Содержание

Таблица 2. Структура программы подготовки квалифицированных рабочих, служащих

Индекс

Наименование учебных циклов, разделов, модулей, требования к знаниям, умениям, практическому опыту

Всего максимальной учебной нагрузки обучающегося (час./нед.)

В т.ч. часов обязательных учебных занятий

Индекс и наименование дисциплин, междисциплинарных курсов (МДК)

Коды формируемых компетенций

Обязательная часть учебных циклов ППКРС и раздел «Физическая культура»

1404

936

ОП.00

Общепрофессиональный учебный цикл

304

214

В результате изучения обязательной части учебного цикла обучающийся по общепрофессиональным дисциплинам должен:

уметь:

определять и характеризовать свойства оптического бесцветного и цветного стекла;

характеризовать абразивные и алмазные материалы и описывать их согласно техпроцессу;

характеризовать вспомогательные материалы и описывать их согласно техпроцессу;

знать:

состав, марки, свойства оптического стекла;

классификацию бесцветного синтетического стекла;

виды оптического стекла специального назначения;

назначения, типы и свойства кристаллов;

абразивные и алмазные материалы: виды, марки, применение;

виды, свойства, применение полирующих материалов, обозначения видов покрытий;

виды, свойства, состав, марки, применение наклеечных и полирующих материалов;

виды и назначения протирочных материалов;

виды и свойства оптических полимеров;

основные характеристики измерительных средств;

назначение, устройство и принцип измерений индикатором, штангенциркулем, микрометром, сферометром, пробным стеклом;

контроль радиуса кривизны деталей

ОП. 01.

Материаловедение

ОК 1 — 7

ПК 1.1

уметь:

оценивать достоинства и недостатки различных видов экономики;

производить расчеты сдельной заработной платы;

составлять бизнес-план;

составлять структуры организации;

знать:

основные направления социально-экономического развития страны;

особенности формирования и перспективы развития отрасли;

принципы деятельности организаций;

виды и характеристики организаций;

сущность предпринимательства;

индивидуальное предпринимательство;

характеристику, структуру, оценку, показатели, использование основных фондов организации;

амортизацию; амортизационный фонд и его использование;

нормирование сырья и материалов, производственных запасов;

тарифную систему, функции тарифных ставок и окладов — формы оплаты труда;

понятие и содержание издержек производства и стоимости продукции; структуры затрат на производство и реализацию продукции, пути снижения себестоимости;

спрос и предложение на рынке товаров и услуг;

жизненный цикл изделия;

формирование плана производства и реализации продукции;

сущность и распределение прибыли;

использование чистой прибыли организацией;

сущность и принципы государственного регулирования деятельности организации;

назначение, содержание, характеристику бизнес-плана организации;

характеристику структуры управления организациями различных форм собственности;

показатели качества выпускаемой продукции;

виды хозяйственного учета;

использование отчетности для анализа хозяйственно-финансовой деятельности организации;

методы защиты интересов и прав потребителей

ОП.

02. Экономика отрасли и организации

ОК 1 — 7

ПК 1.1

ПК 1.2

ПК 1.3

уметь:

читать число в двоичной системе счисления, определять его значение, переводить из системы в систему;

производить простейшие арифметические действия с положительными и отрицательными числами;

рисовать простейшие логические элементы, составлять таблицу истинности;

читать простейшую схему, составлять таблицу истинности;

знать:

цели и задачи автоматизации производства;

понятие, типы техпроцессов, их характеристики;

виды управления: ручное и автоматическое, контроль, сигнализацию, блокирование, защиту, регулирование;

типы датчиков, способы преобразования физических величин в электрические сигналы и обратно;

типы исполнительных механизмов, их назначение, особенности, применение;

способы и средства обработки и преобразования информации;

классификацию средств управления, их назначение, характеристику, область применения, принцип действия и основные составные части ЭВМ;

правила логического программирования, составление алгоритмов, формализацию задачи;

основные виды устройства сопряжения ЭВМ с объектами управления, их назначение, применение;

назначение и применение систем числового программного управления (ЧПУ), элементы программирования для станков с ЧПУ;

правила техники безопасности;

основные понятия робототехники, требования к организации среды, применение;

назначение и применение гибких автоматических и производственных систем, комплексов, модулей, основы безопасности труда, принципы автоматизации рабочего места;

стратегические задачи и пути автоматизации производства

ОП. 03. Автоматизация производства

ОК 1 — 7

ПК 1.1

ПК 1.2

уметь:

выполнять типовые слесарные операции, сборку разъемных соединений, неподвижных неразъемных соединений, механизмов передачи вращательного движения, механизмов преобразования движения, механизмов вращательного движения;

обеспечивать контроль качества линейных размеров и качества сборки;

знать:

инструмент, приспособления, оборудование при выполнении слесарных, слесарно-сборочных работ

ОП.04. Слесарные и слесарно-сборочные работы

ОК 1 — 7

ПК 1.1

ПК 1.2

ПК 2.2

уметь:

читать кинематические схемы;

знать:

основные понятия: механизм, кинематическая пара, кинематическая цепь, кинематическая схема;

основные понятия: сборочная единица, классификация и назначение деталей, основные требования и характеристики, достоинства и недостатки;

подвижные и неподвижные соединения, разъемные и неразъемные, назначение, сущность, характеристику, достоинства и недостатки;

механизмы для передачи вращательного движения;

механизмы для преобразования движения;

основные понятия: деформация, остаточная деформация, упругая деформация, устойчивость

ОП. 05. Основы технической механики

ОК 1 — 7

ПК 2.1

уметь:

пользоваться огнегасительными средствами;

оказывать доврачебную первую помощь при несчастных случаях;

знать:

основные законодательства по охране труда;

опасные и вредные факторы;

требования к рабочей одежде;

определения гигиены труда, условий труда;

причины возникновения пожаров и их устранение;

огнегасительные средства, виды, назначения, устройство;

причины поражения электрическим током;

меры и средства защиты от поражения электрическим током;

виды инструктажей, их назначения;

требования техники безопасности и пожарной безопасности: до начала работы, во время работы, по окончании работы

ОП.06. Гигиена и охрана труда

ОК 1 — 7

ПК 2.1

ПК 3.1

уметь:

организовывать и проводить мероприятия по защите работающих и населения от негативных воздействий чрезвычайных ситуаций;

предпринимать профилактические меры для снижения уровня опасностей различного вида и их последствий в профессиональной деятельности и быту;

использовать средства индивидуальной и коллективной защиты от оружия массового поражения; применять первичные средства пожаротушения;

ориентироваться в перечне военно-учетных специальностей и самостоятельно определять среди них родственные полученной профессии;

применять профессиональные знания в ходе исполнения обязанностей военной службы на воинских должностях в соответствии с полученной профессией;

владеть способами бесконфликтного общения и саморегуляции в повседневной деятельности и экстремальных условиях военной службы;

оказывать первую помощь пострадавшим;

знать:

принципы обеспечения устойчивости объектов экономики, прогнозирования развития событий и оценки последствий при техногенных чрезвычайных ситуациях и стихийных явлениях, в том числе в условиях противодействия терроризму как серьезной угрозе национальной безопасности России;

основные виды потенциальных опасностей и их последствия в профессиональной деятельности и быту, принципы снижения вероятности их реализации;

основы военной службы и обороны государства;

задачи и основные мероприятия гражданской обороны;

способы защиты населения от оружия массового поражения; меры пожарной безопасности и правила безопасного поведения при пожарах;

организацию и порядок призыва граждан на военную службу и поступления на нее в добровольном порядке;

основные виды вооружения, военной техники и специального снаряжения, состоящих на вооружении (оснащении) воинских подразделений, в которых имеются военно-учетные специальности, родственные профессиям СПО;

область применения получаемых профессиональных знаний при исполнении обязанностей военной службы;

порядок и правила оказания первой помощи пострадавшим

52

ОП. 07. Безопасность жизнедеятельности

ОК 1 — 7

ПК 1.1

ПК 1.2

ПК 1.3

ПК 2.1

ПК 3.1

ПК 3.2

П.00

Профессиональный учебный цикл

968

656

ПМ.00

Профессиональные модули

968

656

ПМ.01

Сборка кристаллизационных печей для установки выращивания кристаллов методом Вернейля, разборка и чистка вакуумных насосов, изготовление экранов кристаллизационных камер, пресс-печей

В результате изучения профессионального модуля обучающийся должен:

иметь практический опыт:

выполнения наладки и регулировки технологического оборудования: распиловочных, обдирочных, сверлильных, шлифовально-полировальных станков, резных машинок, колочных прессов;

сборки кристаллизационных печей для установки выращивания кристаллов методом Вернейля;

разборки и чистки вакуумных насосов;

установления оптимальных режимов работы оборудования для обработки деталей;

выполнения наладки гидравлических, пневматических прессов и пресс-форм;

уметь:

читать чертежи оптических деталей и маршрутно-технологические карты;

читать операционные карты;

читать маршрутные карты;

определять погрешности остаточного скоса центра тяжести алмазного круга;

читать кинематические схемы станков и оборудования;

знать:

значение оптической промышленности для народного хозяйства;

виды оптических деталей, определение; назначение, параметры линз, призм, пластин; виды, маркировку сверлильных станков; приемы работы на сверлильных станках;

виды, маркировку станков для грубого шлифования сферических и плоских поверхностей;

инструмент для обработки деталей на заготовительном участке: виды, назначение, материал для изготовления;

виды и назначение вспомогательных операций;

классификацию станков для шлифования и полировки;

основные узлы шлифовально-полировочных станков;

маркировку станков;

правила настройки шлифовально-полировочных станков;

типы, маркировку центрировочных станков;

кинематическую схему центрировочного станка с установкой линз в самоцентрирующем патроне;

принцип работы центрировочного станка;

маршрутную технологию изготовления оптических деталей;

прогрессивные технологические процессы;

обязанности наладчика до начала работы, во время работы, по окончании работы;

наладку станков для распиливания;

наладку сферофрейзерного станка АШС70 на заданную толщину и радиус кривизны;

наладку станка-автомата Алмаз 70 на заданные параметры;

смазку станков-автоматов;

наладку и регулировку станка 3Д756;

инструмент для нанесения делений;

технологию настройки делительных машин на заданное число делений;

типы вакуумных систем;

вакуумные насосы, типы, назначение, характеристики;

правила настройки колочных прессов;

исполнительные элементы гидромеханического привода: монтаж, регулировка;

назначение и основные узлы токарных станков;

настройку станка на обработку выпуклых и вогнутых поверхностей инструмента;

особенности сферотокарных станков;

правила настройки сферотокарных станков на заданные режимы;

виды ремонта: определения;

профилактический осмотр станков: основные мероприятия

МДК. 01.01. Оборудование и технология обработки оптических деталей

ОК 1 — 7

ПК 1.1 — 1.3

ПМ.02

Выполнение наладки и регулирования простого технологического оборудования оптического производства

В результате изучения профессионального модуля обучающийся должен:

иметь практический опыт:

сборки оптических узлов и приборов средней сложности с точностью свыше 0,005 до 0,05 мм;

завальцовки и центрирования оптических деталей с точностью свыше 0,01 до 0,05 мм;

выполнения юстировки оптических узлов и приборов средней сложности;

герметизации приборов, к условиям эксплуатации которых предъявляются повышенные требования;

изготовления приспособлений, контрольно-юстировочных приборов и узлов с отчетными механизмами;

уметь:

составлять технологию завальцовки, центрирования, сборки механических сборочных единиц оптических приборов, юстировки, герметизации отдельных сборочных единиц оптических приборов;

проводить испытания оптических приборов на герметичность, прочность, водонепроницаемость, нагрев, охлаждение;

знать:

инструменты и приспособления, используемые при выполнении завальцовки, центрирования, сборки, герметизации;

особенности сборки оптических приборов;

правила устранения наклона изображения, параллакса;

особенности юстировки современных оптических приборов;

виды уплотнительных замазок;

методы проверки приборов на герметичность;

правила настройки контрольно-юстировочных приборов;

особенности сборки приборов и узлов с отчетными механизмами;

конструкцию и принцип действия дифференциального механизма с нерегулируемым зазором

МДК. 02.01. Технология сборки приборов и узлов

ОК 1 — 7

ПК 2.1

ПМ.03

Выполнение наладки оборудования для обработки оптических деталей

В результате изучения профессионального модуля обучающийся должен:

иметь практический опыт:

выполнения контроля, приемки и выявления дефектов оптических деталей и приборов с применением линеек, скоб, луп, притиров, пробных стекол, штангенциркулей, микрометров, угольников, шаблонов и контрольных образцов, оптических угломеров, рычажно-механических приборов, гониометра, индикаторного сферометра, элементарного интерферометра, микроскопа и других аналогичных по сложности измерительных приборов и инструментов;

уметь:

применять технологию контроля;

измерять размеры деталей индикатором, штангенциркулем, микрометром;

определять дефекты поверхности деталей по свилям и пузырям;

контролировать радиус шлифованной и полированной поверхности;

измерять углы призм угломером, угольником;

контролировать чистоту деталей I — IX классов;

производить контроль радиуса шлифованных деталей сферометрами;

производить контроль радиуса полированных деталей пробными стеклами;

знать:

технологию выполнения контрольных операций;

погрешности систематические и случайные;

концевые меры длины;

устройство штангенциркуля, микрометра, индикатора;

назначение лупы;

устройство и назначение сферометра;

интерферометр, назначение, оптическую схему;

измерительный микроскоп, назначение, оптическую схему;

оптиметры, оптическую схему, назначение, принцип работы;

угольники, угломеры, устройство, назначение, принцип работы;

автоколлиматор, оптическую схему, начисления, принцип работы;

универсальные инструменты, виды;

калибры, виды, назначения;

выбор средств измерения;

характеристики контрольно-юстировочных приборов, определения;

устройство и назначение автоколлиматора;

устройство диоптрийной трубки;

устройство и назначение диоптриметра;

контроль показателя преломления и средней дисперсии на гониометре;

контроль оптической однородности;

контроль показателя ослабления;

контроль двойного лучепреломления, пузырности, бессвильности;

оптические характеристики контрольно-юстировочных приборов, определение;

динамометры, назначение;

оптическую скамью, оптическую схему, назначения;

задачи ОТК организации;

виды дефектов оптических приборов

МДК. 03.01.

Технические средства контроля

ОК 1 — 7

ПК 3.1

ПК 3.2

ФК.00

Физическая культура

В результате освоения раздела обучающийся должен:

уметь:

использовать физкультурно-оздоровительную деятельность для укрепления здоровья, достижения жизненных и профессиональных целей;

знать:

о роли физической культуры в общекультурном, профессиональном и социальном развитии человека;

основы здорового образа жизни

132

66

ОК 2

ОК 3

ОК 6

ОК 7

Вариативная часть учебных циклов ППКРС

(определяется образовательной организацией)

378

252

Итого по обязательной части ППКРС, включая раздел «Физическая культура», и вариативной части ППКРС

1782

1188

УП. 00

Учебная практика

45 нед.

1620

ОК 1 — 7

ПК 1.1

ПК 1.2

ПК 1.3

ПК 2.1

ПК 3.1

ПК 3.2

ПП.00

Производственная практика

ПА.00

Промежуточная аттестация

3 нед.

ГИА.00

Государственная итоговая аттестация

1 нед.

главная

Дата публикации
Автор: Super User
Категория: Новости
Просмотров: 35

29 марта 2022 годана базе ГК «Энерпред» состоялась рабочая встреча с руководителями профильных учебных заведений города Иркутсказанимающихся подготовкой специалистов по востребованному профилю предприятия, это такие как: ГАПОУ ИО ИТАМ, ГБПОУ ИО ИАТ, машиностроительный колледж ИРНИТУ, ФГБОУ ВО «ИРНИТУ».
От ГАПОУ ИО ИТАМ приняли участие заместитель директора по учебно – производственной работе Сулима В.В., методист Карелина Н.А., старший мастер Коломин Д.А., мастер производственного обучения Семенихин Г.А.

Подробнее…
Дата публикации
Автор: Super User
Категория: Новости
Просмотров: 58

24 марта студенты, проживающие на пятом этаже общежития, приняли участие в экологических дебатах, основной целью которых было разобраться в сути политики «Зеленой экономики», её преимуществах, перспективах, рисках.
Спикеры, выступающие «За» внедрение зеленой экономики аргументировано,доказывали её направленность на улучшение качества окружающей среды посредством уменьшения выбросов вредных веществ. Снижение уровняотходов через внедрение новых технологий, включающих более экономичное и щадящее использование ресурсов, позволяющихуменьшить нагрузку на экологические системы.

Подробнее…
Дата публикации
Автор: Super User
Категория: Новости
Просмотров: 373

24 марта в актовом зале техникума состоялась психологическая конференция «Традиционные игры народов России». Эта конференция прошла в рамках декады «В дружбе народов-единство России 2022». Студенты по жеребьёвке определились заранее в том, что какого народа игру они будут представлять.

Подробнее…
Дата публикации
Автор: Super User
Категория: Новости
Просмотров: 63

18 марта в техникуме был проведён флешмобв знак протеста против запрета русской культуры за рубежом.
Студенты БурловаАнастасия, Маковецкая Ангелина, Реутова Анастасия, Агапитов Данил, Качановский Денис рассказывали на видео патриотические стихи великих русских поэтов, таких как А. С. Пушкин, Н.А. Некрасов, Л.Н. Толстой.

Подробнее…
Дата публикации
Автор: Односторонцев Александр
Категория: Новости
Просмотров: 63

Команда волейболистов техникума в составе Барахтенко Владимира, Турина Даниила, Вахрушкина Стаса, Юрченко Владислава, Акылбек Уулу Ажибек, Харченко Сергея, Баглаева Ильи приняла участие в Первенстве по волейболу среди учреждений профессионального образования Байкало-Иркутской территории. Соревнования проходили 17 и 18 марта. Наша команда заняла 7 место. Пожелаем ребятам спортивных успехов.

Дата публикации
Автор: Односторонцев Александр
Категория: Новости
Просмотров: 64

17 марта в актовом зале техникума состоялся обучающий семинар «Антитеррористическая безопасность» в рамках декады «В дружбе народов — Единство России 2022».

Данный семинар проводил преподаватель-организатор ОБЖ Семенович Наталья Владимировна. Активное участие в мероприятии приняли студенты групп: СВ-21-24- Семенов Денис, ОС-21-13 — Середкин Давид, МЦ-21-7- Николаев Андрей, ТС-21-28- Кривой Владислав, МЦ-20-2- Богданов Андрей, Полевой Иван.

Дата публикации
Автор: Односторонцев Александр
Категория: Uncategorised
Просмотров: 97

17 марта во всех группах техникума прошли классные часы, посвященные воссоединению Крыма с Россией — 18 марта 2014 года.

Студентам, которые выбирают свою дальнейшую дорогу в жизни, очень важно понимать и разбираться в современных событиях.

Руководители групп подготовили для студентов материал об основных исторических событиях Крыма, об этапах процесса вхождения Крыма и Севастополя в состав России.  Материал был представлен в виде презентаций и видео.

Подробнее…
Дата публикации
Автор: Super User
Категория: Новости
Просмотров: 65

11 марта в 20.00 состоялось родительское собрание для родителей, несовершеннолетних обучающихся в форме вебинара.
Тема родительского собрания: Противодействие экстремистской деятельности, создающей чрезвычайные обстоятельства криминального характера.
По вопросу «Информирование о недопустимости участия в несанкционированных публичных массовых мероприятиях» выступила Заиграева Евгения Игоревна, помощник прокурора, прокуратура Ленинского района г. Иркутска.

Подробнее…
Дата публикации
Автор: Super User
Категория: Новости
Просмотров: 55

4 марта в актовом зале техникума собрались студенты для беседы с Трофименко Сергеем Владимировичем – заведующим филиалом «Солдаты Отечества» муниципального бюджетного учреждения культуры «Музей истории города Иркутска им. А.М.Сибирякова».
Сергей Владимирович провел разъяснительную работу среди студентов техникума в связи со сложившейся геополитической обстановкой в стране, связанной с проведением специальной военной операцией на территории Украины.

Подробнее…

Главная

Минпросвещения России разработан проект постановления Правительства Российской Федерации «Об утверждении Правил осуществления просветительской деятельности».

В соответствии с Правилами просветительская деятельность осуществляется органами государственной власти, иными государственными органами, органами местного самоуправления, уполномоченными ими организациями, а также может осуществляться физическими лицами, индивидуальными предпринимателями и (или) юридическими лицами в целях всестороннего интеллектуального, духовно-нравственного, творческого, физического, профессионального и (или) иного развития человека, удовлетворения его образовательных потребностей и интересов.

Просветительская деятельность, как определено Правилами, должна содействовать взаимопониманию и сотрудничеству между людьми, народами независимо от расовой, национальной, этнической, религиозной и социальной принадлежности, учитывать разнообразие мировоззренческих подходов, способствовать реализации права на свободный выбор мнений и убеждений, обеспечивать развитие способностей человека, формирование и развитие его личности в соответствии с принятыми в российском обществе традиционными духовно-нравственными ценностями и требованиями законодательства Российской Федерации.

Формами просветительской деятельности определены:

  • лекции,
  • презентации,
  • семинары,
  • мастер-классы,
  • круглые столы,
  • дискуссии;
  • иные формы, в том числе с использованием информационно-телекоммуникационной сети «Интернет».

Как определяют Правила, организаторы просветительской деятельности обязаны:

1) не осуществлять просветительскую деятельность в целях совершения (побуждения к совершению) уголовно наказуемых деяний, разглашения сведений, составляющих государственную или иную специально охраняемую законом тайну, распространения материалов, содержащих публичные призывы к осуществлению террористической деятельности или публично оправдывающих терроризм, других экстремистских материалов, а также материалов, пропагандирующих порнографию, культ насилия и жестокости, и материалов, содержащих нецензурную брань;

2) не распространять заведомо недостоверную информацию под видом достоверных сообщений, а также не распространять информацию с нарушением законодательства Российской Федерации;

3) не допускать распространение информации с целью опорочить гражданина или отдельные категории граждан по признакам пола, возраста, расовой или национальной принадлежности, языка, отношения к религии, профессии, места жительства и работы, а также в связи с их политическими убеждениями;

4) соблюдать права и законные интересы граждан и организаций, в том числе честь, достоинство и деловую репутацию граждан, деловую репутацию организаций.

