Bakterie w drogach oddechowych wpływają na ryzyko związane z zanieczyszczeniem powietrza

Zanieczyszczenie powietrza zwiększa ryzyko wystąpienia bakteryjnego zapalenia płuc, sepsy i zapalenia opon mózgowych w zależności od podtypu bakterii, które zasiedlają drogi oddechowe danej osoby – informuje „Nature Microbiology”.

Nowe badania zostały przeprowadzone przez Wellcome Sanger Institute (Wielka Brytania), National Institute for Communicable Diseases w Johannesburgu (RPA) oraz Centro Nacional de Supercomputación Barcelona (BSC-CNS)w Hiszpanii.

Autorzy pracy sugerują, że podtyp bakterii Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae) w połączeniu z ekspozycją na zanieczyszczenie powietrza wpływa na tempo i czas rozwoju chorób inwazyjnych – obecność niektórych szczepów wiąże się z infekcją natychmiast po narażeniu na zanieczyszczenie powietrza, innych – dopiero po kilku tygodniach.

Naukowcy wykazali także, że osoby starsze i małe dzieci są bardziej narażone w okresach wysokiego zanieczyszczenia powietrza, a poprawa jakości powietrza może zmniejszyć ryzyko chorób. Sugerują też, że zrozumienie, jakie szczepy bakterii krążą i jak czynniki środowiskowe wpływają na wskaźniki zakażeń, może wpłynąć na przyszłą politykę zdrowia publicznego, chronić osoby najbardziej narażone i przygotować szpitale na epidemie.

pneumoniae występuje w mikrobiomie układu oddechowego, czyli zbiorze drobnoustrojów żyjących w ludzkim nosie i gardle, u prawie 20 proc. dorosłych na świecie. Wielu dorosłych i dzieci jest nosicielami bakterii bezobjawowo, jednak, gdy S. pneumoniae dostanie się do dolnych dróg oddechowych lub krwiobiegu, może prowadzić do inwazyjnej choroby pneumokokowej (IChP, ang. IPD).

IChP obejmuje sepsę bakteryjną, zapalenie płuc i zapalenie opon mózgowych. Należy do głównych przyczyn chorób i zgonów na świecie i jest najczęstsza w chłodniejszych miesiącach.

W Republice Południowej Afryki w 2022 roku odnotowano ponad 1800 przypadków IChP. W Anglii UK Health Security Agency informuje o ponad 5000 przypadkach rocznie, dotykających w szczególności dzieci poniżej piątego roku życia, osoby powyżej 65. roku życia i osoby z chorobami współistniejącymi.

Znanych jest ponad 100 różnych serotypów, które są specyficznymi podtypami S. pneumoniae. Wiadomo, że różne podtypy S. pneumoniae mogą prowadzić do zróżnicowanego wskaźnika zakażeń w różnych populacjach, nadal jednak ma pewności, jak takie czynniki jak wilgotność, temperatura i zanieczyszczenie powietrza wpływają na czas wystąpienia choroby oraz jak ryzyko różni się w zależności od wieku pacjenta i podtypu bakterii.

W nowym badaniu przeanalizowano około 59 000 przypadków IChP w ciągu 19 lat w ramach krajowego programu nadzoru GERMS-SA w RPA. W RPA od 40 do 60 procent dzieci jest nosicielami S. pneumoniae.

Naukowcy odkryli, że różne podtypy S. pneumoniae w różny sposób reagują na wyższe narażenie na zanieczyszczenie powietrza, zauważając, że trzy podtypy (14, 19A i 8) były powiązane z największym ryzykiem IChP po narażeniu.

Ponadto różne podtypy były powiązane z różnicami w czasie wystąpienia ryzyka choroby. Chociaż najwyższe ryzyko IPD miało miejsce około dwa tygodnie po narażeniu na zanieczyszczenie powietrza, na obszarach, gdzie powszechnie występowały podtypy 4, 8, 23F i 19F, nastąpił natychmiastowy wzrost ryzyka zachorowania (w tym samym tygodniu).

Naukowcy uwzględnili także inne czynniki, takie jak temperatura, wilgotność i gęstość zaludnienia. Wysokie temperatury wiązały się z natychmiastowym wzrostem ryzyka zachorowania, a niskie prowadziły do opóźnionego wzrostu liczby zachorowań. Zdaniem autorów niska temperatura spowalnia transmisję bakterii.

Autorzy sugerują, że integracja monitoringu środowiska z nadzorem genomicznym S. pneumoniae może pomóc w przewidywaniu gwałtownych wzrostów zakażeń, opracowywaniu strategii szczepień i wspieraniu pracowników ochrony zdrowia w przygotowaniach na okresy złej jakości powietrza. Badanie dostarcza również dalszych dowodów na to, że zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza może przynieść istotne korzyści w zapobieganiu chorobom zakaźnym, szczególnie na obszarach tak zanieczyszczonych jak miasta.

Profesor Anne von Gottberg, współautorka badania z Narodowego Instytutu Chorób Zakaźnych w Johannesburgu w Republice Południowej Afryki, podkreśliła, że inwazyjne choroby pneumokokowe stanowią poważny problem zdrowia publicznego w Republice Południowej Afryki i na całym świecie.

„Badania te uzupełniają bieżące dowody na to, że jakość powietrza ma ogromny wpływ na nasze zdrowie i wykazuje różne skutki w zależności od szczepu bakterii występującego na danym obszarze. Musimy skupić się na monitorowaniu i poprawie jakości powietrza na obszarach o wysokim ryzyku zachorowań, aby zapobiegać niektórym z tych infekcji lub je ograniczać” – zaapelowała.

Profesor Rachel Lowe, związana z Barcelona Supercomputing Center oraz Catalan Institution for Research & Advanced Studies podkreśliła, że „zmiany klimatu i gwałtowna urbanizacja zasadniczo zmieniają warunki środowiskowe wpływające na ryzyko wystąpienia chorób zakaźnych. Łącząc długoterminowy monitoring klimatu i jakości powietrza z danymi dotyczącymi zdrowia, niniejsza praca ukazuje, w jaki sposób zmieniające się warunki środowiskowe mogą nasilać zagrożenia dla zdrowia publicznego. Ochrona społeczności najbardziej narażonych będzie wymagać współpracy międzysektorowej oraz adaptacyjnych strategii zdrowotnych, zdolnych nadążyć za zmianami zachodzącymi w środowisku”.

„Choć ustaliliśmy, że temperatura i zanieczyszczenie powietrza na ogół zwiększają ryzyko inwazyjnych chorób pneumokokowych, takich jak bakteryjne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych – nasze badania sugerują również, że podtypy bakterii, których nosicielem jest dana osoba, modulują wskaźniki zakażeń. Szczep bakterii wpływa na moment wystąpienia choroby oraz na to, kto jest bardziej narażony – w zależności od składu mikrobiomu układu oddechowego – co oznacza, że poziom ryzyka różni się w zależności od sytuacji i konkretnej osoby. Rozszerzenie zakresu naszych badań na inne regiony świata pozwoli lepiej zrozumieć, kto jest najbardziej narażony na ryzyko zdrowotne wynikające z czynników środowiskowych oraz jakimi kwestiami – na przykład poprawą jakości powietrza w miastach – należy się zająć w poszczególnych regionach” – stwierdziła pierwsza autorka badania dr Sophie Belman, wcześniej związana z Wellcome Sanger Institute i Barcelona Supercomputing Center, a obecnie – adiunktka w Yale School of Public Health.

PAP