脑部检查，它们有的来自受污染的该城谷地，有的来自该城东部边缘空气质量较好的特拉斯卡拉（Tlaxcala）。检查结果令人震惊：生活在城郊的狗脑部健康，而生活在城中的狗有的仅8个月大脑部就已出现神经退化初期症状。
卡尔德隆加-西德尼亚斯同时任教于蒙大拿大学和墨西哥瓦莱大学，上述发现促使她开始关注人类大脑。过去20年的研究使她愈发相信，在诸如墨西哥城等空气质量较差地区长大的孩子，罹患阿尔茨海默病及其他神经退化症状的风险会显著增强。
科学家早在数十年前就已经认识到，空气污染的结果远不止是无法看清的天际线和人们灼烧的肺部。受污染空气中的颗粒物和气体已被发现与哮喘、心脏病、炎症及其他各类健康问题相关联。然而，要证明此类污染物可能导致神经退行性疾病却有一定难度。直到最近才有新研究表明，空气污染不仅影响心肺功能，还可能对脑部造成损害。
卡尔德隆-加西德尼亚斯与同事2018年在《环境研究》（Environmental Research）发表了一项研究，对墨西哥城逾200位死者的大脑进行了检查，逝者年龄从11个月到40岁不等。所有大脑样本中，除了一个以外，有199个都表现出类似于科学家们在阿尔茨海默病患者脑部中发现的早期病变情况。相比之下，对照组的9个样本——来自空气质量较好区域的逝者的大脑，研究人员并未发现“显著”变化。
上述关于墨西哥城的研究引人深思，但一些学者认为该研究结果并不明确，且由于方法论问题而有一定局限性。
针对该研究，南加州大学洛杉矶分校的生物医学老年病学家迦勒·芬奇（Caleb Finch）表示，“在神经病理学界，这只会被当作一种迹象，而非一项能够得出重要结论的研究。”
但芬奇同时也指出，南加大和世界各地科学家的深入研究，增强了对空气污染与神经退行性疾病之间关联性的认识。芬奇注意到，目前已有系列研究表明，脑萎缩、认知障碍与患者所接触的空气受污染程度直接相关，“横跨北美、西欧与亚洲的多个以人群为基础的病例对照研究，已得出完全一致的结论：超过一定程度的空气污染预示着更高的老年痴呆症风险，对阿尔茨海默病和认知衰退而言尤其如是。目前已有至少10个重要研究证明了这一点。”
同时，目前开始有少量研究表明，严重的空气污染与帕金森病具有关联。但罗切斯特大学医学中心的神经病学家、帕金森病研究者雷·多尔西（Ray Dorsey）指出：“几乎所有与帕金森病相关的环境风险因素都有较长的潜伏期。”
“人不会因为当天吸入杀虫剂或污染气体第二天就得帕金森病，就像不会头一天吸烟第二天就患上癌症一样。”他说道，“我们都知道，这种疾病需要数十年慢慢显现。”
进入大脑的多种路径
我们呼吸着的空气是由变动不居的细微颗粒与有毒气体组成的混沌体，因此可能难以确认其中究竟是哪些特定污染成分会导致神经退化，且罪魁祸首大概率是非单一的。“经过五十余年的研究，烟草中已确认出30种致癌物——而到底是哪一种导致了肺癌？事实上是所有混合物共同作用导致的。”芬奇说道，“而空气污染的化学成分则更为复杂。”美国国家环境保护局时刻监控着以下六种最有害的物质：一氧化碳、铅、氮氧化物、臭氧、颗粒物及硫氧化物。
研究者们特别关注被称为“PM2.5”的细颗粒物，即直径小于2.5微米、相当于人类头发直径三十分之一的微粒。这类物质已被证实具有高危性，它们可能由农场和工厂排出后混入空气中，但最常见的源头是化石燃料和生物燃料的使用——例如内燃机、火力发电厂，甚至是由气候变化所引发的越来越常见的野火。一旦悬浮在空气中，这些细颗粒物将会被人体吸入，进而抵达肺部深处，最终进入血流散播至人体更深处。PM2.5与炎症、癌症及严重的心脏病及呼吸系统疾病相关联，包括哮喘、心脏病、中风等。颗粒物越细，其恶性后果越严重。