При этом остальные условия осуществления просветительской деятельности определяются организатором просветительской деятельности самостоятельно.

Обращает внимание указания в пункте 12 Правил о том,  что организатор просветительской деятельности, осуществляющий такую деятельность в отношении несовершеннолетних и с привлечением средств бюджетов бюджетной системы Российской Федерации, должен уведомлять о планируемом осуществлении просветительской деятельности уполномоченный федеральный орган исполнительной власти путем подготовки и представления программы просветительской деятельности в срок не позднее чем за 30 рабочих дней до предполагаемой даты начала ее реализации.

А материалы организатора просветительской деятельности, признанного в соответствии с законодательством Российской Федерации лицом, выполняющим функции иностранного агента, распространяемые на территории Российской Федерации, сопровождаются указанием на то, что эти сообщения и материалы созданы и (или) распространены лицом, выполняющим функции иностранного агента.

Твердые частицы – обзор

ТЧ

Твердые частицы (ТЧ), размеры которых варьируются от нескольких нанометров до десятков микрометров, являются хорошо известными загрязнителями воздуха внутри и снаружи помещений. ТЧ в атмосферном воздухе образуются из природных источников (разносимые ветром почвенные и морские брызги), антропогенных источников (сжигание ископаемого топлива, промышленные выбросы, износ транспортных средств и дорог) и атмосферных преобразований (таблица 1). ТЧ внутри помещений в основном образуются в результате проникновения наружного воздуха, приготовления пищи, ETS и повторного взвешивания домашней пыли.Химический состав воздуха в помещении при определенных обстоятельствах также может вносить значительный вклад в содержание ТЧ в помещении. ТЧ, хотя и регулируется по массе как отдельное вещество, могут содержать сотни неорганических и органических соединений. В зависимости от источников размер и химическое содержание ТЧ сильно различаются. Крупнодисперсные ТЧ, то есть частицы размером 2,5–10 мкм, в основном образуются в результате механических процессов, таких как взвешенная дорожная пыль, абразивные механические процессы в промышленности и сельском хозяйстве, а также некоторые биоаэрозоли.Таким образом, эти частицы более обогащены металлами, углеродом, кремнеземом и другими компонентами, связанными с земной корой, и биологическими видами. PM 2,5 , частицы размером от 0,1 до 2,5 мкм, и ультрадисперсные частицы PM 0,1 , частицы размером <0,1 мкм, в основном образуются за счет прямых выбросов из источников горения, а также за счет вторичного образования в результате атмосферной химии. Эти мелкие частицы часто содержат более высокие доли органических веществ, чем крупные фракции.

Веские доказательства указывают на связь между воздействием ТЧ в окружающей среде и различными неблагоприятными последствиями для здоровья, такими как преждевременная смертность и обострение респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний (таблица 2). Предполагается, что конкретные химические и физические характеристики ТЧ играют важную роль в наблюдаемом воздействии на здоровье. Например, хорошо известно, что частицы разного размера после вдыхания по-разному оседают в дыхательных путях и, таким образом, могут приводить к различным биологическим эффектам.Имеются также данные о потенциальном воздействии микроэлементов, адсорбированных на ТЧ, поскольку многие металлы в следовых количествах обладают окислительно-восстановительной активностью и могут индуцировать или катализировать химические изменения, приводящие к образованию свободных радикалов, таких как гидроксильный радикал. Эти радикалы обладают известной способностью вызывать воспаление тканей. Однако ни один из предложенных механизмов не является окончательным. До сих пор неясно, какие химические виды и физические свойства ТЧ могут быть ответственны за наблюдаемое воздействие на здоровье, и существуют ли синергетические эффекты химических видов на частицу после вдыхания.Что еще более важно, ни одно из химических веществ, связанных с окружающими ТЧ, не присутствует на уровнях, которые, как известно, вызывают токсичность, и поэтому наблюдаемые последствия для здоровья, о которых сообщают эпидемиологические исследования, ставятся под сомнение некоторыми исследователями. Влияние массовой или числовой концентрации ТЧ также неоднозначно. Кроме того, возможно ли, что некоторые из наблюдаемых эффектов частично связаны с загрязняющими веществами, которые одновременно присутствуют в окружающем воздухе? Эти вопросы требуют дальнейшего изучения воздействия ТЧ и их воздействия на здоровье.

Твердые частицы – обзор

Твердые частицы

Твердые частицы (ТЧ) состоят из сложного ряда химически и физически различных веществ, которые существуют в атмосфере в виде дискретных взвешенных частиц (капель жидкости или твердых веществ). ТЧ часто классифицируют по размеру в соответствии с их аэродинамическим диаметром, который представляет собой диаметр сферы единичной плотности (воды), имеющей ту же конечную скорость осаждения в воздухе, что и исследуемая частица.Агентство по охране окружающей среды США установило национальные стандарты для защиты от последствий для здоровья и благополучия, связанных с воздействием в окружающей среде мелких и крупных частиц. Обычно считается, что мелкие частицы имеют номинальный диаметр <2,5 мкм и обозначаются как PM 2,5 . К крупным частицам относятся частицы размером от 2,5 до 10 мкм, которые обозначаются как PM 10–2,5 ; PM 10 (частицы с номинальным диаметром <10 мкм) — это индикатор, используемый в США для NAAQS для крупных частиц. ПМ с номинальным диаметром < 0.1 мкм (или до 0,3 мкм в некоторых источниках) называют сверхмелкозернистыми частицами. Точно так же Международная организация по стандартизации определяет наночастицу как объект со всеми тремя внешними размерами в наномасштабе, то есть примерно от 0,001 до 0,1 мкм. Эти классификации размеров были приняты во всем мире, и ВОЗ также использует классификации размеров PM 10 и PM 2,5 в своих руководствах по качеству воздуха для PM. Текущий основной национальный 24-часовой стандарт США для PM 10 составляет 150 мкг/м 3 .Текущий первичный национальный 24-часовой стандарт для PM 2,5 составляет 35 мкг/м 3 , а годовой стандарт составляет 12 мкг/м 3 . Текущие годовые стандарты ВОЗ: 20 мкг/м 3 для PM 10 и 10 мкг/м 3 для PM 2,5 .

ТЧ во всех диапазонах размеров вносят вклад как от первичных источников (т. е. выбрасываемых непосредственно в атмосферу), так и от вторичных процессов (т. е. образующихся в атмосфере из выбросов прекурсоров) из антропогенных и естественных источников.Как первичные, так и вторичные ТЧ 2,5 образуются преимущественно в процессах сжигания, связанных с транспортом, производством электроэнергии и промышленностью. В состав PM 2.5 входят сульфаты, нитраты, элементарный и органический углерод, металлы и материал земной коры. PM 10–2,5 образуется в основном в результате первичного истирания (например, дорожной пыли), процессов дробления, взвешенных почв и пыльцы. Сверхтонкие частицы в городской среде образуются из первичных источников, связанных с горением, и вторичных зародышей паров серной кислоты, аммиака и некоторых органических соединений. Местные источники, а также метеорологические и топографические условия могут сильно влиять на степень пространственной изменчивости ТЧ. В зависимости от размера ТЧ остаются во взвешенном состоянии в атмосфере от минут до недель и в конечном итоге удаляются из атмосферы посредством процессов, включающих сухое и влажное осаждение. Выбросы PM 10 (24 часа) снизились на 34% в период с 1990 по 2017 год, при этом изменение 24-часовых выбросов PM 2,5 уменьшилось на 40% за тот же период. Сокращение выбросов ТЧ в США в значительной степени связано с местными и национальными программами качества воздуха, такими как Программа кислотных дождей, которая ограничивает выбросы SO 2 от электростанций в восточной части США и, в свою очередь, способствует снижению уровня ТЧ.

Изучение последствий для здоровья, связанных с воздействием ТЧ, в последние десятилетия было в центре внимания исследований в США, Европе и Азии. Популяционные эпидемиологические исследования постоянно сообщают о связи между кратковременным воздействием PM 2,5 и госпитализацией сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний во многих регионах мира. Аналогичным образом эпидемиологические данные показывают, что кратковременное воздействие PM 2,5 связано с увеличением общей смертности и смертности от сердечно-сосудистых и респираторных причин.Длительное воздействие PM 2,5 было связано с общей смертностью и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, ускоренным развитием атеросклероза, снижением роста функции легких, усилением респираторных симптомов и развитием астмы. Дети, пожилые люди и люди с уже существующими заболеваниями, по-видимому, наиболее восприимчивы к воздействию ТЧ.

Хотя эпидемиологические исследования предоставляют некоторые доказательства положительной связи между краткосрочным и долгосрочным воздействием PM 10–2,5 на различные конечные точки состояния здоровья, методы, используемые для оценки PM 10–2.5 концентрации и последующее отнесение воздействия к PM 10–2,5 систематически не оценивались в рецензируемой литературе. По сравнению с PM 2,5 большая пространственная изменчивость концентраций PM 10–2,5 также вносит свой вклад в неопределенность в отношении использования концентраций PM 10–2,5 в окружающей среде в качестве заменителя воздействия на человека. Кроме того, в исследованиях на грызунах лишь небольшая часть вдыхаемых PM 10–2,5 проникает через носовые ходы и достигает легких.Это требует доставки частиц путем интратрахеальной инстилляции или назальной аспирации в исследованиях на грызунах, что затрудняет экстраполяцию наблюдаемых эффектов на здоровье людей. Таким образом, данные о воздействии на здоровье PM 10–2,5 в настоящее время ограничены.

Для других типов и размеров частиц токсикология животных сыграла важную роль в оценке биологической правдоподобности, подтверждающей взаимосвязь, обнаруженную в исследованиях общественного здравоохранения, особенно в том, что касается воздействия на сердечно-сосудистую систему.Различные типы частиц или заменители окружающих частиц использовались для оценки потенциальных механизмов ТЧ. К ним относятся кислотные аэрозоли, летучая зола от угольных или мазутных электростанций (например, остаточная летучая зола от нефти), дизельное топливо и материалы земной коры (например, вулканический пепел горы Сент-Хеленс и дорожная пыль). Совсем недавно использовались концентрированные окружающие частицы (CAP), а также окружающие ТЧ, собранные на фильтрах со станций мониторинга. Системы воздействия CAP как для мелких, так и для сверхмелких частиц позволяют подвергать людей-добровольцев или животных воздействию атмосферных ТЧ в режиме реального времени.

Контролируемое воздействие на человека и исследования на животных продемонстрировали, что эффекты на сердечно-сосудистую систему, вызванные воздействием ТЧ, могут проявляться через воспаление, окислительный стресс и опосредованно вегетативной нервной системой. Свойства частиц (например, растворимые металлы, эндотоксины, органические соединения и состав поверхности) могут влиять на физиологическую реакцию, хотя точная роль (роли) этих характеристик еще полностью не определена. Недавние данные о людях и животных показывают, что небольшая фракция (обычно < 1%) ультрадисперсных частиц, откладывающихся в альвеолярной области легких, может транслоцироваться из легких в системный кровоток и распространяться по всему телу. Небольшая фракция ультратонких частиц может также осаждаться на обонятельной слизистой оболочке и перемещаться в обонятельную луковицу головного мозга. Долгосрочные последствия для здоровья транслокации после острого или хронического воздействия ТЧ неясны. Многочисленные токсикологические исследования демонстрируют повреждение и воспаление легких после воздействия различных частиц. На животных моделях также наблюдались нарушения защитных механизмов легких и повышенная восприимчивость к респираторным инфекциям. Наконец, было показано, что воздействие ТЧ вызывает обострение аллергических реакций и аллергическую сенсибилизацию у людей и животных, особенно при воздействии выхлопных газов дизельных двигателей.

Воздействие на здоровье загрязнения воздуха твердыми частицами в подземных железнодорожных системах – критический обзор фактических данных | Токсикология частиц и волокон

Стратегия поиска и структура обзора

Стратегия поиска для этого обзора показана на рис. 1. Первоначальный поиск литературы был выполнен доктором Сарой Робертсон (Общественное здравоохранение Англии, Великобритания), что легло в основу отчета. подкомитетом Комитета Соединенного Королевства по медицинским последствиям загрязнения воздуха (COMEAP). Поиск литературы проводился по базам данных Ovid MEDLINE, Embase, CINAHL и Google, чтобы включить все опубликованные, допечатные, незавершенные и неиндексированные цитаты в Epub.Поиск был разработан, чтобы найти документы по всем аспектам качества воздуха в подземных железных дорогах, не ограничиваясь теми, которые изучают влияние на здоровье, но также и теми, которые имеют отношение к химическому и инженерному загрязнению. Поиск проводился по всем записям, содержащим (1) ЛИБО «метро» ИЛИ «закрытая железная дорога» ИЛИ «метро» ИЛИ «метро» ИЛИ «метрополитен», И (2) предметную рубрику «транспорт» ИЛИ предметную рубрику «железные дороги». », И (3) предметный заголовок «загрязнение воздуха» ИЛИ предметный заголовок «загрязнители воздуха» ИЛИ предметный заголовок «твердые частицы». Результаты, содержащие термин «уголь», были исключены. Это дало 203 результата. Первоначальное уточнение результатов с целью удаления дубликатов и результатов, не относящихся к подземным, оставило 51 исследование воздействия, 8 исследований токсичности in vivo/in vitro и 14 исследований здоровья. Эти результаты были дополнены ссылками из предыдущего обзора Xu и Hao [13] и проекта IMPROVE, финансируемого EU-Life. Дальнейшее уточнение, чтобы удалить обзоры и те, которые не имели прямого компонента здоровья, и реорганизация в категории, используемые в этом обзоре, дало 6 исследований краткосрочного воздействия на добровольцах, 4 исследования долгосрочного/профессионального воздействия, 11 исследований токсичности in vivo/in vitro. исследований и 6 исследований, посвященных сталелитейным заводам или другим связанным с металлургией ПМ.Эти исследования составляют основу данного обзора, а дополнительные ссылки выбираются только в тех случаях, когда конкретно рассматриваются эффекты воздействия in vitro или in vivo или они непосредственно связаны с такими исследованиями или имеют к ним отношение.

Рис. 1

Методика поиска литературы. Документы были выбраны для включения в обзор путем объединения каждого из полей поиска на рисунке с логическим оператором «И» в четырех базах данных. 203 статьи, полученные в результате этого первоначального поиска, были уточнены, чтобы включить только те, которые имеют отношение к метрополитену и здравоохранению, и дополнены соответствующими статьями, использованными в обзоре Сюй и Хао [13], а также в исследовании IMPROVE.В результате было получено 27 статей, которые составляют основу литературы для данного обзора. Дополнительные исследования были включены и процитированы, где это уместно.

В этом обзоре термины «метро» и «метро» используются для согласованности. Это эквивалентно таким терминам, как «метро» и «метро», используемым в других местах, с ключевым различием, необходимым для использования термина «метро», заключается в том, что рассматриваемая станция/участок является подземной, если явно не указано иное.

(1) Данные in vivo о воздействии на здоровье подземного загрязнения воздуха/PM

Острое воздействие

Klepczynska Nystrom et al. подвергли 20 здоровых добровольцев воздействию подземной среды Стокгольма или контрольной среды в течение 2 часов и исследовали последствия этого воздействие на функцию легких и воспаление в нижних дыхательных путях и крови.Функциональные тесты легких не выявили влияния воздействия под землей на жизненную емкость легких (ЖЕЛ), форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1 с (ОФВ 1 ), выдыхаемый NO или пиковую скорость выдоха (ПСВ). Они обнаружили статистически значимо повышенный уровень фибриногена в плазме у тех, кто подвергался воздействию подземки, с повышенным количеством Т-клеток CD4/CD25/FOXP3 [15]. Увеличение количества Т-клеток CD4, положительных на FOXP3 или FOXP3 и CD25 (в крови, но не в жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ)) указывает на увеличение пула регуляторных Т-клеток (Treg) через 14 часов после воздействия под землей. Ключевой функцией Treg-клеток является снижение воспалительной реакции, что может быть достигнуто за счет секреции противовоспалительных цитокинов и воздействия на другие иммунные клетки [16, 17]. Таким образом, увеличение количества Treg может быть ответом на системное воспаление, на которое указывает повышенное выделение фибриногена. Концентрацию противовоспалительного цитокина IL-10, высвобождаемого Трег, определяли только в ЖБАЛ (где не было увеличения Трег), а не в крови (где Трег было увеличено).Аналогичное увеличение системных Treg, но не легочных Treg, было обнаружено после воздействия PM 2,5 на мышей [18]. Анализы крови после воздействия также показали небольшое, но значительное увеличение других маркеров активации Т-клеток. В этом исследовании не учитывалась способность Tregs подавлять воспаление, которое, как было замечено, ухудшается из-за воздействия загрязнения окружающего воздуха у детей, особенно у детей с астмой [19]. Следовательно, хотя увеличение количества Treg-клеток в периферической крови в этом исследовании может представлять собой естественное следствие системного воспаления, маркером которого являются повышенные концентрации фибриногена, невозможно определить, влияет ли загрязнение метрополитена на функционирование Treg.

Отсутствие влияния на параметры функции легких было также обнаружено в исследовании Bigert et al., которые изучали эффекты кратковременного воздействия на сотрудников стокгольмского метрополитена путем измерения фракции выдыхаемого NO до и после работы ( F E NO) и проведение регулярных измерений ПСВ и ОФВ 1 [20]. Эти сотрудники в основном не страдали астмой (74/81) и были либо работниками платформы, машинистами поездов, либо работниками билетных касс, в порядке убывания PM 2.5 экспозиции. Авторы не обнаружили изменений в F E NO в течение рабочего дня ни в одной из групп занятий/воздействия, а также не было значительного снижения отношения PEV/FEV 1 в течение рабочего дня, что предполагает отсутствие явного ухудшения состояния дыхательных путей. функция. Авторы, однако, предполагают, что их дизайн исследования, возможно, не позволял достаточного вымывания для исчезновения воспалительных эффектов предыдущего воздействия до тестирования NO перед работой F E , или что тест после работы мог быть слишком интенсивным. вскоре наблюдать за реакцией на дневное воздействие.Тем не менее, результаты в целом согласуются с другими тестами, представленными здесь, где тестирование функции легких используется для оценки реакции на кратковременное воздействие под землей.

В продолжение своего исследования воздействия подземного воздействия на здоровых людей [15] Klepczynska Nystrom et al. наблюдали, что у астматиков с легкой формой аналогичного воздействия было повышено количество активированных Т-клеток в ЖБАЛ (обозначается маркером CD25), но не увеличивалось у Tregs в крови (в отличие от их здоровых собратьев в предыдущем исследовании) [21].В контексте этого воздействия на легкие примечательно, что добровольцы, страдающие астмой, но не здоровые добровольцы из предыдущего исследования, также сообщали об усилении симптомов со стороны верхних дыхательных путей, тогда как здоровые добровольцы сообщали об усилении симптомов со стороны нижних дыхательных путей. Это может отражать повышенное отложение ТЧ в верхних дыхательных путях при астме в результате повышенного образования слизи и/или снижения проходимости дыхательных путей с уменьшением проникновения ТЧ в нижние дыхательные пути и альвеолы, возможно, из-за повышенной турбулентности воздушного потока в результате болезнь. Однако общие выводы авторов позволяют предположить, что, несмотря на некоторые изменения маркеров, свидетельствующих о системном воспалении, после 2-часового воздействия подземных ПМ (группа здоровых) и различия в реакции группы астматиков легкой степени тяжести (правда, только по данным небольшое число из многих исследованных параметров), острое воздействие подземного воздуха вызывало лишь незначительные острые эффекты, при этом изменения биомаркеров имели неопределенное влияние на функционирование иммунной системы. Кроме того, в этих двух исследованиях не было обнаружено значительного увеличения концентрации каких-либо воспалительных цитокинов (ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8 и ФНОα) или противовоспалительного цитокина (ИЛ-10) в ЖБАЛ, что свидетельствует об отсутствии острая воспалительная реакция [15, 21].Кроме того, эти исследования не были предназначены для изучения эффекта постоянного воздействия в течение более длительных периодов времени.

Изменения системных маркеров у здоровых, но не страдающих астмой субъектов также наблюдались в этих исследованиях в отношении концентрации фибриногена в плазме, которая немного, но, тем не менее, значительно увеличилась у здоровых добровольцев с 2,2 г/л до 2,3 г/л, но не изменился у астматиков с легкой степенью тяжести, хотя физиологическая значимость этого небольшого увеличения с точки зрения неблагоприятных сердечно-сосудистых исходов неясна. Фибриноген подвергается ферментативному расщеплению тромбином с образованием фибрина, который затем образует «сетку» для образования сгустка [22]. Из-за повышенной склонности к образованию тромбов фибриноген рассматривается как фактор риска ишемической болезни сердца, инсульта и других сосудистых заболеваний [23]. Примечательно, поэтому, что это исследование не обнаружило различий в уровнях ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1), который также участвует в образовании сгустка путем ингибирования активации ферментного каскада, участвующего в разрушении сгустка [24].В этом исследовании образцы крови были взяты через 14 часов после воздействия, что соответствует нормальным временным рамкам для повышения уровня белков острого ответа в крови, хотя возможно, что несколько более поздние временные точки могут выявить повышенные уровни таких маркеров, не наблюдаемые через 14 часов. В дополнение к С-реактивному белку и различным воспалительным цитокинам (например, ИЛ-6), фибриноген является обычно анализируемым переносимым кровью маркером последствий загрязнения воздуха у людей, особенно в качестве маркера системного воспаления, где иногда отмечается его коррелировать с циркулирующими уровнями С-реактивного белка (обзор [25]). Было высказано предположение, что увеличение фибриногена зависит от генотипа соответствующего человека при воздействии газообразных загрязнителей, хотя это не обязательно верно для загрязнения ТЧ [26]. Бигерт и его коллеги обнаружили повышенный уровень фибриногена у продавцов билетов в метро и PAI-1 у машинистов поездов метро после 2 дней работы после периода вымывания без работы продолжительностью не менее 2 дней [27]. Однако исходные уровни были самыми высокими у рабочих платформы, у которых не было резкого повышения этих маркеров, что позволяет предположить, что резкие изменения не были связаны с воздействием ТЧ.Это согласуется с их результатами в той же когорте, которая использовалась для их предыдущего исследования, подробно описанного выше, которое не показало изменений в функции легких или воспаления при измерении F E NO или PEV/FEV 1 [20]. Поэтому, хотя фибриноген обычно используется в качестве биомаркера системного воспаления в результате кратковременного воздействия ТЧ, доказательства биологически значимого воздействия подземных ТЧ на фибриноген отсутствуют.

