Epidemiologisch onderzoek naar een beter begrip van de relatie tussen luchtverontreiniging en gezondheid.

Achtergrond

Wetenschappelijk onderzoek heeft de afgelopen 20 jaar aangetoond dat er een duidelijk verband bestaat tussen blootstelling aan luchtvervuiling enerzijds en cardiovasculaire en respiratoire morbiditeit anderzijds, zowel op korte termijn (acute blootstelling) als op lange termijn (chronische blootstelling). De meest recente studie van de Wereldgezondheids­organisatie (WGO, in 2014) rapporteert dat er jaarlijks wereldwijd 3,7 miljoen mensen overlijden ten gevolge van luchtverontreinging. Hierdoor staat dit in de top 10 van de meest voorkomende risico­factoren voor vroegtijdig overlijden.

Luchtvervuiling in de atmosfeer bestaat uit fijn stof (PM, particulate matter) en gassen, zoals NO2, SO2  en ozon. Van alle polluenten heeft fijn stof de duidelijkste invloed op de menselijke gezondheid. Fijn stof wordt gewoonlijk ingedeeld volgens deeltjesgrootte. Fijn stof waarvan de deeltjes kleiner zijn dan 10 µm (PM10) wordt het vaakst gemeten en gebruikt in studies. De Europese Unie (EU) heeft twee grenswaarden voor deze PM10 waarden vastgelegd. In alle EU-lidstaten moet het gemiddelde jaarniveau van PM10  minder dan 40 μg/m³ bedragen in elk meetstation van luchtkwaliteit (en 25 µg/m³ voor PM2.5). Bovendien mag het daggemiddelde op niet meer dan 35 dagen per jaar de 50 μg/m³ overschrijden. De WGO daarentegen adviseert dat het gemiddelde jaarniveau van PM10  niet meer dan 20 μg/m³ mag bedragen (10 µg/m³ voor PM2.5) en dat het daggemiddelde niet meer dan 3 dagen per jaar de waarde van 50 μg/m³ mag overschrijden.

Doelstellingen

De algemene doelstelling van dit doctoraatsonderzoek was meer inzicht krijgen in de relatie tussen fijn stof en menselijke gezondheid in gevoelige populaties zoals zuigelingen, longtransplantatie­patiënten en ouderen. In twee van de vier studies onderzocht ik eveneens mogelijke biologische mechanismen die het verband verklaren tussen inademing van fijn stof en het optreden van ziekten. Ten slotte trachtte ik op basis van onze studieresultaten de EU-grenswaarden en de WGO-richtlijnen voor fijn stof kritisch te evalueren.

Belangrijkste onderzoeksresultaten

In de eerste studie (hoofdstuk 1) onderzocht ik de effecten van de dagelijkse variatie in PM10 concentraties op het risico op zuigelingensterfte (< 1 jaar oud) in Vlaanderen. 2382 baby’s stierven tijdens de onderzoeksperiode (1998-2006). De concentratie van fijn stof (PM10) tijdens deze periode was gemiddeld 31.9 µg/m³ en er waren 321 dagen (of gemiddeld 35.7 dagen per jaar) met een gemiddelde dagelijkse concentratie hoger dan 50 µg/m³. De luchtkwaliteit voldeed dus aan de EU-normen voor het jaarlijkse gemiddelde, maar de norm voor het daggemiddelde werd echter nauwelijks gehaald. Het is ook duidelijk dat de veel strengere WHO-richtwaarden ruim overschreden werden in Vlaanderen.

Met een bidirectionele tijd-gestratificeerde case-crossover analyse toonde ik aan dat PM10 gerelateerd was met kindersterfte, voornamelijk in de late neonatale fase (d.w.z.tussen een week en een maand oud N=372). Voor elke stijging van PM10 met 10 µg/m³ steeg het risico op sterfte met 11% (95% CI 1-22%). Op de dagen waarop het gemiddelde PM10-niveau de EU-grenswaarden van 50 µg/m³ oversteeg was de kans op overlijden 74% hoger (95% CI 18-158%) dan op de dagen waarop de PM10-waarden onder de grenswaarden bleven. Hieruit blijkt dat de huidige EU-waarden voor PM10 niet streng genoeg zijn om het risico op kindersterfte zo klein mogelijk te houden. Bovendien is het verband tussen de blootstelling aan fijn stof en overlijden lineair, wat betekent dat er geen ‘veilige’ drempelwaarde kan worden bepaald.

In een tweede studie (hoofdstuk 2) onderzochten we of er verband is tussen de acute afstoting van een donorlong na longtransplantatie (LTx) met recente blootstelling aan fijn stof en welke onderliggende mechanismen hierbij een rol spelen. In het UZ Leuven werden tussen 2001 en 2011 bij 397 LTx-patiënten herhaaldelijk transbronchiale biopten genomen. Ik bracht voor deze patiënten de geschatte PM10-waarden op hun thuisadres in verband met symptomen van afstotings­verschijnselen en de daarbij horende fysiologische parameters.

Uit het onderzoek bleek dat een stijging van de PM10-waarden met 10 µg/m³, gemeten drie dagen voor de biopsie, het risico op lymfocytische luchtwegaandoeningen (lymphocytic airway disease, LAD) deed stijgen met 12% (95% CI 1-25%). LAD is de pathologische uitingsvorm van acute afstoting na LTx. Daarnaast vonden we een positief verband tussen blootstelling aan PM10 en BAL tellingen van neutrofielen en lymfocyten, wat betekent dat ontstekingsreacties mogelijk een rol spelen in het fysiologisch proces. Een preventieve behandeling met het antibioticum Azithromycine bleek het effect van PM10 op de acute afstoting tegen te gaan.