卡尔德隆-加西德尼亚斯等人的研究显示，微颗粒物同样能够侵入大脑，有些可能通过血流进入，但研究者们相信，人类鼻腔或许为其提供了更有效的路径。卡尔德隆-加西德尼亚斯的研究尤其关注嗅球，她试图从中寻找神经退行性疾病的早期征兆。“鼻子是大脑的正门。”多尔西说到，“当人们在被污染的空气中呼吸时，PM2.5进入鼻腔进而直接游进大脑嗅球，于是此时神经细胞开始死亡。”
多尔西指出，事实上阿尔茨海默病和帕金森病有一个相似的早期预警征兆——嗅觉丧失，这一症状有时比其他症状早十年或更长时间出现，“两种疾病的病理最早都在嗅球与嗅觉中心被发现，随后出现在负责记忆的脑区，再然后是负责运动的脑区。”
尽管鼻腔是最为直接的通路，研究者们同时还发现了空气污染得以抵达脑部的若干其他途径。来自印第安纳大学医学院的米歇尔·布洛克（Michelle Block）主要从事环境神经毒理学研究，持续钻研其所谓的“肺—脑轴”。由于臭氧无法穿过血脑屏障，借由这一特性，布洛克通过研究臭氧吸入情况，得以追踪空气污染对神经退行性影响的潜在机制。
“我们选择臭氧作为研究对象的一个原因是，它被证明与阿尔茨海默病的罹患风险具有相关性，而且它绝对、绝对不会进入脑部。”布洛克说道，臭氧尤为适合用来研究脑部与肺部的关联，“它不仅与环境相关，同时在机制上也非常重要。”
布洛克发现，肺部吸入臭氧时会触发一种免疫反应；她还在实验中观察到，连通大脑的免疫细胞在数量上发生了改变。同时，她还关注小胶质细胞——这是一种脑部小细胞，能够帮助维护神经网络、修补损伤并消除大脑中诸如微生物、死亡细胞、聚集蛋白质等危险碎片。在一个相对健康的大脑中，小胶质细胞会聚集在被称作斑块的蛋白片段集群周围，并将它们凝聚起来，研究者认为这可能会限制其病理发展。
“我们的研究显示，空气污染会影响小胶质细胞，使它们不与斑块发生联结。”布洛克说道，“它们非但没有完成该做的工作，反而有助于形成更严重的促炎环境。”
串起线索
随着人们年龄的增长，神经退行性疾病会变得更为普遍，然而评估某一个体暴露于环境污染的具体程度却很难。来自加州大学洛杉矶分校菲尔丁公共卫生学院（FSPH）的传染病学与环境健康科学教授贝亚特·里兹（Beate Ritz）说，绝大多数针对阿尔茨海默病的研究，会探讨发病前五至十年的环境暴露情况。而在帕金森病研究中，相关环境暴露可能随机出现在发病前的五到二十年。然而，当一个人60岁时，他可能已经在三个不同城市的十处居所里生活过，这些地方的空气质量历史数据可能极难获取，甚至无从查证。
另一难题是如何准确识别帕金森病患者，因为绝大多数国家要么没有保留疾病登记，要么既有数据库未使用经核实的诊断。其他登记信息如常用的医疗保险数据库，则缺乏研究者所需要的可追溯的精确曾住地址信息，这使得研究难以获得高质量结果。
尽管如此，里兹与同事仍旧设法找到了一些在数据质与量上符合要求的国家和地区。丹麦与中国台湾地区都有着全域级健康系统以及大量空气污染记录，这为里兹提供了数据富矿。在中国台湾地区，研究者发现帕金森病风险与交通有关的空气污染程度（氮氧化物和一氧化碳）呈正相关。对丹麦的研究结论也极为相近。另一组韩国研究者发现，高氮氧化物水平与高帕金森病风险存在关联。第三组来自加拿大的研究者则在一项关于安大略省居民的研究中发现，帕金森病与高度的空气污染水平相关，尤其是PM2.5。