В противоположность этому Lundstrom et al [28] использовали липидные медиаторы в ЖБАЛ для изучения эффектов воздействия подземного воздуха.Эти маркеры обычно не используются в таких исследованиях, возможно, из-за большого количества изученных аналитов, необходимости лаважа, необходимости применения специальных методов масс-спектрометрии для их измерения или их отсутствия сопоставимости с другими исследованиями. Исследование показало повышенный уровень девяти оксилипинов из шестидесяти четырех, исследованных у здоровых добровольцев, по сравнению с добровольцами, страдающими легкой астмой, после 2-часового пребывания в стокгольмском метро. Уровни этих оксилипинов увеличились у здоровых добровольцев, в то время как у добровольцев с легкой астмой они оставались прежними или слегка снижались.Эти девять оксилипинов представляли собой простагландин E2 (PGE2; продукт метаболизма арахидоновой кислоты циклооксигеназой) и восемь продуктов биосинтеза из линолевой или α-линоленовой кислоты посредством 15-липоксигеназы, что предполагает общий механизм регуляции. Авторы предположили, что, учитывая усиление бронхопротекторных эффектов оксилипинов у здоровых людей, но не у астматиков после воздействия подземного воздуха, существуют доказательства дифференцированного эффекта в зависимости от статуса астмы. Это подтверждается повышенной экспрессией циклооксигеназы-1 клетками БАЛ только у здоровых добровольцев.Однако, хотя эти результаты предполагают эффекты, специфичные для астмы, пути этих метаболитов значительно сложны, поэтому трудно сделать какие-либо надежные выводы относительно их влияния на острые реакции на воздействие подземного воздуха. Кроме того, эффекты наблюдаемых изменений их концентрации неясны, и также следует отметить, что изменения наблюдались только в небольшой части проанализированных медиаторов. Медиаторы липидов и окисление липидов в целом представляют собой интересное и в настоящее время недостаточно изученное направление исследований ТЧ, но этого исследования недостаточно, чтобы сделать какой-либо соответствующий вывод, кроме иллюстрации того, что некоторые медиаторы липидов могут изменяться в ответ на воздействие подземного воздуха и что есть астматики vs. здоровые различия в реакции на подземную среду. Отсутствие исследований липидных медиаторов после воздействия загрязнения подчеркивается в недавней статье о влиянии выхлопных газов биодизеля [29], где здоровые добровольцы подвергались воздействию выхлопных газов биодизеля при уровне ТЧ, не отличающемся от уровня ТЧ в стокгольмском метро. Они обнаружили повышенные концентрации в ЖБАЛ PGE2, 13-гидроксиоктадекадиеновой кислоты (13-HODE) и 12,13-дигидроксиоктадекадиеновой кислоты (12,13-diHOME) после воздействия выхлопных газов биодизеля.Интересно, что в то время как PGE2 и 13-HODE были значительно более чувствительны к воздействию подземного воздуха у здоровых добровольцев по сравнению с добровольцами, страдающими астмой, в стокгольмском подземном исследовании, а 12,13-diHOME был близок к значимости ( p  = 0,1), ни один из них не был значительно увеличилось в стокгольмском метро после воздействия по сравнению с отсутствием воздействия, и дальнейшее изучение стокгольмского подземного исследования показывает, что порог значимости для анализа между статусом астмы, вероятно, был достигнут не просто из-за увеличения уровней этих оксилипинов в жидкости здорового лаважа, но также из-за снижения их уровня у астматиков. Действительно, если рассматривать группы больных астмой и здоровых по отдельности, только два оксилипина были значительно изменены при воздействии подземного воздуха (один из них перекрывал обе группы). Это еще больше подтверждает вывод о том, что стокгольмское исследование, хотя и предполагает некоторые различия, связанные с заболеванием, само по себе не дает убедительных доказательств какого-либо значительного воздействия подземного воздуха, а скорее свидетельствует о некоторых более тонких различиях между астматиками и неастматиками.

В исследовании Liu et al. в качестве конечной точки использовалась вариабельность сердечного ритма (ВСР) [30].ВСР часто используется в качестве конечной точки для оценки воздействия загрязнения, представляя собой фактор риска, как сам по себе, так и как маркер вегетативного дисбаланса, для ряда неблагоприятных сердечно-сосудистых исходов [31], и считается, что на него влияют эффекты загрязнения окружающей среды. загрязнение вегетативной нервной системы, приводящее к нарушению симпатического тонуса и, таким образом, к изменению симпатического/парасимпатического баланса. В этом исследовании было обнаружено снижение ВСР при увеличении воздействия PM 2,5 , как было отмечено в другом месте (всесторонний обзор см. в недавнем обзоре Kelly and Fussell [32]).Интересно, что исследование показало, что снижение ВСР у участников, использующих метро в течение 1 часа, было меньше, чем у тех, кто шел пешком или ездил на машине или автобусе. Однако концентрации PM 2,5 , воздействию которых подверглись участники, показывают, что подземный воздух был значительно менее загрязнен, чем среда, используемая для пешеходов или автобусов, и имеет тенденцию к более низкой концентрации по сравнению с воздействием в автомобиле. Это также верно для воздействия PM 10 и всех летучих органических соединений.Вывод о том, что под землей была среда с наименьшим содержанием ТЧ, несколько необычен – одной из причин относительно низкой концентрации ТЧ, отмеченной здесь в тайбэйском подземелье, может быть использование системы кондиционирования воздуха. Таким образом, трудно экстраполировать эти результаты для понимания последствий воздействия в других подземных сетях, где воздух, как правило, более богат ТЧ, хотя исследование предполагает, что при сходных массовых концентрациях ТЧ 10 и вовлечены, воздух в метро не обязательно более вреден, чем другие виды транспорта, по крайней мере, с точки зрения ВСР.

Хроническое воздействие

Недостаточно исследований последствий хронического воздействия загрязнения подземных железных дорог. Бигерт и его коллеги не обнаружили значительного повышенного риска инфаркта миокарда у 304 машинистов поездов метро среди исследуемой популяции из 153 807 мужчин в возрасте 40–69 лет в округе Стокгольм [33]. Точно так же Густавссон и его коллеги обнаружили, что заболеваемость раком легких не увеличилась у 348 водителей стокгольмского метрополитена по сравнению с 319 979 работающими мужчинами в районе Стокгольма [34].Тем не менее, эти исследования, возможно, были недостаточно мощными, чтобы выявить эффект, из-за относительно небольшого числа машинистов метрополитена и низкой заболеваемости (54 случая инфаркта миокарда и 9 случаев рака легких в двух исследованиях соответственно). Действительно, оба исследования имеют несколько большие доверительные интервалы относительного риска. В пилотном исследовании рабочих нью-йоркского метрополитена Грасс и его коллеги обнаружили, что рабочие, ремонтирующие и строящие пути, подвергались воздействию более высоких концентраций PM 2. 5 и переносимых по воздуху Fe, Mn и Cr по сравнению с другими подземными рабочими, хотя водители и сигнальщики поездов подвергались воздействию самых высоких концентраций Fe, если выражать их как долю воздействия PM [35]. Используя водителей автобусов и офисных работников в качестве контрольных групп, они обнаружили мало доказательств неблагоприятного воздействия на здоровье работы под землей с использованием ряда биомаркеров мочи и плазмы, преимущественно связанных с металлами и окислительным стрессом. Концентрации Mn и 8-гидрокси-2′-дезоксигуанозина (8-OHdG, маркер окислительного повреждения ДНК) в моче были самыми высокими у офисных работников, в то время как концентрации метаболита полиароматических углеводородов (ПАУ) бензо[a]пирендиолэпоксида (BDPE) в моче были самыми высокими у офисных работников. ) были самыми высокими у водителей автобусов.Уровни 8-изопростана в моче у подземных рабочих были незначительно выше, чем в контрольной группе, хотя в подземной группе наблюдалась значительная корреляция с общим количеством лет подземной работы, что свидетельствует о потенциальном эффекте кумулятивного воздействия. Концентрации белковых карбонилов в плазме (маркер окислительного повреждения белков) не отличались между подземными рабочими и водителями автобусов и были ниже у офисных работников, хотя они коррелировали с плазменным Mn у водителей метро, ​​но не у контрольных групп, что, возможно, указывает на разные причины. окисления белков под землей и над землей.Уровень Mn в плазме был одинаковым во всех группах, в то время как концентрации Cr и перекрестных связей ДНК-белок в плазме были ниже у водителей автобусов, но не у офисных работников, и не было различий в уровне Pb в плазме. Таким образом, это исследование не показало очевидного влияния подземного воздействия на какой-либо из измеренных биомаркеров мочи или плазмы, а также повышенные концентрации Mn или Cr под землей не обязательно приводили к соразмерно повышенным уровням этих элементов в плазме подвергшихся воздействию рабочих. И наоборот, Мердад и его коллеги обнаружили небольшое, но статистически значимое увеличение концентрации в моче биомаркера окисления ДНК 8-OHdG у рабочих подземных туннелей по сравнению с подземными рабочими, которые не работали в туннелях, после поправки на возраст, ИМТ, заболевание. , и курение, хотя они не смогли сделать поправку на потребление алкоголя, а также не смогли измерить PM 2.5 или воздействие стальной пыли в любой из двух групп [36]. Кроме того, неясно, является ли эта разница реакцией на острое воздействие в течение смены или накоплением хронического воздействия, поскольку измерения перед сменой не проводились.

Резюме

Эти исследования обобщены в Таблице 1. Исследования, направленные на понимание последствий воздействия загрязнения воздуха подземных железных дорог, как правило, не находили последовательных, убедительных доказательств значительного воздействия на здоровье острого (2–8 ч) или хроническое воздействие.Исследования острого воздействия в стокгольмском метро не выявили влияния на функцию легких, хотя сообщалось о некоторых симптомах со стороны нижних (здоровые добровольцы) и верхних (добровольцы, страдающие астмой) дыхательных путей. Эти исследования действительно показали влияние на популяции клеток Treg после воздействия, но клиническое значение этого, наряду с наблюдаемым небольшим увеличением циркулирующего фибриногена, неясно, особенно в свете отсутствия других наблюдаемых эффектов. Повышенные концентрации относительно небольшого количества оксилипинов в БАЛ могут свидетельствовать о различных эффектах в зависимости от статуса астмы, но опять же клиническая значимость неясна.Исследования последствий хронического воздействия также не имели достаточных доказательств, предполагая отсутствие повышенного риска инфаркта миокарда или рака легких и не отмечая очевидного влияния подземного воздействия на ряд циркулирующих биомаркеров, которые, как можно было бы предположить, были затронуты при подземном воздействии. быть серьезным поводом для беспокойства. Однако также возможно, что эти исследования недостаточно мощные, с небольшим количеством случаев и соразмерно большими доверительными интервалами в их результатах.Таким образом, хотя эти исследования не предоставляют четких доказательств значительного воздействия острого или хронического воздействия на здоровье в подземных условиях, очевидно, что необходимы более масштабные исследования и исследования с большей мощностью для анализа дифференциального воздействия на людей с сопутствующими заболеваниями дыхательных путей и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Кроме того, явно существует разрыв между результатами этих исследований in vivo и теми, в которых используется ряд других методов, таких как модели in vitro и экстраполяция in vitro-in vivo, как подробно описано в следующих разделах.

(2) Исследования токсичности подземного загрязнения воздуха in vitro

Таблица 1 Исследования воздействия загрязнения воздуха подземных железных дорог на здоровье in vivo

Для изучения токсичность подземных ТЧ и соответствующие механизмы. Хотя они не могут дать такого же понимания потенциального воздействия на человека, как исследования в предыдущем разделе, они могут лучше пролить свет на потенциальные клеточные механизмы работы и то, как они соотносятся с составом ТЧ, т.е. важно для понимания того, могут ли подземные ТЧ оказывать эффекты, отличные от тех, которые вызывают городские ТЧ, и почему [37].

Ситон и др. изучили характеристики ТЧ в лондонском метро с точки зрения размера и состава, со сбором и мониторингом ТЧ на трех подземных станциях глубокого уровня (Оксфорд-Серкус, Холланд-Парк, Хэмпстед) [38]. Было отмечено, что массовая концентрация PM 2,5 под землей намного выше, чем над землей, но PNC не обнаружила соответственно более высокого уровня PM. На самом деле концентрация номеров была ниже, чем можно было ожидать на городской улице.В целом распределение размера подземных ТЧ по сравнению с городскими ТЧ было смещено в сторону большего размера спектра ТЧ. Если пренебречь составом и рассматривать только размер/PNC, это наблюдение предполагает, что подземные ТЧ вполне могут представлять меньший риск для здоровья, чем наземные, где сохраняется большее количество твердых частиц, учитывая, что PNC считается более важной дозой. метрическая, чем масса частицы [39]. Кроме того, природа подземных ТЧ, богатая переходными металлами, означает, что они, вероятно, более плотные, чем городские ТЧ, и, следовательно, будут иметь более низкий PNC, даже если распределение по размерам и массовые концентрации будут идентичными.Однако работа Ситона и его коллег также показала, что in vitro клетки A549 (клеточная линия альвеолярной эпителиальной карциномы типа II) были более подвержены влиянию подземных ТЧ, чем окружающие ТЧ или контрольные частицы (TiO 2 ) с точки зрения высвобождения нейтрофилов. хемоаттрактант/активирующий цитокин IL-8 и степень повреждения ДНК, как определено анализом расщепления плазмиды. Увеличение высвобождения IL-8 может быть остановлено хелатированием (точный метод не указан), что подразумевает, что за этот эффект ответственны поверхность ТЧ или растворимые переходные металлы.Кроме того, использование сварочной пыли в качестве сравнения в этом исследовании не было идеальным, учитывая тот факт, что большая часть подземных ТЧ образуется в результате истирания, а не высокотемпературных процессов, образующих дым.

В трех статьях Карлссона и его коллег подробно описаны эксперименты, подобные тем, что были проведены Ситоном и др., с использованием ТЧ из стокгольмского метрополитена, но с дополнительным анализом [40,41,42]. Данные из их первой статьи в 2005 году показали, что подземные ТЧ в Стокгольме были более эффективны, чем ТЧ на городских улицах, вызывая разрыв и окисление цепи ДНК клетки A549, что участие Fe было больше для подземных ТЧ, чем для городских ТЧ, и что, в то время как более половины влияние уличных ПМ на окисление ДНК было обусловлено водорастворимыми компонентами ПМ, лишь небольшая часть активности подземных ПМ была водорастворимой [40]. Они также использовали рентгеновскую дифракцию для изучения кристаллической структуры PM, показав, что большая часть подземных PM Fe находилась в форме магнетита (Fe 3 O 4 ), тогда как гематит (Fe 2 O 3 ) преобладал в городских ПМ. Это потенциально важно, потому что в то время как Fe в гематите существует исключительно в трехвалентной форме Fe 3+ (Fe(III)), Fe в магнетите существует в виде смеси двухвалентного (Fe 2+ ) и трехвалентного Fe (Fe( II, III)). Генерация активных форм кислорода (АФК) с помощью ТЧ является одним из ключевых механизмов, с помощью которых ТЧ, как полагают, оказывают свое действие, и для этого требуется донор электронов для восстановления молекулярного кислорода до супероксида, супероксида до пероксида и пероксида до гидроксильного радикала [43]. ].Этот последний этап представляет собой реакцию Фентона, особенно эффективно катализируемую Fe, и в исследовании Карлссона показано, что в нее вовлечен эффект добавления H 2 O 2 , что приводит к значительному увеличению окисления ДНК с помощью PM, но не в контроле. культуры. Поскольку окисление Fe (II) до Fe (III) высвобождает электрон, необходимый для образования АФК, двухвалентное железо гораздо более способно генерировать АФК, и, таким образом, магнетит является мощным генератором АФК, тогда как гематит — нет. Это, однако, осложняется наблюдением, что растворенное трехвалентное железо может быть восстановлено обратно в двухвалентное железо с помощью антиоксидантов, присутствующих в жидкости слизистой оболочки легких, по крайней мере, in vitro [44], учитывая, что жидкость слизистой оболочки легких представляет собой сильнодействующую восстановительную среду [45, 46]. ].Как и в Стокгольмском подземелье, в Шанхайской и Сеульской подземных системах отмечено преобладание закисного железа [9, 47]. Однако преобладание магнетита наблюдается не повсеместно. Керол и его коллеги обнаружили преобладание гематита в барселонском подземелье и лишь небольшую долю магнетита, что также отмечено для будапештского подземелья [3, 48]. Однако, обсуждая свои выводы о преобладании магнетита и маггемита (γ-Fe 2 O 3 с кристаллической структурой, отличной от α-Fe 2 O 3 в гематите), Юнг и его коллеги утверждают что, хотя магнетит и гематит можно отличить спектроскопическими методами, это невозможно для магнетита и гематита. магемит [49]. Следствием этого является то, что двухвалентное и трехвалентное железо нельзя точно различить с помощью рентгеновской спектроскопии, если трехвалентное железо находится в форме магемита, а не гематита.

Тот факт, что большая часть активности была растворима в воде в городских ТЧ, чем в подземных ТЧ, возможно, объясняется большей долей Fe/других переходных металлов в городских ТЧ, чем в подземных ТЧ, находящихся в форме водорастворимых солей (например, сульфата). (SO 4 2− )), тем самым увеличивая эффективную концентрацию ионов металла, которая в нерастворимых оксидах металлов/металлов является просто функцией площади поверхности частиц.Повышенная растворимость в воде может модулировать токсичность этих частиц, хотя неясно, будет ли она увеличиваться или уменьшаться.

В статье 2006 года тех же авторов сравнивались ТЧ 10 метрополитена Стокгольма с ТЧ от дровяных горелок (всего ТЧ) и имитаторов износа шин (ТЧ 10 , с одним дополнительным образцом ТЧ 2,5 ), представляющих различные типы горелок/ топливо и дорога, соответственно, а также улица PM 10 , собранная на улице в центре Стокгольма [41]. Это показало различное ранжирование эффектов по конечной точке: с помощью кометного анализа повреждение ДНК в клетках A549 было значительно выше с подземным PM 10 , чем с любым другим протестированным PM, в то время как подземный PM 10 вызывал лишь относительно небольшое увеличение высвобождения TNFα (значительное). и IL-6, IL-8 (оба незначимы) из макрофагов, полученных из моноцитов человека, по сравнению с уличными ТЧ. Высвобождение ИЛ-8 в этом исследовании было ниже для подземных ТЧ, чем наблюдалось Seaton et al (~ 3 раза по сравнению с ~ 2 раза) [38], но большая разница для уличных ТЧ (~ 11 раз по сравнению с~ 2 раза). Авторы предполагают, что это может быть связано с большей концентрацией эндотоксина в уличных ПМ, к которым чувствительны культивируемые макрофаги, но относительно нечувствительны культивируемые эпителиальные клетки. Это связано с тем, что макрофаги экспрессируют липополисахаридный корецептор CD14, тогда как эпителиальные клетки, включая А549, не экспрессируют CD14, и, таким образом, если в культуральной среде нет растворимого CD14, эпителиальные клетки, как правило, менее активно реагируют на липополисахарид [50]. Кроме того, ТЧ в этом исследовании собирали на фильтры из стекловолокна, что вызывало 5–15-кратное увеличение высвобождения цитокинов в контрольных культурах с пустым фильтром.Хотя авторы попытались исправить это, сравнив высвобождение цитокинов в присутствии ТЧ с высвобождением цитокинов, наблюдаемым в культурах, обработанных бланком фильтра, возможно, что способность макрофагов фагоцитировать ТЧ будет до некоторой степени нарушена присутствием стекла. волокна. Кроме того, неясно, будет ли воспалительное состояние, явно вызванное присутствием этих волокон, иметь одинаковое влияние на реакцию на каждый тип ПМ.

Те же авторы провели аналогичные эксперименты в исследовании 2008 года, но изучили другие конечные точки и включили в работу химически гомогенные ТЧ вместе с ТЧ из окружающей среды, здесь в клетках A549 [42].Стокгольмский метрополитен PM 10 вызывал примерно 4-кратное увеличение по сравнению с контролем митохондриальной деполяризации (аналогично древесным и дизельным PM, больше, чем уличные PM и PM шин/дорожной одежды) и внутриклеточных АФК, что измерялось флуоресценцией дихлорфлуоресцеина (DCF), что является единственный тип ПМ, который увеличил ROS. Чтобы изучить механизм этих эффектов, активность подземных PM сравнивалась с активностью магнетита, основного Fe-компонента подземных PM. Подземные ТЧ увеличивали структурные повреждения ДНК, измеряемые единичными странными разрывами и щелочно-лабильными участками, и окислительные повреждения ДНК, оцениваемые по количеству участков распознавания для фермента формамидопиримидин-ДНК-гликозилазы (ФПГ), который восстанавливает окислительно поврежденную ДНК.И наоборот, частицы магнетита оказали лишь небольшое влияние (с тенденцией к значимости) на первое и никакого влияния на второе. Затем было показано, что эти эффекты приписываются компонентам подземных ТЧ, не растворимым в воде/цитрате, а также более генотоксичны, чем частицы гематита или частицы Cu-Zn, которые также наблюдались в образцах подземных ТЧ. Однако генотоксичность нельзя было объяснить основным компонентом (магнетитом), водорастворимыми металлами или внутриклеточным мобилизованным Fe. Авторы предполагают, что факторы, ответственные за воздействие подземных ТЧ, могут включать поверхностную координацию железа, морфологию микрокристаллов и расположение ионов железа на поверхности. Однако есть также свидетельства того, что комбинация Fe и Cu, обнаруженная в подземных ТЧ, может быть особенно эффективной при образовании гидроксильных радикалов. Хотя химия Фентона, управляемая железом, имеет решающее значение для образования гидроксильного радикала из пероксида, медь может быть более эффективной для образования других АФК [51, 52]. Таким образом, Fe в смеси с меньшим количеством Cu может быть наиболее эффективным для общего управления процессами генерации АФК — возможно, важно отметить, что это обычно то, что встречается в подземных ТЧ.Это объясняет, почему нерастворимые металлические ТЧ отдельно или в смеси, которая не отличается от подземных ТЧ (например, магнетита, гематита или Cu-Zn ТЧ), не могут воспроизвести эффекты подземных ТЧ.