In een derde studie (hoofdstuk 3) onderzocht ik of een toe- of afname van lucht­verontreiniging gedurende verschillende opeenvolgende dagen (vergeleken met het ‘normale’ blootstellings­niveau van een persoon) kan resulteren in veranderingen in cardiovasculaire biologische merkers. Een jaar lang onderzochten we de luchtvervuiling, stijfheid van de halsslagader (een gekende merker van hart- en vaatziekten) en andere biomerkers in een testgroep van 20 gepensioneerde, gezonde mannen en vrouwen op verschillende locaties: tijdens een verblijf van 10 dagen in Milaan (Italië , PM10 > 50 µg/m³),een gelijkaardig verblijf in Vindeln (een landelijk gebied in het noorden van Zweden, PM10 < 10 µg/m³) en op verschillende tijdstippen in Leuven (als referentie­plaats, PM10 ≈ 30 µg/m³).

In vergelijking met Leuven was de luchtvervuiling groter in Milaan en kleiner in Vindeln. Het grootste verschil vonden we in de waarden van NO2, met een gemiddelde van 63.7 µg/m³ in Milaan en 4.4 µg/m³ in Vindeln. Uit het onderzoek kwam een duidelijk verband naar boven tussen blootstelling aan luchtvervuiling gedurende 7 dagen en de stijfheid van de halsslagader. Zo vonden we bijvoorbeeld een 4.4% daling van de compliantie (dus een stijging van de stijfheid van de wand) bij een stijging van 10 µg/m³ van PM10. We vonden echter geen directe inflammatoire effecten, zoals een stijging van de concentratie leucocyten of plasma CRP.

Beroerte of cerebrovasculair accident is wereldwijd een van de meest voorkomende doodsoorzaken en wordt bovendien in verband gebracht met blootstelling aan luchtvervuiling. Ik voerde een meta-analyse uit van de huidige vakliteratuur om het verband tussen beroerte en langdurige blootstelling aan PM10 of PM2.5 te kwantificeren (hoofdstuk 4).

Ik vond 20 studies over het verband tussen langdurige blootstelling aan fijn stof en het voorkomen van een beroerte. Ik vond een positief verband voor Noord-Amerika (N=7 studies), Europa  (N=8) en China (N=3, met extreem hoge blootstellingen) en een negatief verband in Japan (N=2). Het geschatte effect van PM2.5  [een stijging van 6% (95% CI 2-11%) van het risico op beroerte bij een toename van 5 µg/m³ in PM2.5] was hoger dan het overeenkomstige resultaat voor PM10 [een stijging van 2% (95% CI -2 to 7%) van het risico op beroerte bij een toename van 10 µg/m³ in PM10 ]. Deze bevindingen duiden op het belang van directe metingen van PM2.5 en bevestigen de hypothese dat de kleine partikels in fijn stof (PM2.5 ) schadelijker zijn voor de gezondheid dan de grovere partikels (PM2.5-10 ).

Conclusies

In deze thesis vond ik nadelige effecten van luchtvervuiling op de gezondheid in verschillende kwetsbare bevolkings­groepen en voor verschillende tijdsduren van blootstelling. Zowel kortetermijn­variatie (1 tot 3 dagen) als langetermijn­blootstelling (meerder maanden tot jaren) kan acute aandoeningen uitlokken, zoals een beroerte, het afstoten van getransplanteerde longen of zuigelingensterfte. Op lange termijn kan blootstelling aan luchtvervuiling bovendien de ontwikkeling van chronische cardiovasculaire en respiratoire aandoeningen versnellen, zoals atherosclerose of longkanker. Uit de twee panelstudies (LTx-patiënten en gepensioneerden) verkregen we gemengde resultaten aangaande de rol van ontstekingen in dit proces, gemeten als concentraties van leukocyten en plasma CRP.

Op individueel niveau heeft blootstelling aan luchtverontreiniging een kleiner effect op de gezondheid dan andere omgevingsfactoren (zoals roken, voeding en lichamelijke activiteit). Blootstelling aan luchtvervuiling gebeurt echter onvrijwillig en is alomtegenwoordig. Aangezien de hele bevolking wordt blootgesteld tonen onze studies aan dat luchtverontreiniging wel degelijk een belangrijk probleem is voor de volksgezondheid.

Gedurende de afgelopen 10 jaar zijn in België (en in West-Europa in het algemeen) de PM10- concentraties gedaald tot waarden duidelijk onder de EU-grenswaarde van 40 µg/m³. De waarden overschrijden echter nog steeds de richtlijnen van de WHO van 20 µg/m³,voornamelijk in stedelijke gebieden, waar het grootste deel van de bevolking woont. Zoals ook uit eerdere studies bleek, vonden we geen aanwijzing voor een ‘veilige’ grens voor luchtvervuiling. Dit betekent dat de volksgezondheid gebaat is bij elke µg/m³ daling in de concentratie van fijn stof. Dit is een gedeelde verantwoordelijkheid van de overheid, de industrie en ook de algemene bevolking: het toenemende wegverkeer en huishoudelijke houtverbranding zijn immers een steeds belangrijkere vorm van luchtvervuiling.