空气污染也可能导致或加剧其他神经退行性疾病，肌萎缩侧索硬化（ALS）或卢伽雷病（Lou Gehrig）就属于这一范畴。研究者注意到，动物研究与流行病学研究中都存在着引诱性证据说明这一点，包括荷兰的一项研究，该研究将交通相关的污染中的氮氧化物、PM2.5暴露环境与ALS的易感性联系在一起。而ALS作为相对罕见的疾病，很少有国家对其进行长期的疾病登记，导致相关数据难以获取，更不用说分析了。
终其一生，风险聚少成多
对许多神经系统疾病而言，将病理学与临床研究结果结合有时是一种“最佳猜测”的过程。卡尔德隆-加西德尼亚斯所检测的墨西哥城孩童脑部，或许已经出现阿尔茨海默病的早期病理——例如与神经退行性疾病有关的Tau蛋白过度磷酸化——但这些孩童还未出现痴呆症状。而对老年人的大脑的解剖研究显示，部分痴呆症患者并未表现出预期中的大面积脑部病变，而一些阿尔茨海默病严重病变的患者，在死前呈现极少症状甚至毫无症状。“我们知道衰老还伴随着多种进程，这使得几乎每个60岁以上的人都有一些显著的病理特征，即使他们没有痴呆。”芬奇说道，“我已经83岁了，我在这个问题上可以说是很权威了。”
人体对抗衰老的一个主要机制是“韧性”——在大脑中，以科学家称作认知储备的形式出现。认知储备指的是当神经退行性疾病发展时，大脑所具备的、维持基础功能，甚至保持活跃的能力。研究者认为提高认知储备的最佳方式是通过教育、健康生活方式（饮食与锻炼兼顾）、呼吸洁净空气以及饮用干净水源。
“我们正在以一种让人们在一生中变得不那么有韧性的方式，来伤害他们。”里兹说。
她随后补充道，“我们的确没发现有孩子患上阿尔茨海默病或帕金森病。”但她同时表示在墨西哥城研究中发现了可辨识的疾病征兆，这非常令人担忧。如果婴幼儿已经表现出过度磷酸化的tau蛋白等其他相关病理学苗头，他们老了以后的认知储备能力将低于其他健康人群。“我们应对的是一个长期难题。”里兹说道，“终其一生，风险都在不断积攒。”
如果空气污染是神经退行性疾病的重大因素之一，从经济和社会视角来看，任何解决方案似乎都很难进行。但在多尔西看来，答案是显见的，“空气污染可以一夕之间得到解决，我们已经做过这样的试验。”他说，“对比一下新德里在新冠疫情前后的照片，你会发现这其实不难。”
后记
腰总：根据联合国环境署统计，空气污染已成为人类健康的头号杀手，其对人体造成损害的证据基础一直在快速增长。环境数据与健康数据对相关研究的重要性不言而喻。更新于2022年的世卫组织空气质量数据库，是迄今覆盖地面空气污染暴露最广泛的数据库，但事实上，全球范围内仅有117个国家进行了空气质量监测；而对神经退行性疾病的长期跟踪数据则更为鲜见。为了论证环境与人类疾病间的关联，“数据困境”是研究者们亟需解决的头号难题。
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原文：https://www.statnews.com/2023/01/11/air-pollution-neurology-alzheimers-parkinsons-environmental-health/
本文来自微信公众号：神经现实 （ID：neureality），作者：Lauren Gravitz，译者：Pi