Хотя эта серия документов ясно показывает потенциальное воздействие подземных ТЧ, она не дает убедительных доказательств того, почему подземные ТЧ токсичны, или того, что они обязательно более токсичны, чем другие типы ТЧ, по крайней мере, при равной массе. основа. Авторы также предполагают, что осколкообразная форма части ПМ может наделять ПМ провоспалительным потенциалом.Однако, несмотря на то, что это отмеченная особенность реакции макрофагов на ТЧ, которые особенно крупнее в одном измерении, чем в другом (т.е. имеют высокое соотношение сторон), в результате чего фагоцитоз начинается, но не может завершиться, что приводит к «расстроенному фагоцитозу» с последующим высвобождением воспалительные цитокины [53, 54], насколько нам известно, нет опубликованных данных о том, что такой эффект возникает в эпителиальных клетках.

Исследование Lindbom et al (2006) иллюстрирует разницу в ответах на PM 10 разных типов клеток [55].Данные макрофагов, полученных из моноцитов, показали, что подземные ТЧ плохо вызывают высвобождение IL-6, IL-8 и TNFα по сравнению с двумя типами ТЧ дорожной одежды и водными и метанольными экстрактами дизельных ТЧ. Однако подземные ПМ были более эффективны, чем любой другой тип ПМ, в индукции высвобождения TNFα из клеток бронхиального эпителия (BEAS-2B), в то время как никакие ПМ не были способны вызывать высвобождение цитокинов из клеток носового эпителия RPMI2640. Аналогичные эксперименты с макрофагами RAW 264.7 показали, что уличные PM 10 имели тенденцию быть значительно более воспалительными в отношении IL-6 и TNFα, хотя подземные PM 10 вызывали большее высвобождение арахидоновой кислоты, что указывает на возможность большего эффекта за счет эйкозаноидный путь [56].Однако подземные БЧ 10 вызвали значительно больший отклик, чем уличные БЧ 10 , с точки зрения различных показателей АФК, либо напрямую (посредством бесклеточного окисления дитиотреитола; ДТТ), либо косвенно (путем измерения тиобарбитуровой кислоты). веществ в качестве показателя перекисного окисления липидов). В целом, частицы износа гранитных и кварцитовых дорожных покрытий вызывали меньшую реакцию по всем показателям результатов, чем уличные и подземные частицы PM 10 .

Статья Bachoual et al. (2007) интересна и необычна тем, что в ней сравниваются два подземных типа PM 10 – из парижского метро, ​​в котором используются резиновые/пневматические шины и «деревянные» тормоза (PM 10 Fe = 42%, Mn = < 1%), а также из пригородной системы Réseau Express Régional (RER), в которой используются металлические компоненты (PM 10 Fe = 61%, Mn = 7%) [57]. В качестве компараторов использовались сажа, диоксид титана (TiO 2 ) и дизельные выхлопные ТЧ (DEP). Различий в гибели клеток, зависящих от источника, не наблюдалось, в то время как два набора железнодорожных PM были наиболее эффективными в индукции высвобождения MIP-2 и TNFα из мышиных макрофагов RAW 264.7 в течение 3 и 8 часов соответственно и сохранялись по крайней мере до 24 часов. час Наоборот, ни одна из протестированных частиц не индуцировала повышенную экспрессию мРНК матриксной металлопротеазы-(ММР) 2 или 9, и все индуцировали ММР-12 примерно в равной степени.Хелатор Fe десферриоксамин (DFX) снижал высвобождение TNFα из RER PM примерно на  50%, но мало влиял на ответ на Metro PM, в то время как DFX не наблюдал никакого влияния на ответ MIP-2, что указывает на разные пути высвобождения этих двух веществ. цитокины. У мышей, которым интратрахеально вводили PM в дозе 0,22–4,48 мг/кг массы тела, RER PM, но не сажа или DEP, вызывали увеличение белка БАЛ, используемого в качестве маркера утечки/повреждения эпителия дыхательных путей, с увеличением общего количества клеток БАЛ и процентного содержания нейтрофилов. Это повышенное количество клеток наблюдалось в меньшей степени при использовании DEP, но не наблюдалось при использовании сажи. Как и в тестах in vitro, RER PM, но не технический углерод или DEP, вызывал повышенное высвобождение TNFα и MIP-2 у мышей (измеренное в ЖБАЛ) в течение 8 часов и увеличение экспрессии MIP-12, но не MIP-2 или MIP. -8. RER PM также индуцировал повышенную экспрессию гена антиоксиданта гемойгеназы-1 (HO-1), одного из наиболее часто используемых маркеров антиоксидантного ответа на окислительный стресс, чего не было отмечено для технического углерода или DEP.Таким образом, это исследование предполагает, что ТЧ из парижского метро, ​​как правило, более воспалительные, чем другие протестированные типы ТЧ, и часть этой активности связана с металлической природой RER PM, которая не была замечена в ТЧ метро. Однако существует также значительный компонент воздействия подземных ТЧ, который, по-видимому, не связан просто с содержанием железа в ТЧ. Авторы также предполагают, что среда RER более достойна изучения из-за более высокой концентрации ТЧ (361  мкг/м 3 против68 мкг/м 3 в метро).

Органический состав подземных ТЧ 10 редко изучается, вероятно, из-за общего мнения о том, что основные источники органических ТЧ, такие как выбросы выхлопных газов дорожных транспортных средств и горение, мало влияют на подземную нагрузку ТЧ. Тем не менее, это было в центре внимания исследования Jung et al, в котором органический экстракт подземного PM 10 был способен вызывать значительную гибель клеток в клетках яичника китайского хомяка (CHO-K1), но не в клетках бронхиального эпителия BEAS-2B. [58].Было показано, что органические компоненты и продукты их метаболического распада способны индуцировать образование микроядер, что указывает на повреждение ДНК и разрыв цепи ДНК в клетках обоих типов, и это может быть улучшено с помощью поглотителей супероксида, пероксида и гидроксильного радикала. ГХ-МС-МС анализ органического экстракта показал наличие десяти из шестнадцати критериев Агентства по охране окружающей среды США (EPA) канцерогенных ПАУ, хотя анализ экспрессии цитохрома p450 1A1 (CYP1A1), которая обычно значительно активируется присутствием таких ПАУ через арилуглеводородный рецептор [59], предположил, что этот подземный PM 10 не был достаточно богат ПАУ, чтобы быть в состоянии повышать экспрессию мРНК CYP1A1.

В исследовании Loxham et al., проведенном в 2015 г., наблюдались эффекты, сходные с вышеупомянутыми исследованиями, с зависящим от концентрации ТЧ увеличением высвобождения IL-8 и образования АФК, а также активацией HO-1 [60]. Тем не менее, исследование было необычным при использовании первичных клеток, дифференцированных на границе раздела воздух-жидкость, на культуральных мембранах Transwell. Это способствует формированию функциональных ресничек и секретирующих слизь бокаловидных клеток с последующим апикальным слизистым слоем и, таким образом, является более репрезентативным для эпителия дыхательных путей in vivo, чем стандартная монослойная культура [61].Тем не менее подземные ТЧ (от европейской магистральной станции метро) могли преодолевать слизистый барьер и оказывать вышеуказанные эффекты, а также проникать в клетки. Это исследование также необычно тем, что изучает ультрадисперсную фракцию подземных ТЧ, которая обычно игнорируется другими исследованиями. Было обнаружено, что эта фракция так же богата железом/металлом, как и другие фракции, и давала больший ответ на АФК и IL-8, чем фракции большего размера при одинаковой концентрации ТЧ [8, 60]. В то время как ультрадисперсная фракция (44 мкг/м 3 ) присутствовала в меньшей массовой концентрации, чем крупная и мелкая фракции (180 и 71 мкг/м 3 соответственно) в воздухе станции метро, ​​это должно быть видно в контексте общего значительного повышения концентрации PM под землей, и, таким образом, воздействие UFPM под землей имеет потенциально важное значение для воздействия на здоровье загрязнения воздуха подземных железных дорог.

Spagnolo et al рассмотрели PM 10–2,5 , PM 2,5–1 , PM 1–0,5 и PM 0,5–0,25 , собранные на неназванной подземной платформе, подземной/промежуточной коммерческой площадке [ 62]. Согласно анализу МТТ, платформа PM была более цитотоксична по отношению к клеткам бронхиальной эпителиальной карциномы H727, чем коммерческая подземная PM (которая не показала значительной цитотоксичности), но три самые маленькие фракции на открытом воздухе были наиболее цитотоксичны из всех. В отличие от исследования Loxham et al [60], более крупные фракции PM были лучшими генераторами АФК, чем более мелкие фракции во всех трех местах, хотя PM 0. Тем не менее, фракция 5–0,25 платформенных ТЧ вызывала значительно повышенные уровни АФК, чего не было в случае такой же наименьшей фракции промежуточных или наружных ТЧ. Уровни образования АФК были сильно коррелированы с набором металлов (Mn, Cr, Ti, Fe, Cu, Zn, Ni, Mo), которые обычно обнаруживаются в повышенных количествах на подземных станциях PM, хотя в этом исследовании не проводилась какая-либо механистическая работа для изучения причинно-следственной связи. эти отношения.

Было высказано предположение, что ключевым механизмом токсического действия ТЧ является образование АФК, и, следовательно, анализы, которые отслеживают истощение антиоксидантов, как косвенный показатель способности ТЧ окислять биомолекулы, называемые «окислительным потенциалом». (OP), может быть полезен для измерения потенциальной токсичности PM [63,64,65].Moreno et al (2017) рассмотрели способность ТЧ, собранных в различных местах метрополитена, истощать запасы аскорбиновой и мочевой кислот и окислять глутатион, что является мерой ОП ТЧ [66]. Были оценены и другие меры ОП, такие как электронный спиновой резонанс и окисление дитиотреитола, но, в частности, было показано, что аскорбиновая кислота реагирует на типичные компоненты подземных ТЧ [67]. Исследование Moreno показало, что масса PM 2,5 не имела существенной корреляции с OP, а Fe значительно отрицательно коррелировала с истощением аскорбиновой кислоты.И наоборот, OP был связан с концентрациями Cu, As, Mn, Zn и Ba в PM. Хотя ранее предполагалось, что в этом типе исследования глутатион (GSH) не чувствителен к присутствию Fe, истощение аскорбиновой кислоты, по-видимому, действительно [63]. Таким образом, одним из объяснений отсутствия эффекта железа в этом исследовании является то, что оно существует в неактивной в окислительно-восстановительном отношении форме, такой как гематит. Авторы предполагают, что эти корреляции, наряду с составами наиболее окислительных образцов PM, указывают на то, что значительный источник PM PM происходит из-за износа тормозов и контактной сети. Они также отмечают, что самый низкий OP обнаружен на новейшей станции с дверями на краю платформы (PED), которые, как было замечено, снижают концентрацию ТЧ на платформе [49, 68].

Аналогичным образом, Гали и его коллеги исследовали окислительно-восстановительные характеристики ТЧ с помощью личных пробников пассажиров, совершающих поездки по наземным и подземным маршрутам гонконгского метрополитена (включая время в поезде и ожидание на платформе), и сравнили эти с ТЧ, собранными во время поездок на наземном поезде, автобусе и ТЧ из окружающей среды [69].Это исследование было необычным, поскольку подземная концентрация крупных и мелких ТЧ была ниже, чем обнаруженная на наземных железнодорожных маршрутах, при этом более низкие концентрации под землей объяснялись использованием дверей на краю платформы, в то время как подземные образцы ТЧ также были менее богаты металлом. чем в других исследованиях, например, концентрация Fe в PM 2,5 составляет ~ 0,2% по массе. Крупнодисперсные подземные ТЧ оказались более эффективными в снижении жизнеспособности клеток, чем крупнодисперсные ТЧ, попавшие с поверхности земли или из автобусов, но в отношении мелкодисперсных ТЧ различия между образцами были незначительными, хотя мелкодисперсные ТЧ в целом были более цитотоксичны, чем крупнодисперсные ТЧ. По массе подземные ТЧ, как правило, более эффективны в выработке внеклеточных АФК, чем наземные ТЧ поездов и автобусов, а подземные крупнодисперсные ТЧ были немного более активны, чем подземные мелкодисперсные ТЧ, в выработке внутриклеточных АФК, хотя в целом наблюдалась одинаковая активность с точки зрения внутриклеточной активности. Генерация АФК мелкими образцами ТЧ. Однако при рассмотрении на основе концентрации взвешенных в воздухе ТЧ по объему надземные поезда ТЧ оказались более мощным источником АФК, чем подземные ТЧ. В подземных ПМ внутриклеточная генерация АФК была связана с массовой концентрацией Al, Ba, Cu, Mn, Mo, Ni, V, Mg и Na.Интересно, что не было корреляции с концентрацией Fe, согласно Морено и его коллегам [66]. Кроме того, генерация АФК подземными ТЧ была значительно ниже, чем у ТЧ городских участков в предыдущем исследовании тех же авторов [70]. Это говорит о том, что металлы подземных ТЧ могут быть менее растворимыми и, следовательно, менее биодоступными в подземных ТЧ, и это ограничивает способность подземных ТЧ генерировать внутриклеточные АФК.

Резюме

Эти исследования обобщены в таблице 2.Исследования, в которых изучалось высвобождение воспалительных цитокинов из клеточных культур, подвергшихся воздействию ТЧ (in vitro), показывают, что подземные ТЧ способны вызывать высвобождение обычно изучаемых воспалительных цитокинов, включая ИЛ-6, ИЛ-8 и ФНОα. В тех случаях, когда исследования непосредственно сравнивали воздействие подземных ТЧ с другими типами ТЧ, создается впечатление, что подземные ТЧ более эффективны в этом отношении, чем сажа или TiO 2 , а также частицы дорожного покрытия, но в меньшей степени, чем городские ТЧ. Повышенная провоспалительная активность городских ТЧ может быть связана с повышенной концентрацией ПАУ или других органических веществ или эндотоксина/липополисахарида, о последнем свидетельствует тенденция к усилению макрофагального, но не эпителиального, провоспалительного ответа на уличную/городскую среду. БДМ по сравнению с подземными БДМ.Также возможно, что более высокий PNC городских PM по сравнению с подземными PM играет роль в этом эффекте, учитывая предполагаемую важность PNC в управлении токсичностью частиц и известные эффекты UFPM и наноразмерных PM [39, 71].

Таблица 2 Исследования in vitro токсикологии твердых частиц подземных железных дорог

Следует также учитывать, что, хотя исследования in vitro, как правило, проверяют одинаковую массовую концентрацию типов PM, вдыхаемый воздух содержит разные массовые концентрации PM – массовые концентрации подземных PM могут быть в несколько раз больше, чем над землей, хотя нельзя обязательно применять мультипликативный поправочный коэффициент, поскольку это предполагало бы линейность зависимости концентрация-реакция.Имеются некоторые свидетельства того, что такая линейность может существовать при концентрациях ТЧ в окружающей среде, но она может нарушаться при концентрациях ТЧ, обнаруженных под землей, а также может зависеть от конечной точки и природы ТЧ [72].

Еще одно наблюдение состоит в том, что подземные ТЧ, по-видимому, обладают большей ОП и большей способностью вызывать окислительное повреждение in vitro, чем городские ТЧ. Важно отметить, что подземные ТЧ могут вызывать повреждение ДНК (через окисленные основания или разрывы цепей) и (пер)окисление липидов с точки зрения производства веществ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБАРС). Интересно, что ОП, измеренный по истощению одного или нескольких антиоксидантов in vitro, кажется хорошим предиктором клеточного ответа в отношении определенных конечных точек in vitro, но гораздо меньше доказательств, чтобы напрямую связать его с эффектами в организме. vivo (лучший пример этого по целому ряду показателей результатов см. в серии статей из исследования RAPTES (раздел 3)).

Возникает вопрос, какой компонент(ы) подземных ТЧ важен для его воздействия. В связи с этим тот факт, что ряд исследований показывает, что хелатирование Fe/инактивация окислительно-восстановительного потенциала способны значительно уменьшить воздействие подземных PM, указывает на то, что содержание Fe в подземных PM (обычно в диапазоне 20–60% по массе) важный.Это также можно увидеть при изучении двух подземных систем в одном городе, но с разными компонентами [57]. Однако обнаружение того, что магнетит и гематит не могут воспроизвести эти эффекты, также предполагает, что могут быть другие важные компоненты, возможно, «работающие» совместно с Fe-содержащими частицами. Одна возможность состоит в том, что есть и другие металлы, которые также участвуют и, возможно, даже преобладают в определении OP, такие как тормозной и контактный износ Cu и Sb [66]. Это могло бы объяснить, почему хелатирование Fe может значительно, но, тем не менее, лишь частично уменьшить воздействие подземных ТЧ, а также почему корреляции между образованием АФК и концентрациями элементов ТЧ часто подчеркивают важность цветных металлов.Существует также вероятность того, что органические виды могут вносить свой вклад [58], хотя, поскольку эти виды, вероятно, происходят преимущественно из внешней среды, это может не относиться к глубоко расположенным станциям с плохим воздухообменом [73, 74]. Примечательно, что большее влияние подземных ТЧ на различные маркеры окислительного стресса и окислительного повреждения имеет место, несмотря на то, что PNC подземных ТЧ ниже, чем у городских ТЧ, что сильно указывает на компонент состава подземных ТЧ, из которых переходные металлы являются наиболее очевидными. кандидат.Способность богатых металлами ТЧ генерировать АФК может иметь значение при астме, когда считается, что даже при легкой форме заболевания в дыхательных путях нарушена регуляция антиоксидантной защиты [75] и где данные in vitro свидетельствуют о том, что дыхательные пути эпителий может быть более восприимчив к повреждению, вызванному оксидантами [76].

(3) RAPTES — риск переносимых по воздуху частиц, гибридное токсико-эпидемиологическое исследование

Исследование RAPTES представляло собой многоэтапное исследование последствий воздействия ТЧ из ряда мест в Нидерландах с попыткой связать источник ТЧ и композиция для эффекта.В исследовании использовались такие объекты, как станция метро, ​​городская фоновая территория, ферма, три участка движения (постоянное движение, движение с остановками и движение грузовиков), гавань и территория возле сталелитейного завода. Подземный участок имел гораздо более высокую массовую концентрацию PM 10 и PM 2,5 , чем другие участки (394 и 137  мкг/м 3 соответственно), но более низкий PNC, чем участки дорожного движения. Во фракции грубодисперсных ТЧ массовые/объемные концентрации Fe и Cu были примерно на два порядка выше под землей, чем на любом другом объекте, а Ni на один порядок выше, наряду с элементарным углеродом (EC) на один порядок выше, а EC /органический углерод (OC) выше, чем на любом другом сайте.В тонкой фракции подземные ТЧ также были более богаты ЭУ, но имели соотношение ЭУ/ОС, сравнимое с транспортными участками [77]. Среди грубых, тонких и квази-ультрамелких (< 0,18 мкм) фракций подземные ТЧ оказывали большее влияние на жизнеспособность макрофагов RAW 264.7, а крупные подземные ТЧ были наиболее сильнодействующими грубыми ТЧ, вызывающими высвобождение TNFα и MIP-2, хотя подземные В этом отношении ПМ был менее активен для мелких и квази-сверхмелких фракций по сравнению с транспортными ПМ. Только дорожный и сталелитейный заводы и квази-УФПМ вызвали выпуск Ил-6.В то время как во всех образцах не было никакой связи между PM OP и высвобождением цитокинов, положительная связь была замечена, когда подземные PM были исключены из корреляционного анализа, предполагая, что подземные PM обладают принципиально отличным химическим составом от других типов PM [78].

После исследований in vitro пять участков использовались для изучения воздействия на человека (подземный, городской фон, непрерывное движение, движение с частыми остановками и ферма). Эти исследования обнаружили связь между F E NO, который представляет собой эозинофильное воспаление дыхательных путей [79], и PM Fe, V, Cu и водорастворимым Ni, а также между потерей функции легких (по FVC и FEV 1 ) и Fe, Cu и водорастворимый Ni, но не массовая концентрация PM 10 или OP [80].В назальном смыве IL-6 и IL-8 были связаны с органическим углеродом, NO 2 и концентрацией эндотоксина. Концентрации лактоферрина, металлсвязывающего белка, обладающего как провоспалительными, так и противовоспалительными свойствами, были связаны с высокой концентрацией металла в ТЧ, обнаруженной в подземном участке [81]. Плазменные концентрации маркеров сердечно-сосудистого риска С-реактивного белка (СРБ), фибриногена, фактора фон Виллебранда (vWF) и комплекса тканевого активатора плазминогена/ингибитора активатора плазминогена-1, а также количество тромбоцитов были связаны с PM OC, нитратами (NO 3 ) и SO 4 2 — , хотя последние два могут отражать повышенную биодоступность металлов, а не быть возбудителями как таковыми [82], в то время как образование тромбина в крови, взятой у подвергшихся воздействию добровольцев, было связаны с ПМ NO 3 и SO 4 2 − , а также с концентрацией NO 2 [83]. После 2-часового воздействия наблюдалось увеличение количества циркулирующих нейтрофилов, в то время как через 18 часов после 5-часового воздействия наблюдалось увеличение циркулирующих моноцитов, связанное с массовыми концентрациями PM 10 и PM 2,5 , EC и PM OP [84]. ]. Эти ассоциации, однако, были вызваны подземным воздействием и отсутствовали, когда подземные воздействия были исключены из анализа, что еще больше подчеркивает нетипичную природу подземных ТЧ. Из-за постоянно более высокой концентрации определенных характеристик ТЧ на подземном участке по сравнению с другими исследуемыми участками было невозможно определить характеристики, определяющие эту реакцию, но примечательно, что большинство факторов, кроме ТЧ OP, были исключены.

Следует отметить, что в исследованиях RAPTES (обобщенные в таблице 3) разные конечные точки реагировали на разные характеристики ТЧ. Кроме того, видно, что кратковременного (2 часа) воздействия было достаточно, чтобы вызвать измеримые изменения in vivo, что может быть важно для понимания потенциальных последствий воздействия подземного воздуха на пассажиров, а также на рабочих, которые могут подвергаться воздействию в течение более длительного времени. . Хотя было отмечено, что некоторые, хотя и не все, из этих конечных точек особенно реагировали на подземные ТЧ, также примечательно, что в некоторых случаях корреляция между характеристиками ТЧ и конечной точкой определялась наличием/отсутствием подземных ТЧ в анализах, подразумевая, что подземные ТЧ представляют собой отдельный тип ТЧ по сравнению с другими проанализированными типами ТЧ.Однако измеренные конечные точки не всегда были связаны с факторами, обогащенными подземными ТЧ; в нескольких случаях результаты были связаны с концентрацией органического углерода. Степень различия между подземными ТЧ и другими образцами ТЧ затрудняет определение конкретных компонентов подземных ТЧ, ответственных за их воздействие.

Таблица 3 Документы из серии исследований RAPTES

(4) Экстраполяция in vitro-in vivo для оценки риска

В небольшом числе исследований предпринимались попытки количественно оценить воздействие подземных ТЧ на здоровье на основе данных, полученных в экспериментах in vitro. Группа Константиноса Сиутаса оценила воздействие ТЧ на здоровье в метро Лос-Анджелеса в трех исследованиях [85,86,87]. В первом они сравнили состав и способность генерировать АФК грубых и мелких ТЧ с подземной и наземной железной дороги, собранных на станциях и в поездах, чтобы представить реальное воздействие, а также на участке окружающей среды в Университете Южной Калифорнии [85]. ]. Концентрации PM 10 были самыми высокими на подземной станции, но это было обусловлено массовой концентрацией мелкодисперсных PM, в то время как грубые PM под землей были выше, чем на надземной станции, но сходны с концентрациями в окружающей среде.С точки зрения состава, наиболее заметным отличием было обогащение Fe в подземных образцах по сравнению с наземными и окружающими образцами, а также обогащение некоровыми частицами, такими как Mn, Cr, Co, Ni, Cu, Ba, Mo, Cd и Eu, при этом обогащение более выражено в тонкой фракции, чем в крупной фракции, как по массе/массе ТЧ, так и по массе/объему концентрации. Это обогащение концентрацией было связано с конкретными источниками этих элементов под землей и закрытой средой под землей, соответственно.Было высказано предположение, что вторичные ионы и органические виды углерода под землей происходят из внешних источников. Концентрации частиц в земной коре были одинаковыми в крупнодисперсных ТЧ под землей и над землей, но было высказано предположение, что в мелкодисперсных ТЧ под землей есть дополнительный источник Al и Ca. Корреляционный анализ показал, что Al и Ca, наряду с вышеупомянутыми некоровыми видами, вероятно, происходят из одного специфического для железной дороги источника, присутствующего над и под землей, поскольку между этими элементами в целом была высокая корреляция.Тем не менее, авторы также предполагают дополнительные другие источники Ba (износ тормозов), Cu (источники не предложены, хотя могут быть компонентами электрического контакта) и Zn (могут возникать в результате наземных выбросов транспортных средств). Как отмечалось ранее в других исследованиях, эти элементы, как правило, проявляли более низкую растворимость в воде в подземных ТЧ, чем в надземных или окружающих ТЧ, как в крупных, так и в мелкодисперсных ТЧ. При учете массовой концентрации взвешенных частиц в воздухе Fe и Ba были единственными водорастворимыми компонентами, обогащенными подземными твердыми частицами по сравнению с двумя другими участками.На всех участках образование АФК в загруженных DCF макрофагах, подвергшихся воздействию ТЧ, сильно коррелировало с водорастворимым Fe, Ni, Cr, Cd (который не является редокс-активным) и органическим углеродом. Дальнейший анализ показал, что на всех объектах и ​​типах ТЧ 94% изменчивости образования АФК можно объяснить концентрациями водорастворимого железа и органического углерода. Мелкодисперсные ТЧ на всех объектах обладали большей способностью генерировать АФК, чем крупнодисперсные ТЧ. В пересчете на массу ТЧ крупнозернистые подземные ТЧ генерировали немного больше АФК, чем другие образцы ТЧ, в то время как мелкие фракции надземных ТЧ генерировали больше АФК, чем подземные и окружающие ТЧ, которые были примерно равномощны.Принимая во внимание концентрации в воздухе, в пересчете на массу/объем ТЧ крупные и мелкие ТЧ на подземном участке генерировали больше АФК, чем на наземном железнодорожном и окружающем участках, но величина этой разницы была не столь велика, как можно было бы ожидать, если бы учитывалась только концентрация элементов в образцах ТЧ.

Второе исследование, проведенное той же группой, сравнило ТЧ на подземных и наземных линиях с двумя дорогами, одна с низким уровнем использования большегрузных автомобилей (HGV), а другая с высоким уровнем использования большегрузных транспортных средств [86].Был проведен анализ потенциального риска рака легких из-за воздействия ПАУ, и он предположил, что риск рака легких был самым высоким на проезжей части с высоким содержанием ВГС из-за относительно более высоких концентраций ПАУ. В то время как в подземной линии была самая низкая концентрация ПАУ, было высказано предположение, что наземная железнодорожная линия, в которой концентрация ПАУ почти такая же низкая, как и в подземной линии, наряду с более низкой нагрузкой ТЧ и концентрацией металла, чем в подземной линии, может представлять собой наиболее безопасный вариант. маршрут с его комбинацией низкого содержания ПАУ и низкого содержания РМ.Агентство по охране окружающей среды США признает 16 ПАУ канцерогенными и требующими мониторинга [88], и именно на этом основании авторы первоначально ограничили свои расчеты этой группой.

Однако также признано, что ПАУ не являются единственным канцерогеном/потенциальным канцерогеном в переносимых по воздуху ТЧ. Поэтому та же группа провела дальнейшее исследование для оценки эффектов металлов в подземных PM 2,5 как с точки зрения канцерогенности, так и неканцерогенной токсичности, и установила эти эффекты в контексте канцерогенности в результате воздействия ПАУ [87]. ].Это было сделано путем измерения концентраций органического углерода и металлов в подземных и наземных железнодорожных системах, а также в двух классах дорог в предыдущем исследовании, а также определения потенциалов канцерогенности и токсичности на основе значений, установленных Агентством по охране окружающей среды США и Калифорнийским управлением по охране окружающей среды. Оценка опасности для здоровья. Примечательно, что вклад металлов, особенно обогащенных подземными ТЧ 2,5 , в повышенный риск возникновения рака и нераковых заболеваний оказался больше, чем вклад ПАУ, обогащенных ТЧ, образующимися в результате дорожного движения. Это особенно верно для Cr, который, как предполагалось, существует полностью в виде шестивалентного Cr(VI), обладающего высокой канцерогенностью [89], а также для Ni и Cd. Эта канцерогенность обусловлена ​​способностью Cr(VI) проникать в клетки в результате сходства шестивалентного оксианиона Cr (CrO 4 2− ) с фосфатом (PO 4 2− ) и SO 4 2− анионов и относительно неселективные каналы поглощения анионов [89, 90]. Затем Cr(VI) внутриклеточно восстанавливается до Cr(III), который образует аддукты ДНК.Для риска, не связанного с раком (называемого «коэффициент опасности»), повышенный риск воздействия подземных ТЧ был обусловлен Cd, Cr, Ni и Mn. Риск для здоровья раковых и нераковых заболеваний был примерно на один порядок выше при подземном воздействии по сравнению с проезжей частью. Авторы отмечают, что, хотя допустимые уровни воздействия, установленные Управлением по охране труда и технике безопасности США, не были превышены, избыточный риск развития рака в течение жизни (ELCR), составляющий 10 − 5 за время воздействия, на порядок превышает допустимое значение 10 − 6 . Это обусловлено в первую очередь концентрациями Cr в подземных слоях, которые, как было установлено, в 100–1000 раз превышают концентрации в окружающей среде. Однако выводы этой статьи частично основаны на ключевом предположении, что подземный Cr в PM 2.5 существует в форме Cr(VI) из-за его высокотемпературного образования – это не было проверено, хотя аналогичное предположение также было сделано. в другом месте [91].

Цао и его коллеги отслеживали концентрации PM 2,5 и NO 2 на пяти железнодорожных станциях в Сучжоу, Китай, с различными характеристиками, такими как надземные, подземные, городские центры и промышленные зоны [92].Они обнаружили повышенные концентрации PM 2,5 и снижение NO 2 на подземных станциях по сравнению с надземными станциями, а также увеличение концентрации PM 2,5 на подземных станциях в городских районах по сравнению с таковыми в зеленых зонах. Наблюдаемая средняя концентрация PM 2,5 на подземной платформе в часы пик 265  мкг/м 3 выше, чем в большинстве других исследований. Кроме того, концентрация подземных PM 2.5 и NO 2 увеличилась в час пик.Концентрации PM 2,5 в вагонах были ниже, чем на платформах, что связано с использованием воздушных фильтров в вагонах. Подземный PM 2,5 летом был значительно ниже, чем весной, что предположительно связано с повышенной влажностью летом. Затем авторы попытались рассчитать дозу при вдыхании и использовать это значение вместе с подземными концентрациями PM 2,5 и NO 2 и числом поездок для расчета DALY, получив значение 6390 DALY в 2015 г., что соответствует 375 преждевременным смертям или 1% от общего числа смертей в городе в результате воздействия загрязнения подземного воздуха.Однако авторы не рассматривали аналогичный расчет для надземного воздействия, а также не учитывали необычный химический состав PM 2,5 в подземной железной дороге или вероятность того, что пассажиры подземки могут представлять собой относительно здоровые и, следовательно, менее восприимчивые , подгруппа населения. Таким образом, такие цифры нельзя считать показательными для всего населения.

Резюме

Эти исследования (обобщенные в Таблице 4) предоставляют доказательства, подтверждающие утверждение о том, что подземные ТЧ не следует рассматривать просто как частицы, богатые железом, но что следует учитывать другие металлические компоненты, которые также могут играть роль токсичности ТЧ, а также растворимости металлов, которая может быть ниже в подземных ТЧ, чем в окружающих ТЧ [85].Эта работа показывает, что канцерогенные и неканцерогенные эффекты цветных металлов в подземных ТЧ могут перевешивать эффекты ПАУ на дорогах с интенсивным движением. Это также подтверждает результаты исследований, представленных в разделе 2, которые указывают на важную роль цветных металлов в токсичности подземных ТЧ [66, 69]. В то время как конкретные факторы риска, годы жизни с поправкой на инвалидность (DALY) и аналогичные производные значения основаны на ряде предположений, такие исследования служат для выявления потенциальных последствий воздействия подземных ТЧ на большие группы населения и иллюстрируют разнообразие потенциальных токсикантов внутри подземных ТЧ, тем самым подчеркивая важность рассмотрения всего состава ТЧ, а не только преобладающих компонентов.

Таблица 4 Исследования с использованием in vitro экстраполяции in vivo для оценки риска воздействия загрязнения воздуха подземных железных дорог

(5) Исследования воздействия частиц с высоким содержанием железа, образующихся в результате таких процессов, как измельчение

В дополнение к исследованиям последствий воздействия подземных ТЧ in vivo (раздел 1) существуют исследования, изучающие эффекты воздействия ТЧ in vivo, которые, хотя и не возникают на подземных станциях, можно ожидать, что они будут аналогичными к подземным PM с точки зрения химического состава или, по крайней мере, больше, чем окружающие PM.В отчете Института медицины труда говорится, что сварочный дым может представлять собой суррогат подземных ТЧ [38, 93]. Однако большая часть массы ТЧ в подземных условиях, скорее всего, образуется в результате сдвига и истирания, как это происходит на сталелитейных заводах, а не в результате испарения, как в случае образования сварочного дыма [94].

Эти исследования могут дать представление о потенциальном воздействии ТЧ подземных железных дорог, поскольку они показывают воздействие ТЧ, которые (1) обогащены железом по сравнению с наземными и (2) в концентрациях, близких к тем, которые могут быть обнаружены в типичная станция метро по сравнению с городским ПМ.Кроме того, это обогащение представляет собой не просто процесс, основанный на дыме, как в случае со сварочным дымом, который из-за метода его образования приводит к образованию большого количества частиц малого диаметра с, как следствие, высокой PNC и общей площадью поверхности частиц. С точки зрения воздействия на подземный персонал разумно предположить, что подземные водители и рабочие сталелитейных заводов, вероятно, будут состоять в основном из рабочих молодого и среднего возраста, преимущественно мужчин, хотя последнее может не относиться к персоналу в других местах метро, ​​например, к билетным кассам. персонал офиса и платформы.

Исследования, проведенные рядом с канадским сталелитейным заводом, выявили связь между различными переносимыми по воздуху металлами и маркерами неблагоприятных сердечных эффектов [95]. Ранее было замечено, что пребывание в течение 8 часов вблизи сталелитейного завода было связано с небольшим снижением функции легких [96]. Однако концентрации Fe и других переходных металлов в воздухе возле сталелитейного завода были как минимум на 2 порядка ниже, чем на станции метро, ​​и не было отмечено никакой связи с воздействием Fe на здоровье.Кроме того, эти результаты не согласовывались с направлением ветра от сталелитейного завода и были искажены ассоциациями с концентрациями SO 2 и NO 2 , что также имело место для наблюдаемой связи со снижением ВСР при последующем перекрестном наблюдении. над исследованием [97]. Последующее исследование выявило связь между повышенным уровнем UFPM PNC вблизи сталелитейного завода и уровнем 8-изопростана в моче с задержкой в ​​2 дня, а также между 8-OHdG и NO 2 и NO с задержкой в ​​1 день. , предполагая отсроченный эффект выбросов сталелитейных заводов на мочевые биомаркеры окислительного стресса [98], но это не обязательно вовлекает Fe в ассоциацию.

Исследования рабочих итальянского сталелитейного завода показали воздействие PM 10 и PM 1 , аналогичное тому, которое можно было бы ожидать на средней станции метро, ​​хотя и с заметно меньшей долей Fe (в среднем 32  мкг/м 3 при средней переносимой по воздуху ТЧ 10 нагрузке 233  мкг/м 3 ) [99]. 17 из 88 внеклеточных везикулярных микроРНК, оцененных в крови, значительно коррелировали (16 положительных, 1 отрицательный) с воздействием PM и металлов [99], в основном miR196b, которая связана с плохим прогнозом при ряде раковых заболеваний, с ролью в эпителиально- мезенхимальный переход и, следовательно, метастазирование [100], а также потенциальную роль в биосинтезе инсулина [101].Предыдущие исследования в том же центре обнаружили изменения микроРНК микровезикул крови и активацию миР-302c и миР-128 после 4 дней работы после 2-дневного периода отдыха [102], а также ассоциации между PM 10 , PM 1 , концентрации Zn и повышенный эндогенный тромбиновый потенциал крови (ETP), метилирование NOS3 (синтаза оксида азота-3) и снижение метилирования EDN1 (эндотелин-1) (только Zn) [103]. По мере увеличения продолжительности работы, независимо от возраста донора, увеличивалось деметилирование гистона 3 лизина 4 (h4K4) и ацетилирование гистона 3 лизина 9 (h4K9), что было связано с воздействием Ni и As [104].Все эти результаты интересны и указывают на необходимость будущей работы, но не указывают на какие-либо конкретные последствия для здоровья от воздействия ТЧ сталелитейных заводов как таковых.

Исследования с использованием закрытия сталелитейного завода в долине Юты для изучения концентраций PM 10 и последствий для здоровья проводились в 1980-х годах. Они показали 89-процентное увеличение госпитализаций с респираторными заболеваниями среди детей и 47-процентное увеличение среди взрослых, когда концентрация PM 10 превышала 50  мкг/м 3 , а концентрация PM 10 снижалась после закрытия сталелитейного завода [105]. .Однако из этого исследования неясно, были ли эти эффекты вызваны снижением выбросов, богатых железом, или выбросов, связанных со сжиганием. Водорастворимые экстракты проб окружающего общего количества взвешенных ТЧ (TSP) из окружающей среды, взятых, когда сталелитейный завод был открыт, также были более способны вызывать апоптоз, увеличение количества клеток жидкости БАЛ и гиперреактивность дыхательных путей при закапывании в дыхательные пути крыс по сравнению с образцами ТЧ. собирали, когда мельница была закрыта [106]. Повреждение легких и высвобождение медиатора воспаления in vitro, вызванные TSP, собранным поблизости в 1982 г., были уменьшены, если PM предварительно обрабатывали хелатором [107].Важно отметить, что эффекты на повреждение клеток и внутриклеточную передачу сигналов in vitro, вызванные PM из штата Юта, могут быть воспроизведены путем обработки клеток простыми смесями наиболее распространенных металлов в образцах PM [108]. Тем не менее, не появилось четкой картины того, какой металл, скорее всего, будет особенно важен для здоровья или играют ли роль взаимодействия элементов. В связи с этим, последняя статья выше предполагает, что именно комбинация металлов, а не их индивидуальное присутствие, имеет решающее значение для определения результата.

Следует отметить, что в большинстве случаев эти исследования обнаруживают связь воздействия на здоровье с цветными металлами, а не с Fe, что позволяет предположить, что другие металлы, прямо или косвенно связанные с производством стали, могут оказывать воздействие на здоровье. Точно так же в нескольких документах, подробно описанных в этом обзоре, эти другие элементы были предложены в качестве важных факторов, влияющих на некоторые эффекты подземных ТЧ, и, вероятно, они будут менее обогащены ТЧ сталелитейных заводов.

Тем не менее, если предположить, с оговорками, что такие исследования сталелитейных заводов могут дать представление о потенциальном воздействии подземных ТЧ, их доказательства воздействия подземных ТЧ, как правило, минимальны – небольшие изменения в дыхательной и сердечной функции с элементами, не связанные с подземными ПМ, и влияние на метилирование микроРНК и ДНК без явных проявлений in vivo.Таким образом, из этих исследований нельзя сделать четких выводов о конечном воздействии подземных твердых частиц, но потенциальное воздействие связанных со сталью твердых частиц заслуживает дальнейшего изучения. В этой связи следует отметить, что исследование связи между PM 2,5 и госпитализацией в больницы с респираторными и сердечно-сосудистыми заболеваниями в Нью-Йорке в 2001 и 2002 годах показало, что выбросы стали, характеризуемые Fe и Mn, вероятно, со строительной площадки Всемирного торгового центра. , были в значительной степени связаны с учащением респираторных госпитализаций с отставанием в 0 и 3 дня по поводу астмы и пневмонии соответственно [109].И наоборот, ПМ в пробках ассоциировался с общим количеством госпитализаций по сердечно-сосудистым заболеваниям с отставанием в 0 дней, хотя эти дополнительные госпитализации могли быть ограничены уязвимыми подгруппами, которые с меньшей вероятностью будут пользоваться метро.

(6) Другие исследования металлического состава ТЧ

Помимо работы по воздействию на сталелитейные заводы, существует множество других исследований, изучающих вклад конкретных компонентов ТЧ 2.5 в последствия для здоровья. Они являются предметом отличного обзора Мортона Липпмана [110], который также охватывает серию исследований по токсичности компонентов частиц (NPACT) и не будет подробно обсуждаться здесь. Короче говоря, хотя ясно, что переходные металлы являются одним из компонентов PM 2,5 , последовательно связанных с неблагоприятными последствиями для здоровья после острого воздействия, конкретные металлы, вовлеченные в исследования, гораздо менее последовательны. Что касается источников, краткосрочные эффекты, как правило, связаны с выбросами дорожных транспортных средств и судов (например, OC, EC, Cu при транспортировке и Ni и V при сжигании судового мазута), тогда как более долгосрочные эффекты в большей степени связаны со сжиганием угля. . При воздействии окружающей среды корреляция между многими компонентами означает, что идентификация наиболее токсичных конкретных химических видов, а не источников, затруднена.Это затрудняет экстраполяцию результатов на подземные железные дороги, поскольку подземные ТЧ очень редко включаются в такие исследования. Таким образом, трудно определить, может ли какой-либо элемент, присутствующий в повышенных концентрациях под землей, представлять конкретный риск для здоровья на основе данных по ТЧ в окружающей среде, потому что такая экстраполяция требует знания причинно-следственной связи, а не просто ассоциации, если только ключевые источники не являются одними и теми же. Даже если можно убедительно показать, что определенные элементы в окружающем воздухе вызывают определенные последствия для здоровья, эти элементы могут существовать в разных формах (например,грамм. металлы/оксиды/сульфаты/нитраты), степень окисления или их сочетание в качестве подземных – эти факторы потенциально могут влиять на способность генерировать АФК, что, вероятно, является важным модулятором токсичности. Кроме того, массовая концентрация и скорость воздействия ТЧ под землей сильно отличаются от наземных, что может иметь последствия для биологической реакции.

Предсердное проаритмическое действие свинца как одного из металлических компонентов PM10 загрязнения воздуха. Исследование in-silico

Abstract

Твердые частицы (ТЧ) считаются самой серьезной проблемой загрязнения окружающей среды из-за их серьезного воздействия на здоровье человека, связанного с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний и смертности.В этой работе была разработана физико-химическая характеристика PM 10 из города Медельин. Результаты показывают, что свинец (Pb) является одним из наиболее распространенных элементов, поскольку он присутствует во всех проанализированных образцах. Поэтому Pb был выбран для проведения исследования in-silico для оценки его влияния на возникновение предсердных аритмий. Для этой цели мы разработали модель, представляющую блокирующее действие Pb 2+ на кальциевые каналы L-типа. Эта формулировка была включена в математическую модель клетки предсердия человека, а также в 2D- и 3D-модели предсердий человека.Моделирование показало проаритмический эффект при высоких концентрациях Pb 2+ за счет укорочения продолжительности потенциала действия, вызывающего генерацию возвратной активности и трепетание предсердий. Результаты вносят вклад в знания о сердечных физиопатологических процессах, запускаемых свинцом как одним из основных металлических компонентов загрязнения воздуха PM 10 , что приводит к возникновению аритмий.

Образец цитирования: Паласио Л. С., Пачахоа Д.К., Дуранго-Хиральдо Г., Запата-Эрнандес С., Угарте Д.П., Саиз Дж. и др.(2021) Предсердный проаритмический эффект свинца как одного из металлических компонентов загрязнения воздуха PM 10 . Исследование in-silico. ПЛОС ОДИН 16(10): е0258313. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258313

Редактор: Cunjin Luo, Университет Эссекса, СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО

Получено: 22 апреля 2021 г.; Принято: 23 сентября 2021 г .; Опубликовано: 12 октября 2021 г.

Авторское право: © 2021 Palacio et al.Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные содержатся в рукописи и файлах вспомогательной информации.

Финансирование: Эта работа была поддержана Ministryio de Ciencia, Tecnología e Innovación — MINCIENCIAS из Колумбии посредством гранта No.120677757994; и Генеральным управлением научно-политической политики Валенсии PROMETEO/2020/043.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Загрязнение воздуха является причиной около 4,3 миллионов преждевременных смертей ежегодно [1]. Исследование глобального бремени болезней 2015 года показало, что загрязнение воздуха является одной из основных причин заболеваемости во всем мире, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода [2].Основными группами населения, подверженными развитию проблем со здоровьем в результате загрязнения атмосферного воздуха, являются пожилые люди, дети и люди с заболеваниями сердца и легких [1]. Имеются данные о том, что сокращение ожидаемой продолжительности жизни на несколько лет и увеличение числа госпитализаций из-за сердечно-сосудистых заболеваний связаны с длительным воздействием загрязнения воздуха [3]. Кроме того, кратковременное воздействие высоких уровней загрязнения увеличивает смертность пациентов с заболеваниями сердца [1].

ТЧ представляет собой смесь твердых частиц и жидких капель, плавающих в воздухе.Такая смесь считается самой серьезной проблемой загрязнения воздуха из-за ее серьезного воздействия на здоровье человека [4]. Несколько исследований связывают высокие концентрации переносимых по воздуху ТЧ с повышенной смертностью и заболеваемостью [5,6].

Содержание металлов в ТЧ способствует их токсичности, увеличивая вероятность сердечно-легочных повреждений [7]. Сообщалось, что металлы, содержащиеся в воздухе, вызывают сердечно-сосудистые заболевания, нарушения функций головного мозга, легких, печени и других органов [8].Во многих странах наибольшее содержание металлов в ПМ приходится на свинец (Pb) [9]. Таким образом, размер ПМ и вообще физико-химическая характеристика необходимы для понимания токсикологии частиц [10]. Несмотря на наличие исследований по влиянию свинца на сердечно-сосудистую систему, патофизиологические механизмы изменений электрической активности сердца у человека в результате воздействия свинца остаются в значительной степени неизвестными. Принимая во внимание эти идеи, целью данной работы является изучение влияния Pb на сердечные аритмии с использованием двух- (2D) и трехмерных (3D) моделей предсердий человека.Важность свинца заключается в том, что это наиболее распространенный металл, обнаруженный в характеристиках ТЧ. Результаты этого исследования могут внести вклад в знания о сердечных физиопатологических процессах, запускаемых атмосферными загрязнителями, которые приводят к возникновению аритмий.

Материалы и методы

Это исследование включает два этапа: этап определения характеристик PM 10 и компьютерное моделирование. На первом этапе были отобраны пробы PM 10 и проведена физико-химическая характеристика.Компьютерное моделирование предназначено для проверки электрофизиологических эффектов содержания наиболее распространенных металлов в собранных PM 10 . Для этого формулируется математическая модель загрязняющего вещества, которая соединяется с виртуальными моделями предсердий человека, в которых измеряются электрофизиологические характеристики. В следующих разделах представлена ​​подробная информация о методологических процедурах.

Сбор и извлечение проб

PM 10 был собран сертифицированной станцией мониторинга, расположенной в Медельинском университете в Медельине, Колумбия.Период отбора проб составлял четыре дня в мае 2018 года, и использовалось впускное отверстие для селективного отбора проб PM 10 , предоставленное Staplex. В соответствии со стандартом EPA [11] объемный расход регулировался в пределах от 1,02 м 3 /мин до 1,24 м 3 /мин. После периода сбора (24 часа) фильтры сушили в течение 24 часов в эксикаторе, содержащем силикагель. ПМ 10 , собранный фильтрами из кварцевого микроволокна, экстрагировали по методу Сокслета в течение 24 часов [12].После этого экстракт концентрировали с помощью роторного испарителя и сушили при 80°С в сушильном шкафу в течение ночи.

Физико-химическая характеристика

Морфологию ПМ определяли на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-7100F (FE-SEM) при напряжении 15 кВ и рабочем расстоянии 10 мм. Химический состав РМ был получен с помощью энергодисперсионной спектрометрии (ЭДС) с использованием X-MAXN, OXFORD, соединенного со сканирующим электронным микроскопом при напряжении 20 кВ. Диаметр частиц измеряли с помощью бесплатного программного обеспечения Image J.Для этого было измерено более 580 частиц примерно на 100 микрофотографиях. Тяжелые металлы определяли и количественно определяли с использованием Thermo Scientific iCAP 7000 Series ICP-OES (Inductivity Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) по стандартному методу 3120 A, B ed 23. Летучие фракции и элементарный углерод в PM определяли. характеризуется термогравиметрическим анализом (ТГА) с использованием TA Instruments SDT-Q600 с изменением температуры от 3°C в минуту до 450°C в атмосфере азота.Впоследствии она была заменена атмосферой воздуха и линейным изменением температуры 5°C в минуту до 500°C [13].

Модель клетки предсердия человека

Мембранный формализм Куртеманша-Рамиреса-Наттеля-Кнеллера был реализован для моделирования электрической активности клетки предсердия человека [14,15]. Трансмембранное напряжение ( В м ) определяется следующим уравнением: (1) где C m – емкость мембраны (100 пФ), I ion – полный мембранный ток, I

5

stus – ток внешнего воздействия.Модель параметризована для воспроизведения нормальных электрофизиологических условий.

Модель эффекта Pb

Сообщалось, что Pb 2+ влияет на электрическую активность сердца, блокируя кальциевые каналы L-типа (I CaL ) [16]. Уравнение Хилла использовалось для подбора зависимости концентрация-реакция для ингибирования I CaL , вызванного Pb 2+ . Базовая формулировка влияния Pb на I CaL была разработана с использованием фракции блокады в равновесном состоянии ( b Pb ): (2) где IC 50 — половина максимальной подавляющей концентрации для текущей блокады Pb 2+ , а D Pb — концентрация Pb 0+. Pb 2+ был реализован с использованием значений тестовых концентраций от 0 до 300 нМ с шагом приращения 25 нМ. Коэффициент Хилла ( ч ) установлен равным ч = 1, что указывает на полностью независимое связывание. Концентрация 152 нМ использовалась для IC 50 до блока I CaL согласно экспериментальным исследованиям [16]. Уравнения для расчета I CaL имеют вид: (3) где g CaL — максимальная проводимость I CaL , d — ворота активации, f — ворота инактивации, зависящие от напряжения, f 4 Ca — 4 Ca 90 зависимая инактивация ворот и E Ca представляет собой равновесный потенциал для кальция.Уравнение (3) было включено в модель клетки предсердия для имитации потенциала действия предсердия человека в присутствии Pb 2+ .

Предсердные виртуальные модели

2D-модель ткани предсердия человека была разработана в виде матрицы 6 см x 6 см, состоящей из 192 x 192 квадратных элементов. Домен был дискретизирован с пространственным разрешением 312,5 мкм. Ткань считалась изотропной. Проводимость 0,4 См/см была назначена для получения реалистичной скорости проводимости (~ 60 см/с).

Также использовалась 3D-модель предсердий человека, разработанная в предыдущей работе [17]. Модель включает в себя основные анатомические структуры (рис. 1), реалистичную ориентацию волокон, электрофизиологическую гетерогенность и анизотропию. Эта модель состоит из 515 010 шестигранных элементов с однородным пространственным разрешением 300 мкм.

Рис. 1. Трехмерная модель предсердий человека.

( a ) Фронтальный и ( b) вид сзади. Цветные области показывают области с различной ориентацией волокон, проводимостью и/или электрофизиологической гетерогенностью.LAA и RAA: левый и правый придатки, PM: гребенчатые мышцы, BB: пучок Бахмана, CS: венечный синус, LPV и RPV: левая и правая легочные вены, SCV и ICV: верхняя и нижняя полые вены, CT: Crista terminalis и САН: Синоатриальный узел.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258313.g001

Распространение электричества

Распространение в сердечной ткани описывается монодоменным уравнением распространения электрического тока следующим образом: (4) где S v — отношение поверхность/объем, а D — тензор проводимости.Уравнение решалось численно методом конечных элементов в программе EMOS [18].

Протоколы стимуляции

После достижения стационарного состояния модели клеток предсердий была применена серия из 10 стимулов с базовой продолжительностью цикла 1000 мс. APD при 90% реполяризации (APD 90 ) и I CaL измеряли на 10 ударе. Протокол поперечного поля S1-S2 применялся в 2D-модели (прямоугольные импульсы длительностью 2 мс и амплитудой 6 мА).S1 представляет собой стимул, применяемый к левой границе ткани с целью создания плоской распространяющейся волны. Экстрастимулы S2 применялись в разное время во время фазы реполяризации S1. Этот протокол создает градиент рефрактерности к возбуждению с целью инициирования повторной активности. Время между S1 и S2 называется интервалом сцепления, а уязвимое окно оценивается как период времени, в течение которого можно создать стабильный повторный вход, поддерживаемый в течение не менее 2 секунд.

Стандартный протокол S1-S2 был применен в 3D-модели, где S1 соответствует симулированной стимуляции синуса в SAN, а S2 представляет собой эктопический фокус, применяемый с различными интервалами сцепления в фазе реполяризации S1, и он расположен в кавотрикуспидальном канале. перешеек рядом с венечным синусом. После наложения эктопического фокуса проводят 5-секундную симуляцию.

Электрограммы и доминирующая частота

Сигналы псевдоуниполярной электрограммы (ЭГМ) были записаны виртуальными электродами в положении 0.2 мм от поверхности модели. ЭГМ рассчитывается как внеклеточный потенциал ϕ e с применением приближения проводника большого объема: (5) где К (-0,0398) — константа, представляющая отношение внутриклеточной и внеклеточной проводимостей, — пространственный градиент трансмембранного потенциала, — расстояние от точки источника ( x’ , y’ , z’ ) до точки измерения ( x , y , z ) и dv – это разность объемов. ЭГМ в разных точках визуально осматривали, чтобы проанализировать их морфологию. Спектральный анализ ЭГМ проводили с применением полосового фильтра 40–250 Гц, выпрямления и ФНЧ на 20 Гц. Было получено дискретное преобразование Фурье, и доминирующая частота (DF) была идентифицирована как частота, соответствующая самому высокому пику спектра мощности.

Результаты

Физико-химическая характеристика

Морфологию и размер ПМ изучали с помощью СЭМ.На рис. 2а и 2б показаны СЭМ-микрофотографии ТЧ в одном из фильтров до процесса экстракции при разном увеличении. На микрофотографиях видны различные твердые частицы, прикрепленные к волокнам фильтра, в основном с полусферической морфологией. Кроме того, размер частиц на изображениях SEM был измерен с помощью программного обеспечения Image J. Частицы имеют размер D90 4,25 мкм с минимумом и максимумом 0,042 мкм и 9,7 мкм соответственно. Частицы ТЧ с аэродинамическим диаметром 10 мкм и менее (PM 10 ), 2.5 мкм или меньше (PM 2,5 ) и 0,1 мкм или меньше (PM 0,1 ) классифицируются как грубые, тонкие и ультратонкие соответственно [10]. Наши данные позволяют предположить, что размеры PM можно отнести к крупным (PM 10 ). Важно подчеркнуть, что многие из наблюдаемых частиц находятся в диапазоне размеров наиболее вредных ТЧ, размер которых составляет менее 2,5 мкм.

Химический состав твердых частиц был получен с помощью анализа ЭДС после процесса экстракции ТЧ (см. дополнительные данные S1).На рис. 3 показан спектр ЭДС PM, в котором можно наблюдать присутствие таких элементов, как углерод (C), кремний (Si), свинец (Pb), кальций (Ca) и железо (Fe).

В таблице 1 показано массовое процентное содержание (мас. %) элементов, обнаруженных в образце с помощью анализа ЭДС. Углерод, кремний и свинец являются наиболее распространенными элементами, присутствующими во всех образцах. Углерод связан с автомобильными, промышленными и бытовыми выбросами [19], кремний связан с отслоившимися фильтрующими волокнами после процесса промывки и отделить их от ПМ не представляется возможным; и свинец является одним из наиболее вредных тяжелых металлов, выделяемых транспортными средствами и промышленными источниками, поэтому он требует особого внимания [20]. Кроме того, присутствие кальция могло быть связано с существованием карьера, расположенного в 145 м от места отбора проб [21]. В анализе также было идентифицировано железо, так как его много в промышленных процессах промышленно развитых городов [22]. Кроме того, анализ, проведенный с помощью оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-OES), подтвердил наличие свинца с концентрацией 6940 нМ.

После экстракции РМ влажность, летучие вещества и элементарный углерод определяли с помощью ТГА.На рис. 4 представлены полученные данные, в которых идентифицированы два тепловых события. Во-первых, первоначальная потеря веса (57,64%) между 100°C и 440°C, что соответствует воде, адсорбированной материалом, и это также может быть связано с потерей летучих материалов, таких как разложение ископаемого топлива и смазочного масла. остатки от транспортных средств [23]. Второе термическое событие, около 462 ° C, показывает потерю веса 4,39%. Такая потеря веса связана с выделением элементарного углерода при неполном сгорании ископаемого топлива и сжигании биомассы [24]. Оставшаяся после анализа масса (37,97%) в основном связана с кремнием из фильтра и другими компонентами в виде Pb.

Влияние свинца на активность предсердий

Результаты характеристики PM показали высокие концентрации C, Si и Pb. Поскольку углеродсодержащие материалы широко изучены, а кремний в основном связан с фильтрующим материалом, для изучения его проаритмического действия на активность предсердий с помощью компьютерного моделирования был выбран Pb. На рис. 5 показано влияние различных концентраций Pb 2+ на предсердный потенциал действия (рис. 5а) и основные ионные токи (рис. 5б), кривые соответствуют результатам, полученным для концентраций с шагом 100 нМ для лучшего визуализация эффекта Pb 2+ .В отсутствие Pb 2+ (0 нМ) потенциал действия представляет собой ярко выраженную фазу плато (известную как форма купола) с APD 90 314 мс. Максимальный пик ионных токов составляет -422 пА для I CaL , 27 пА для быстродействующего калиевого тока (I Kr ), 247 пА для сверхбыстрого калиевого тока замедленного выпрямления (I Kur ) и -174 пА. pA для медленно активирующегося калиевого тока (I Ks ). Зависимый от ацетилхолина калиевый ток (I КАЧ ) и калиевый ток внутреннего выпрямления (I K1 ) имеют максимальные пики во время фазы плато потенциала действия, при 249 мс и 296 мс соответственно (принимая 0 мс за время). где начинается 10 -й такт).

Рис. 5. Предсердный потенциал действия и основные ионные токи при различных концентрациях Pb 2+ .

По мере увеличения концентрации Pb 2+ ( a ) потенциал действия теряет купол фазы плато и APD укорачивается; и ( b ) наблюдается понижение или/и смещения кривых основных ионных токов.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258313.g005

По мере увеличения концентрации Pb 2+ наблюдается снижение активности I CaL .Это влияние на кальциевый ток приводит к подавлению токов I Kr , I Kur и I Ks , а также к укорочению переходной длительности I КЧ и I K1 , что вызывает укорочение АПД и потеря купола фазы плато. При увеличении концентрации Pb 2+ наблюдалось значительное укорочение АПД (см. табл. 2). Когда была применена самая высокая концентрация Pb 2+ (300 нМ), максимальные пики I CaL , I Kr , I Kur и I Ks показали значения -174 пА, 6 пА, 225 пА. и 2 пА, что указывает на снижение на 59%, 78%, 9% и 80% соответственно; длительность переходных процессов I Kr и I K1 уменьшена до 109 мс и 99 мс (максимальные пики на 140 мс и 197 мс) соответственно; пики I Kr и I Ks также представляли короткие переходные процессы длительностью 120 мс и 69 мс; а APD 90 достиг значения 216 мс, что указывает на снижение на 31%.

В 2D-модели ткани предсердия человека скорость проводимости рассчитывалась во время применения стимула S1. Скорость проводимости, полученная в отсутствие Pb 2+ , составила 64,5 см/с, при увеличении концентрации Pb 2+ наблюдалось небольшое снижение скорости проводимости, достигающее значения 60,6 см/с (декремент 6%). при максимальной концентрации Pb 2+ (300 нМ). После применения протокола кросс-поля S1-S2 к 2D-модели было невозможно создать реентерабельную активность с использованием значений тестовых концентраций Pb 2+ менее 200 нМ (т.е., 175 нМ или ниже). Фронт волны, генерируемый S2, вращается сам по себе, но сталкивается со своим собственным рефрактерным хвостом (невозбудимой тканью) и гаснет, поскольку рефрактерный период больше, чем траектория вращения (рис. 6а). С другой стороны, когда мы применяли концентрации Pb 2+ , большие или равные 200 нМ, путь волнового фронта (имеющий более короткий рефрактерный период) сталкивается с возбудимой тканью, и его вращение продолжается само по себе, создавая стабильный возврат роторного типа в ткань.Для концентрации Pb 2+ 200 нМ роторы генерировались в интервалах связи S1-S2 от 209 мс до 211 мс, получая уязвимое окно в 3 мс. На рис. 6b показаны снимки напряжения на мембране при стабильном роторе, полученные при интервале связи 210 мс (половина уязвимого окна). По мере увеличения концентрации Pb 2+ уязвимое окно для повторного входа увеличивалось (см. Таблицу 2). Для самой высокой концентрации Pb 2+ (300 нМ) роторы генерировались в пределах интервалов сцепления S1-S2 от 192 мс до 206 мс, получая уязвимое окно в 15 мс.На рис. 6с показан стабильный ротор, полученный при интервале связи 199 мс (половина уязвимого окна). Наконечник возвратной волны вращается по круговой орбите в центре ткани. Стрелка на рисунке показывает направление вращения по часовой стрелке. На рис. 6г показаны три ЭГМ и их спектры, рассчитанные в точках, указанных на рис. 6в. Красные стрелки указывают последовательность активации волнового фронта повторного входа во время первого полного оборота. На ЭГМ видны одиночные потенциалы, указывающие на стабильную и регулярную активацию ткани предсердий.Такая морфологическая закономерность выражается в виде одиночного узкого пика ДФ 7,5 Гц по всей ткани предсердий, что характерно для тахикардий, поддерживаемых фокальной активностью или стабильным ре-энтри.

Рис. 6. Компьютерное моделирование в 2D-модели предсердия.

Моментальные снимки мембранного напряжения во время ( а ) волновой блокады при концентрации Pb 2+ 175 нМ, ( б)—(с ) стабильных входов роторного типа (кривые стрелки указывают направление вращения), полученные на муфте интервал половины уязвимого окна путем нанесения Pb 2+ в концентрациях 200 нМ и 300 нМ соответственно.( d ) ЭГМ и их спектры в трех выбранных точках (от 1 до 3 на рис. c), где красными стрелками обозначена последовательность активации повторного входа на его первом повороте. Отображается значение DF 7,5 Гц.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258313.g006

Применяя протокол S1-S2 к трехмерной модели предсердий человека, для концентраций Pb 2+ от 0 до 225 нМ предсердные аритмии не могут быть сгенерирован. Фронт волны S2, инициированный однонаправленным блоком с разными интервалами связи, распространяется через трикуспидальное кольцо. Однако, поскольку APD был недостаточно коротким, волновой фронт достигал рефрактерной ткани и исчезал (рис. 7а). Напротив, для более высоких концентраций Pb 2+ (250 нМ, 275 нМ и 300 нМ) наблюдались типичные эпизоды трепетания предсердий, поддерживаемые макро-ри-энтри через трехстворчатое кольцо в правом предсердии. По мере увеличения концентрации Pb 2+ уязвимое окно для повторного входа увеличивалось (см. Таблицу 2). На рис. 7b и дополнительном видео S1 показано типичное трепетание предсердий при применении концентрации Pb 2+ 250 нМ и S2 с интервалом связи 214 мс (половина уязвимого окна), где макро-ре-энтри представляет собой постоянный цикл в против часовой стрелки вокруг трехстворчатого кольца.Для самой высокой концентрации Pb 2+ (300 нМ) стабильные макро-повторные входы генерировались в пределах интервалов связи S1-S2 от 213 мс до 220 мс, получая уязвимое окно в 8 мс. На рис. 7c и дополнительном видео S2 показано типичное обратное трепетание предсердий, генерируемое с интервалом связи 216 мс (половина уязвимого окна), где волновой фронт распространялся в направлении против часовой стрелки вокруг кольца трехстворчатого клапана в начале моделирования, но затем, ретроградный стимул на дне правого предсердия вызвал изменение направления вращения. Такие события приводят к возникновению макровозврата, вращающегося по часовой стрелке вокруг кольца трехстворчатого клапана (см. белые стрелки на рис. 7с), который сохранялся в течение оставшейся части моделирования. Электрический импульс проходит вверх по правому предсердию от коронарного синуса и трехстворчатого клапана, активируя правое и левое предсердие с высокой частотой. Направление возвратной цепи также можно наблюдать при сравнении ЭГМ участков 1, 2 и 3 на рис. 7d (см. красные стрелки). Фронт макрорентрантной волны деполяризует остальную часть предсердий, включая заднюю стенку левого предсердия (участок 3 на рис. 7с) с характером активации один к одному.Длительность цикла этого аритмического паттерна была постоянной (< 200 мс) во всем предсердии, что характерно для трепетания предсердий. На ЭГМ, зарегистрированных в разных точках предсердий, обнаруживаются только одиночные потенциалы, демонстрирующие стабильную и регулярную активацию предсердий, что также является типичным признаком трепетания. Закономерность ЭГМ отражается в виде одного узкого пика ЗФ 6,0 Гц во всем спектре.

Рис. 7. Компьютерное моделирование в трехмерной модели человеческого предсердия.

Моментальные снимки мембранного напряжения, показывающие инициацию волнового фронта S2 однонаправленным блоком.Каждая панель изображает эволюцию распространения для различных концентраций Pb 2+ . Фронт волны распространяется через трехстворчатое кольцо, а затем ( a ) блокируется при столкновении с рефрактерной тканью для концентрации Pb 2+ 225 нМ; ( b ) вызывает типичное трепетание предсердий (изогнутые стрелки указывают направление вращения) для концентрации Pb 2+ 250 нМ; ( c ) вызывает типичное обратное трепетание предсердий для самой высокой концентрации Pb 2+ (300 нМ).( d ) ЭГМ и их спектры в трех выбранных точках (от 1 до 3 на рис. c). Последовательность активации флаттера указана красными стрелками. Отображается значение DF 6 Гц.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258313.g007

В таблице 2 обобщены основные результаты in silico, включая снижение APD 90 и скорости проводимости в процентных значениях, а также интервалы связи, уязвимые окна. и доминирующие частоты, полученные в результате двухмерного и трехмерного моделирования.Эти результаты соответствуют концентрациям Pb 2+ от 175 нМ до 300 нМ. Всего в 2D-модели был получен 41 ротор для концентраций Pb 2+ от 200 нМ до 300 нМ и 20 эпизодов трепетания в 3D-модели для концентраций от 250 нМ до 300 нМ. Во всех моделях увеличение уязвимости к повторному входу наблюдалось по мере увеличения концентрации Pb 2+ .

Обсуждение

Физико-химическая характеристика собранных ТЧ показала наличие полусферических частиц размером от 0.042 мкм и 9,7 мкм, где основным найденным металлическим элементом был Pb, поэтому он был выбран для изучения его влияния на активность предсердий. Наше моделирование в 2D- и 3D-моделях предсердий человека показало зависящий от концентрации проаритмический эффект Pb, выражающийся в укорочении APD и генерации повторных входов и трепетании предсердий при высоких концентрациях Pb.

Эпидемиологические исследования показали корреляцию между повышенной смертностью и приростом содержания ТЧ в воздухе, при этом рост смертности в основном связан с сердечно-сосудистыми заболеваниями [25–27].Показано, что длительное воздействие поллютантов снижает продолжительность жизни людей на несколько лет, а госпитализации по поводу сердечно-сосудистых заболеваний увеличиваются при высоких концентрациях поллютантов в окружающей среде [1]. Кроме того, сообщалось о более высокой вероятности появления сердечных аритмий и риске смертности 76%, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, после воздействия атмосферных загрязнителей [28,29]. Смерть обычно связана с ишемией, аритмиями и сердечной недостаточностью [30].Кратковременное воздействие ТЧ может иметь отношение к событиям, вызывающим инфаркт миокарда [26] и изменение частоты сердечных сокращений [31]. С другой стороны, длительное воздействие загрязнения воздуха ТЧ было связано с повышенным риском общей смертности и сердечно-сосудистых заболеваний [32]. Наши результаты подтверждают идею о том, что высокие концентрации токсичных веществ в атмосфере могут быть причиной увеличения смертности от сердечно-сосудистых заболеваний.

В нескольких исследованиях сообщалось об изменениях сердечной функции у животных, подвергшихся воздействию ТЧ, что дает информацию о механизмах токсичности ТЧ [33].Экспериментальное исследование на 32 крысах показало, что воздействие ТЧ в сочетании с остаточной масляной летучей золой вызывает преждевременные желудочковые и предсердные аритмии [34]. Исследование на 12 крысах, подвергшихся воздействию ТЧ через эндотрахеальную интубацию, выявило связь между сердечно-сосудистыми заболеваниями и воздействием ТЧ, при которых наблюдались преждевременные сокращения желудочков, желудочковая тахикардия и увеличение интервала PR и QT [35]. В другом исследовании на крысах, подвергшихся воздействию ТЧ, было описано увеличение уязвимости сердца к сердечным аритмиям с помощью анализа электрограмм [36]. Было проведено экспериментальное исследование со 152 собаками из разных городов Мексики: группа из 109 собак принадлежала к сильно загрязненным городам Мексики, а группа из 43 — к менее загрязненным городам. Результаты показали, что у группы, проживающей в городах с более низким уровнем загрязняющих веществ, сердечные аномалии отсутствуют или незначительны, в то время как у оставшейся группы были обнаружены изменения миокарда, включая апоптотические миоциты и тяжелые сосудистые изменения [37]. Последующее клиническое исследование было проведено у 176 пациентов с известными заболеваниями сердца в течение в среднем 1.9 лет. В исследовании сделан вывод, что ПМ является острым триггером фибрилляции предсердий [28].

Высокие концентрации Pb, полученные в результате физико-химической характеристики PM 10 , согласуются с исследованиями, показывающими высокую концентрацию Pb в атмосфере со средним значением PM 10 540 нг/м 3 [38], что превышает качество воздуха стандарт Pb (200 нг/м 3 ), рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения. Фабрики и транспортные средства являются крупными источниками ТЧ в городе, предыдущее исследование показывает, что в течение 2015 года фабрики выбрасывали 56 кг Pb и 144 кг.9 тонн ПМ 10 [39]. Кроме того, у значительной части транспортных средств в городе наблюдается значительное технологическое отставание двигателей, что способствует выбросу ТЧ [40]. Было показано, что Pb является наиболее опасным тяжелым металлом, способным оказывать вредное воздействие на человека [41]. Воздействие Pb вызывает серьезные физиологические эффекты даже при низких уровнях воздействия [42] и связано с повышением артериального давления, инфарктом миокарда и смертностью от инсульта [43]. Наши результаты in-silico показали, что Pb 2+ блокирует ток I CaL в большей части по мере увеличения концентрации Pb 2+ , продлевая свое действие во времени за счет сокращения APD, что согласуется с экспериментальными исследованиями. .О блокаде кальциевых каналов свинцом сообщалось и в других типах клеток [44,45]. В сердечной ткани исследование желудочковых миоцитов крыс показало, что Pb 2+ блокирует кальциевые каналы L-типа [16]. Однако авторы утверждают, что основной механизм до конца не изучен. Феррейра де Маттос и др. [46] в изолированных кардиомиоцитах и ​​изолированных сердцах морских свинок сообщили, что Pb был кардиотоксичен и снижал сократимость сердца, делая сердце склонным к аритмиям. Частично это было связано с эффектами внеклеточного свинца при блокировании токов кальция через Cav1.2 канала. Другое исследование с желудочковым миокардом крыс предполагает, что однократное введение Pb 2+ снижает сократительную способность миокарда. При таком воздействии Pb 2+ снижает сарколемический приток кальция и активность АТФазы миозина, что было экспериментально показано [47].

В этом исследовании было обнаружено в общей сложности 41 стабильный ротор в 2D-модели для концентраций Pb 2+ от 200 до 300 нМ и 20 эпизодов трепетания в 3D-модели для концентраций от 250 до 300 нМ. В обоих случаях наблюдалось увеличение уязвимости к повторному входу по мере увеличения концентрации Pb 2+ . Широко известно, что роторы являются важными механизмами, поддерживающими предсердные аритмии [48,49]. Кроме того, типичное трепетание предсердий представляет собой аритмию с хорошо известным реципрокным механизмом и относительно часто встречается в клинической практике [50,51]. Различие, наблюдаемое между значениями концентрации Pb 2+ , которые приводят к устойчивым повторным входам, и различиями в уязвимых окнах и доминирующих частотах, можно объяснить тем, что 2D-модель представляет собой упрощенную изотропную и электрофизиологически однородную область, тогда как 3D-модель представляет собой очень детализированную и реалистичную модель с электрофизиологической неоднородностью, с секторной анизотропией и проводимостью.Кроме того, протоколы стимуляции для генерации повторных входов, применяемые к обеим моделям, различаются по своим структурным характеристикам, что приводит к инициации различных аритмических эпизодов. Таким образом, результаты, полученные в наших 2D- и 3D-моделировании, связанные с укорочением APD, небольшим снижением скорости проводимости, генерацией аритмических механизмов (роторов и трепетаний) и более длинными уязвимыми окнами, предполагают зависимый от концентрации проаритмический эффект Pb как присутствующего компонента. в загрязнении атмосферы.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью раскрыть кардиопатологические механизмы, запускаемые загрязняющими веществами ТЧ, в частности влияние свинца на ткани предсердий. Исследования in silico могут способствовать лучшему пониманию механизмов, с помощью которых ТЧ оказывают нездоровое воздействие на сердечную ткань, способствуя сердечным заболеваниям, таким как аритмии.

Ограничения

Одним из основных ограничений при определении характеристик ТЧ было достижение распутывания частиц фильтра. Эта проблема была решена с помощью метода Сокслета, при котором фильтры многократно промывают горячим растворителем для полного удаления частиц. Кроме того, проблемой могла быть неоднородность выборки, во избежание этой ошибки анализ проводился в течение четырех дней.

Наше исследование in silico имеет некоторые методологические ограничения: из-за отсутствия данных исследований предсердных миоцитов в нашей формулировке используются значения IC 50 из исследований желудочковых миоцитов. Оценку влияния Pb 2+ на потенциал действия и на генерацию повторных входов в 2D- и 3D-моделях проводили путем тестирования концентраций от 0 до 300 нМ с шагом приращения 25 нМ.Такое значение рассматривалось, поскольку изменения потенциала действия не превышают 5% между концентрациями, однако потребуются дополнительные исследования с использованием других тестовых значений и более высоких концентраций. Кроме того, генерация спиральных волн оценивалась при изменении концентрации Pb 2+ и интервала связывания. В будущей работе можно было бы оценить изменения начальных условий или параметров модели и их влияние на вероятность генерации спиральной волны. Что касается протокола S1-S2, конфигурация стимула S2, принятая в этой работе, не является уникальным вариантом. Различные конфигурации стимула S2 в 2D- и 3D-моделях могут вызывать другие типы повторных входов, такие как повторные входы в виде восьмерки в 2D-модели или эпизоды тахикардии или мерцательной аритмии в 3D-модели. Будущие исследования могли бы оценить результирующую динамику при различных настройках дополнительных стимулов S2.

Заключение

В этой работе собранный PM 10 был физико-химически охарактеризован.Pb оказался наиболее распространенным металлическим элементом, присутствующим в собранных образцах. Более того, моделирование в 2D- и 3D-моделях предсердий человека в нормальных электрофизиологических условиях показало, что высокие концентрации Pb приводят к укорочению APD, механизмам реентри и трепетанию предсердий. Эти особенности предполагают, что Pb оказывает соответствующее проаритмическое действие в предсердиях. Дальнейшие вычислительные исследования могут способствовать лучшему пониманию механизмов, с помощью которых загрязнители воздуха вызывают сердечные аритмии.

Каталожные номера

  1. 1. Программа ООН по окружающей среде. Ежегодник ЮНЕП, 2014 г. Новые проблемы в нашей глобальной среде. Найроби: Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде; 2014.
  2. 2. Коэн А.Дж., Брауэр М., Бернетт Р., Андерсон Х.Р., Фростад Дж., Эстеп К. и соавт. Оценки и 25-летние тенденции глобального бремени болезней, связанных с загрязнением атмосферного воздуха: анализ данных исследования глобального бремени болезней 2015 года. Lancet. 2017; 389: 1907–1918.пмид:28408086
  3. 3. Бернетт Р.Т., Какмак С., Брук Дж.Р., Кревски Д. Роль размера частиц и химического состава в связи между летним загрязнением атмосферного воздуха и госпитализацией по поводу кардиореспираторных заболеваний. Перспектива охраны окружающей среды. 1997; 105: 614–620. пмид:9288496
  4. 4. EPA-Агентство по охране окружающей среды США. Применение или внедрение стандартов твердых частиц (ТЧ). 2017.
  5. 5. Келли Ф.Дж., Фассел Дж.К. Загрязнение воздуха и здоровье населения: возникающие опасности и более глубокое понимание рисков.Здоровье окружающей среды Geochem. 2015; 37: 631–649. пмид:26040976
  6. 6. ВОЗ. Качество окружающего (наружного) воздуха и здоровье. 2018.
  7. 7. Коста Д.Л., Дреер К.Л. Биодоступные переходные металлы в твердых частицах опосредуют сердечно-легочные повреждения в моделях здоровых и ослабленных животных. Перспектива охраны окружающей среды. 1997; 105 Приложение: 1053–60. пмид:9400700
  8. 8. Джайшанкар М., Цетен Т., Анбалаган Н., Мэтью Б.Б., Берегоуда К.Н. Токсичность, механизм действия и воздействие на здоровье некоторых тяжелых металлов.Междисциплинарный токсикол. 2014;7: 60–72. пмид:26109881
  9. 9. Ян А.Т., Азам М., Сиддики К., Али А., Чой И., Хак К.М.Р. Тяжелые металлы и здоровье человека: механистическое понимание токсичности и противозащитной системы антиоксидантов. Int J Mol Sci. 2015;16: 29592. pmid:266

  10. 10. Неммар А., Холм Дж. А., Росас И., Шварце П. Е., Альфаро-Морено Э. Последние достижения в области токсикологии твердых частиц и наночастиц: обзор исследований in vivo и in vitro. Биомед Рез Инт.2013; 2013: 1–22. пмид:23865044
  11. 11. Агентство по охране окружающей среды США. Сборник методов определения неорганических соединений в атмосферном воздухе. Агентство Environ Prot. 1999.
  12. 12. Масих А., Саини Р., Сингхви Р., Танеджа А. Концентрации, источники и профили воздействия полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в твердых частицах (PM10) в северной центральной части Индии. Оценка окружающей среды. 2010; 163: 421–431. пмид:19319481
  13. 13.Мустафи Н.Н., Рейн Р.Р., Джеймс Б. Характеристика твердых частиц в выхлопных газах двухтопливного двигателя методами TGA, XPS и Raman. Технология аэрозолей. 2010; 44: 954–963.
  14. 14. Куртеманш М., Рамирес Р.Дж. , Наттел С. Ионные механизмы, лежащие в основе свойств потенциала предсердного действия человека: выводы из математической модели. Am J Physiol. 1998; 275: h401–h421. пмид:9688927
  15. 15. Кнеллер Дж., Зоу Р., Вигмонд Э.Дж., Ван З., Леон Л.Дж., Наттел С. Холинергическая фибрилляция предсердий в компьютерной модели двумерного листа собачьих предсердных клеток с реалистичными ионными свойствами.Цирк рез. 2002; 90: Е73–Е87. пмид:12016272
  16. 16. Бернал Дж., Ли Дж., Криббс Л.Л., Перес-Рейес Э. Полное реверсирование блока Pb++ каналов Ca++ L-типа требует лечения антидотами тяжелых металлов. J Pharmacol Exp Ther. 1997; 282: 172–180. пмид:9223552
  17. 17. Тобон С., Руис-Вилла С., Хайденрайх Э., Ромеро Л., Хорнеро Ф., Саиз Дж. Трехмерная модель человеческого предсердия с ориентацией волокон. Взаимосвязь электрограмм и паттернов аритмической активации. Кабла А.Дж., редактор.ПЛОС Один. 2013;8: e50883. пмид:23408928
  18. 18. Хайденрайх Э. А., Ферреро Дж.М., Добларе М., Родригес Дж.Ф. Адаптивные макроконечные элементы для численного решения однодоменных уравнений в электрофизиологии сердца. Энн Биомед Инж. 2010; 38: 2331–2345. пмид:20238165
  19. 19. Jandacka D, Durcanska D, Bujdos M. Вклад дорожного движения в твердые частицы и металлы в загрязнении воздуха вблизи городской дороги. Transp Res Part D Transp Environ.2017; 50: 397–408.
  20. 20. Тонг С., Ширндинг Ю.Е. Фон, Прапамонтол Т. Тонг С. и др. Воздействие свинца в окружающей среде — проблема общественного здравоохранения глобального масштаба. 2012; 78: 5–10.
  21. 21. Блувштейн Н., Марер Ю., Сандлер А., Рютво Г. Оценка воздействия известнякового карьера на взвешенную и скопившуюся пыль. Атмос Окружающая среда. 2011; 45: 1732–1739.
  22. 22. Валотто Г., Рампаццо Г., Визин Ф., Гонелла Ф., Каттаруцца Э., Глисенти А. и др. Параметры окружающей среды и дорожного движения, влияющие на состав дорожной пыли: подход, основанный на применении нескольких методов, применен в районе Венеции. Атмос Окружающая среда. 2015; 122: 596–608.
  23. 23. Чиен Ю, Лу М, Чай М, Борео Ф.Дж. Характеристика биодизеля и твердых частиц биодизеля методами ТГ, ТГ-МС и FTIR. Энергия и топливо. 2009; 23: 202–206.
  24. 24. Шауэр Дж. Оценка элементарного углерода как маркера твердых частиц дизельного топлива. Expo Anal Environ Epidemiol. 2003; 13: 443–453. пмид:14603345
  25. 25. Докери Д.В. Эпидемиологические доказательства сердечно-сосудистых последствий загрязнения воздуха твердыми частицами.Перспектива охраны окружающей среды. 2001; 109 Приложение: 483–6.
  26. 26. Питерс А., Докери Д.В., Мюллер Дж.Е., Миттлман М.А. Повышенное загрязнение воздуха твердыми частицами и провоцирование инфаркта миокарда. Тираж. 2001; 103: 2810–2815. пмид:11401937
  27. 27. Гланц С.А. Загрязнение воздуха как причина сердечно-сосудистых заболеваний. Время действовать. J Am Coll Кардиол. 2002; 39: 943–945. пмид:11897433
  28. 28. Link MS, Luttmann-Gibson H, Schwartz J, Mittleman MA, Wessler B, Gold DR, et al.Острое воздействие загрязнения воздуха вызывает мерцательную аритмию. J Am Coll Кардиол. 2013; 62: 816–825. пмид: 23770178
  29. 29. Миллер К.А., Сисковик Д.С., Шеппард Л., Шеперд К., Салливан Дж.Х., Андерсон Г.Л. и соавт. Длительное воздействие загрязнения воздуха и частота сердечно-сосудистых заболеваний у женщин. N Engl J Med. 2007; 356: 447–458. пмид:17267905
  30. 30. Брук Р.Д., Франклин Б., Касио В., Хонг Ю., Ховард Г., Липсетт М. и др. Загрязнение воздуха и сердечно-сосудистые заболевания. Тираж.2004; 109: 2655–2671. пмид:15173049
  31. 31. Гордон Т., Надзиейко С., Шлезингер Р., Чи Чен Л. Легочные и сердечно-сосудистые эффекты острого воздействия концентрированных твердых частиц окружающей среды на крыс. Токсикол Летт. 1998; 96–97: 285–288. пмид:9820679
  32. 32. Thurston GD, Ahn J, Cromar KR, Shao Y, Reynolds HR, Jerrett M, et al. Воздействие загрязнения воздуха твердыми частицами и смертность в диете NIH-AARP и когорте здоровья. Перспектива охраны окружающей среды.2016; 124: 484–490. пмид:26370657
  33. 33. Уоткинсон В.П., Кампен М.Дж., Нолан Дж.П., Коста Д.Л. Сердечно-сосудистые и системные реакции на вдыхаемые загрязняющие вещества у грызунов: воздействие озона и твердых частиц. Перспектива охраны окружающей среды. 2001; 109: 539–546. пмид:11544160
  34. 34. Уоткинсон В.П., Кампен М.Дж., Коста Д.Л. Индукция сердечной аритмии после воздействия частиц остаточной нефтяной летучей золы на модели легочной гипертензии у грызунов. Токсикол науч. 1998; 41: 209–216. пмид:9520357
  35. 35.Kim JB, Kim C, Choi E, Park S, Park H, Pak HN и др. Загрязнение воздуха твердыми частицами вызывает аритмию за счет окислительного стресса и активации кальциевой кальмодулинкиназы II. Toxicol Appl Pharmacol. 2012; 259: 66–73. пмид:22197715
  36. 36. Хазари М.С., Хайкал-Коутс Н., Уинсетт Д. В., Кранц К.Т., Кинг С., Коста Д.Л. и др. TRPA1 и симпатическая активация способствуют повышенному риску триггерных сердечных аритмий у гипертензивных крыс, подвергшихся воздействию дизельного выхлопа. Перспектива охраны окружающей среды.2011; 119: 951–957. пмид:21377951
  37. 37. Кальдеро Л., Карсон Дж., Корен Х.С., Девлин Р.Б. Собаки как дозорные виды для оценки хронического воздействия загрязнителей воздуха: Часть 2. Сердечная патология. Токсикол науч. 2001; 61: 356–367.
  38. 38. Каро Д.Н., Урибе Л.Ф. Оценка концентрации металлов, содержащихся в материалах, вдыхаемых вдыхаемыми, и су incidencia sobre ambientes intra-extra murales en dos localidades в Боготе и других городах, находящихся в местах, предшествующих загрязнению атмосферы.Университет де ла Саль. 2008.
  39. 39. Васкес Э., Торо М.В., Ролдан Дж.К., Гонсалес М.И., Харамильо М.Л., Аркос О.Ф. и др. Inventario de emisiones atmosféricas del Valle de Aburrá, актуализация 2015 г. Медельин; 2017.
  40. 40. Мартинес-Анхель JD. Movilidad motorizada, Impacto Ambiental, Alternativas y Perspectivas Futuras: рассмотрите вопросы, касающиеся района Метрополитана-дель-Валье-де-Абурра. Преподобный Салуд Публика. 2018; 20: 126–131.
  41. 41. Всемирная организация здоровья.Отравление свинцом и здоровье. 2018.
  42. 42. Вани А.Л., Ара А., Усмани Дж.А. Токсичность свинца: обзор. Междисциплинарный токсикол. 2015;8: 55. pmid:27486361
  43. 43. Лим Ю.Х., Бэ Х.Дж., Йи С.М., Пак Э., Ли Б.И., Хонг Ю.К. Сосудистая и сердечная вегетативная функция и составляющие PM2.5 у пожилых людей: продольное исследование. Научная общая среда. 2017; 607–608: 847–854. пмид:28711846
  44. 44. Атчисон В.Д. Влияние токсичных загрязнителей окружающей среды на функцию потенциалзависимых кальциевых каналов: от прошлого к настоящему.J Биоэнергетическая биомембрана. 2003; 35: 507–532. пмид:15000519
  45. 45. Пэн С., Хаджела Р. К., Атчисон В.Д. Характеристики блокирования с помощью Pb 2+ функции человеческих нейрональных каналов L-, N- и R-типа Ca 2+ , транзиторно экспрессируемых в клетках эмбриональной почки человека 293. Мол Фармакол. 2002; 62: 1418–1430. пмид:12435810
  46. 46. Феррейра де Маттос Г., Коста С., Савио Ф., Алонсо М., Николсон Г.Л. Отравление свинцом: острое воздействие на сердце ионов свинца способствует изменению сердечной функции и Cav1.2 ионных канала. Biophys Rev. 2017; 9: 807–825. пмид:28836190
  47. 47. Вассалло Д.В., Лебарш Э.К., Морейра К.М., Виггерс Г.А., Стефанон И. Свинец снижает развитие напряжения и активность АТФазы миозина в миокарде правого желудочка крысы. Бразильский J Med Biol Res. 2008; 41: 789–795. пмид:18820769
  48. 48. Наттел С., Добрев Д. Споры о механизмах мерцательной аритмии. Цирк рез. 2017; 120: 1396–1398. пмид:28450363
  49. 49. Гиллем М.С., Климент А.М., Родриго М., Фернандес-Авиле Ф., Атиенса Ф. , Беренфельд О.Наличие и стабильность роторов при мерцательной аритмии: доказательства и терапевтические последствия. Кардиовасц Рез. 2016; 109: 480–492. пмид: 26786157
  50. 50. Косио ФГ. Трепетание предсердий, типичное и атипичное: обзор. Arrhythmia Electrophysiol Rev. 2017; 6: 55. pmid:28835836
  51. 51. Леонелли Ф., Баглиани Г., Бориани Г., Паделетти Л. Аритмии, возникающие в предсердиях. Карта Электрофизиол клин. 2017;9: 383–409. пмид: 28838547

%PDF-1.7 % 1938 0 ОБЖ > эндообъект внешняя ссылка 1938 440 0000000016 00000 н 0000015512 00000 н 0000015749 00000 н 0000015787 00000 н 0000016214 00000 н 0000016783 00000 н 0000017331 00000 н 0000017370 00000 н 0000017930 00000 н 0000018045 00000 н 0000018316 00000 н 0000018585 00000 н 0000019197 00000 н 0000019936 00000 н 0000022587 00000 н 0000035317 00000 н 0000035435 00000 н 0000035550 00000 н 0000035574 00000 н 0000035653 00000 н 0000035729 00000 н 0000035922 00000 н 0000036208 00000 н 0000036277 00000 н 0000036396 00000 н 0000036521 00000 н 0000036646 00000 н 0000036763 00000 н 0000036878 00000 н 0000037005 00000 н 0000050561 00000 н 0000050618 00000 н 0000050667 00000 н 0000050781 00000 н 0000052455 00000 н 0000054129 00000 н 0000054441 00000 н 0000054517 00000 н 0000054616 00000 н 0000054814 00000 н 0000055044 00000 н 0000055143 00000 н 0000055339 00000 н 0000055530 00000 н 0000055719 00000 н 0000055910 00000 н 0000056101 00000 н 0000056291 00000 н 0000056480 00000 н 0000056667 00000 н 0000056856 00000 н 0000057045 00000 н 0000057233 00000 н 0000057427 00000 н 0000057816 00000 н 0000057915 00000 н 0000058107 00000 н 0000058300 00000 н 0000058491 00000 н 0000058692 00000 н 0000059081 00000 н 0000059180 00000 н 0000059379 00000 н 0000059580 00000 н 0000059779 00000 н 0000059975 00000 н 0000060169 00000 н 0000060366 00000 н 0000060561 00000 н 0000060759 00000 н 0000060955 00000 н 0000061151 00000 н 0000061345 00000 н 0000061541 00000 н 0000061735 00000 н 0000061937 00000 н 0000062137 00000 н 0000062338 00000 н 0000062529 00000 н 0000062728 00000 н 0000062917 00000 н 0000063117 00000 н 0000063308 00000 н 0000063506 00000 н 0000063695 00000 н 0000063886 00000 н 0000064089 00000 н 0000064278 00000 н 0000064479 00000 н 0000064559 00000 н 0000064658 00000 н 0000064861 00000 н 0000064960 00000 н 0000065161 00000 н 0000065357 00000 н 0000065558 00000 н 0000065752 00000 н 0000065951 00000 н 0000066159 00000 н 0000066365 00000 н 0000066445 00000 н 0000066544 00000 н 0000066747 00000 н 0000066948 00000 н 0000067028 00000 н 0000067127 00000 н 0000067319 00000 н 0000067708 00000 н 0000067807 00000 н 0000067997 00000 н 0000068190 00000 н 0000068381 00000 н 0000068572 00000 н 0000068761 00000 н 0000068953 00000 н 0000069146 00000 н 0000069339 00000 н 0000069532 00000 н 0000069725 00000 н 0000069915 00000 н 0000070106 00000 н 0000070297 00000 н 0000070488 00000 н 0000070679 00000 н 0000070872 00000 н 0000071063 00000 н 0000071087 00000 н 0000071166 00000 н 0000071242 00000 н 0000071318 00000 н 0000099709 00000 н 0000099994 00000 н 0000100279 00000 н 0000100423 00000 н 0000100504 00000 н 0000100625 00000 н 0000100649 00000 н 0000100728 00000 н 0000100804 00000 н 0000128939 00000 н 0000129260 00000 н 0000129404 00000 н 0000129485 00000 н 0000129604 00000 н 0000129628 00000 н 0000129707 00000 н 0000129783 00000 н 0000156584 00000 н 0000156904 00000 н 0000157048 00000 н 0000157129 00000 н 0000157248 00000 н 0000157272 00000 н 0000157351 00000 н 0000157427 00000 н 00001 00000 н 00001 00000 н 00001 00000 н 00001 00000 н 00001 00000 н 00001 00000 н 00001 00000 н 00001 00000 н 0000222052 00000 н 0000222373 00000 н 0000222517 00000 н 0000222598 00000 н 0000222717 00000 н 0000222741 00000 н 0000222820 00000 н 0000222896 00000 н 0000250457 00000 н 0000250741 00000 н 0000250885 00000 н 0000250966 00000 н 0000251087 00000 н 0000251111 00000 н 0000251190 00000 н 0000251266 00000 н 0000279219 00000 н 0000279502 00000 н 0000279646 00000 н 0000279727 00000 н 0000279848 00000 н 0000279872 00000 н 0000279951 00000 н 0000280027 00000 н 0000306890 00000 н 0000307174 00000 н 0000307318 00000 н 0000307399 00000 н 0000307520 00000 н 0000360483 00000 н 0000360524 00000 н 0000360601 00000 н 0000360633 00000 н 0000360710 00000 н 0000361036 00000 н 0000361105 00000 н 0000361223 00000 н 0000361604 00000 н 0000361681 00000 н 0000361705 00000 н 0000361784 00000 н 0000362125 00000 н 0000362194 00000 н 0000362313 00000 н 0000362709 00000 н 0000362786 00000 н 0000362810 00000 н 0000362889 00000 н 0000363260 00000 н 0000363329 00000 н 0000363448 00000 н 0000363472 00000 н 0000363551 00000 н 0000363925 00000 н 0000363994 00000 н 0000364113 00000 н 0000364137 00000 н 0000364216 00000 н 0000364587 00000 н 0000364656 00000 н 0000364775 00000 н 0000364799 00000 н 0000364878 00000 н 0000365251 00000 н 0000365320 00000 н 0000365439 00000 н 0000365463 00000 н 0000365542 00000 н 0000365916 00000 н 0000365985 00000 н 0000366104 00000 н 0000366859 00000 н 0000366936 00000 н 0000366960 00000 н 0000367039 00000 н 0000367382 00000 н 0000367451 00000 н 0000367570 00000 н 0000367955 00000 н 0000368032 00000 н 0000368056 00000 н 0000368135 00000 н 0000368480 00000 н 0000368549 00000 н 0000368668 00000 н 0000369051 00000 н 0000369128 00000 н 0000369205 00000 н 0000369229 00000 н 0000369308 00000 н 0000369654 00000 н 0000369723 00000 н 0000369842 00000 н 0000370276 00000 н 0000370353 00000 н 0000370377 00000 н 0000370456 00000 н 0000370803 00000 н 0000370872 00000 н 0000370991 00000 н 0000371420 00000 н 0000371759 00000 н 0000371836 00000 н 0000371913 00000 н 0000371937 00000 н 0000372016 00000 н 0000372363 00000 н 0000372432 00000 н 0000372551 00000 н 0000372977 00000 н 0000373054 00000 н 0000373078 00000 н 0000373157 00000 н 0000373503 00000 н 0000373572 00000 н 0000373691 00000 н 0000374122 00000 н 0000374462 00000 н 0000374539 00000 н 0000374616 00000 н 0000374640 00000 н 0000374719 00000 н 0000375066 00000 н 0000375135 00000 н 0000375254 00000 н 0000375688 00000 н 0000375765 00000 н 0000375789 00000 н 0000375868 00000 н 0000376215 00000 н 0000376284 00000 н 0000376403 00000 н 0000376836 00000 н 0000377177 00000 н 0000377254 00000 н 0000377331 00000 н 0000377355 00000 н 0000377434 00000 н 0000377781 00000 н 0000377850 00000 н 0000377969 00000 н 0000378404 00000 н 0000378481 00000 н 0000378505 00000 н 0000378584 00000 н 0000378930 00000 н 0000378999 00000 н 0000379118 00000 н 0000379549 00000 н 0000379889 00000 н 0000379966 00000 н 0000379990 00000 н 0000380069 00000 н 0000380414 00000 н 0000380483 00000 н 0000380602 00000 н 0000380626 00000 н 0000380705 00000 н 0000381051 00000 н 0000381120 00000 н 0000381239 00000 н 0000381799 00000 н 0000381876 00000 н 0000381900 00000 н 0000381979 00000 н 0000382325 00000 н 0000382394 00000 н 0000382513 00000 н 0000382537 00000 н 0000382616 00000 н 0000382962 00000 н 0000383031 00000 н 0000383150 00000 н 0000383715 00000 н 0000383792 00000 н 0000383816 00000 н 0000383895 00000 н 0000384241 00000 н 0000384310 00000 н 0000384429 00000 н 0000384453 00000 н 0000384532 00000 н 0000384878 00000 н 0000384947 00000 н 0000385066 00000 н 0000385629 00000 н 0000385706 00000 н 0000385730 00000 н 0000385809 00000 н 0000386159 00000 н 0000386228 00000 н 0000386347 00000 н 0000386749 00000 н 0000386826 00000 н 0000386850 00000 н 0000386929 00000 н 0000387277 00000 н 0000387346 00000 н 0000387465 00000 н 0000387489 00000 н 0000387568 00000 н 0000387913 00000 н 0000387982 00000 н 0000388101 00000 н 0000388663 00000 н 0000388740 00000 н 0000388764 00000 н 0000388843 00000 н 0000389189 00000 н 0000389258 00000 н 0000389377 00000 н 0000389783 00000 н 0000389860 00000 н 0000389884 00000 н 0000389963 00000 н 00003 00000 н 00003 00000 н 00003 00000 н 00003 00000 н 00003

  • 00000 н 00003
  • 00000 н 00003

    00000 н 00003

    00000 н 0000391499 00000 н 0000391618 00000 н 0000392051 00000 н 0000392128 00000 н 0000392152 00000 н 0000392231 00000 н 0000392579 00000 н 0000392648 00000 н 0000392767 00000 н 0000393156 00000 н 0000393233 00000 н 0000393257 00000 н 0000393336 00000 н 0000393710 00000 н 0000393779 00000 н 0000393898 00000 н 0000394304 00000 н 0000394381 00000 н 0000394405 00000 н 0000394484 00000 н 0000394831 00000 н 0000394900 00000 н 0000395019 00000 н 0000395043 00000 н 0000395122 00000 н 0000395469 00000 н 0000395538 00000 н 0000395657 00000 н 0000395681 00000 н 0000395760 00000 н 0000396107 00000 н 0000396176 00000 н 0000396295 00000 н 0000396319 00000 н 0000396398 00000 н 0000396745 00000 н 0000396814 00000 н 0000396933 00000 н 0000396957 00000 н 0000397036 00000 н 0000397382 00000 н 0000397451 00000 н 0000397570 00000 н 0000398210 00000 н 0000398287 00000 н 0000398311 00000 н 0000398390 00000 н 0000398737 00000 н 0000398806 00000 н 0000398925 00000 н 0000399312 00000 н 0000402161 00000 н 0000540940 00000 н 0000009096 00000 н трейлер ]/предыдущая 6859509>> startxref 0 %%EOF 2377 0 объект >поток час[ TTם1̀*[email protected] 5τ*&wk Hq3#aTL-IS*’ێi»hiZCX*QRLEL7{oFsٗyq/ҕ!B24 yI(!9 D/@GSCj!0(mDHEj4`\de~[Og-MΈF2(+37Gԁ@9Mw9KεK s(50t. ȖXŏq쌛˴sxq

    Будущие климатические факторы и их влияние на компоненты PM10 в Европе и Средиземном море

    Aksoyoglu, S., Ciarelli, G., El-Haddad, I., Baltensperger, U., и Прево, ASH: Вторичные неорганические аэрозоли в Европе: источники и значительное влияние биогенных выбросов ЛОС, особенно на аммоний нитраты, атм. хим. Phys., 17, 7757–7773, https://doi.org/10.5194/acp-17-7757-2017, 2017. 

    Аманн М., Климонт З. и Вагнер Ф.: Региональные и глобальные выбросы в атмосферу Загрязнители: последние тенденции и сценарии будущего, Annu.Преподобный Env. Ресурс., 38, оф. 31–55, https://doi.org/10.1146/annurev-environ-052912-173303, 2013. 

    Андерсон, Дж. О., Тундийил, Дж. Г., и Столбах, А.: Clearing the Air: A Обзор влияния загрязнения воздуха твердыми частицами на здоровье человека, Дж. Мед. Toxicol., 8, 166–175, https://doi.org/10.1007/s13181-011-0203-1, 2012. 

    Арино О., Бишерон П., Ачард Ф., Латам Дж., Витт Р. и Вебер Дж.: Globcover: Самый подробный портрет Земли, Eur. Сп. Агентство Булл., 36, 24–31, 2008 г.

    Арнет, А., Миллер, П.А., Шольце, М., Хиклер, Т., Шургерс, Г., Смит, B., и Prentice, I.C.: CO 2 ингибирование глобального земного выбросы изопрена: потенциальные последствия для химии атмосферы, Геофиз. Рез. Lett., 34, L18813, https://doi.org/10.1029/2007GL030615, 2007. 

    Bessagnet, B., Menut, L., Curci, G., Hodzic, A., Guillaume, B., Liousse, С., Мухтар, С., Пун, Б., Сеньор, К., и Шульц, М.: Региональное моделирование углеродсодержащие аэрозоли над Европой – акцент на вторичных органических аэрозолях, Дж.Атмос. Chem., 61, 175–202, https://doi.org/10.1007/s10874-009-9129-2, 2008. 

    Carvalho, A., Monteiro, A., Solman, S., Miranda, AI, и Боррего, К.: Климатические изменения качества воздуха в Европе к концу 21 века века, с особым упором на Португалию, Environ. науч. Политики, 13, 445–458, https://doi.org/10.1016/J.ENVSCI.2010.05.001, 2010. 

    Ciarelli, G., Theobald, M.R., Vivanco, M.G., Beekmann, M., Aas, W. , Андерссон К., Бергстрём Р., Мандерс-Грот А., Кувидат Ф., Мирча, М., Цыро С., Фагерли Х., Мар К., Раффорт В., Рустан Ю., Пай М.-Т., Шаап М., Краненбург Р., Адани М., Бриганти Г., Каппеллетти А., Д’Исидоро М., Кувелье К., Чолакян А., Бессанье Б., Винд П. и Колетт, А.: Тенденции неорганических и органических аэрозолей и газов-предшественников в Европа: результаты мультимодельного эксперимента EURODELTA в течение 1990–2010 гг., Geosci. Модель Дев. Обсудить., https://doi.org/10.5194/gmd-2019-70, в обзор, 2019. 

    Чолакян А., Бикманн, М., Колетт, А., Колл, И., Сиур, Г., Скиар, Дж., Маршан Н., Кувида Ф., Пей Ж., Грос В., Соваж С., Мишу В., Селлегри К., Коломб А., Сартеле К., Лэнгли ДеВитт Х., Эльзер М., Прево, А.С.Х., Сидат, С. и Дюлак, Ф.: Моделирование тонкодисперсных органических аэрозолей в районе западного Средиземноморья летом ChArMEx 2013 г. кампания, Атмос. хим. Phys., 18, 7287–7312, https://doi.org/10.5194/acp-18-7287-2018, 2018. 

    Колетт, А., Бессанье, Б., Вотар, Р., Шопа, С. , Рао С., Шухт С., Климон З., Мену Л., Клен Г., Меле Ф., Курчи Г. и Руил Л.: Европейская атмосфера в 2050 году, региональное качество воздуха и климатическая перспектива по сценариям CMIP5 Atmos. хим. Phys., 13, 7451–7471, https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013, 2013. 

    Колетт, А., Андерссон, К., Бакланов, А., Бессанье, Б., Брандт, Дж., Кристенсен, Дж. Х., Доэрти, Р., Энгардт, М., Гилс, К., Джаннакопулос, К., Хедегаард Г.Б., Катрагкоу Э., Лангнер Дж., Лей Х., Мандерс А., Мелас, Д., Меле Ф., Руил Л., Софиев М., Соарес Дж., Стивенсон Д. С., Томбру-Целла, М., Вароцос, К.В., и Янг, П.: Озоновый климат наказание надежное в Европе?, Environ. Рез. Лет., 10, 084015, г. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015, 2015. 

    Дейл, В. Х., Джойс, Л. А., Макналти, С., Нейлсон, Р. П., Эйрес, М. П., Фланниган, М. Д., Хэнсон, П. Дж., Ирландия, Л. К., Луго, А. Э., Петерсон, С. Дж., Симберлофф Д., Суонсон Ф.Дж., Стокс Б.Дж. и Уоттон Б.М.: Климат. Изменения и нарушения лесов: изменение климата может повлиять на леса, изменив частота, интенсивность, продолжительность и сроки возникновения пожаров, засух, внесенных виды, вспышки насекомых и патогенов, ураганы, ураганы, ледяные бури, или оползни, Bioscience, 51, 723–734, https://дои. org/10.1641/0006-3568(2001)051[0723:ccafd]2.0.co;2, 2001. 

    Доусон, Дж. П., Адамс, П. Дж., и Пандис, С. Н.: Чувствительность PM 2,5 в климат на востоке США: тематическое исследование моделирования, Atmos. хим. Phys., 7, 4295-4309, https://doi.org/10.5194/acp-7-4295-2007, 2007. север Морской бассейн в условиях изменения климата: комплексное исследование 12 ГКМ CMIP5, Дж. Геофиз. Res.-Atmos., 118, 1601–1612, https://doi.org/10.1002/jgrd.50147, 2013. 

    Добрынин М., Муравски Дж. и Ян С.: Эволюция глобальной ветровой волны климат в экспериментах CMIP5, Geophys. Рез. Лет., 39, L18606, https://doi.org/10.1029/2012GL052843, 2012. 

    Dufresne, J.-L., Foujols, M.-A., Denvil, S., Caubel, A., Marti, O., Aumont, О., Балкански Ю., Бекки С., Белленджер Х., Беншила Р., Бони С., Бопп, Л., Браконно П., Брокманн П., Кадуле П., Черуи Ф., Кодрон Ф., Козич, А., Кугнет Д., де Нобле Н., Дювель Дж.-П., Эте, К., Фэйрхед, Л., Фишефет Т., Флавони С., Фридлингштейн П., Гранпейкс Ж. -Ю., Гез Л., Гильярди Э., Хауглустейн Д., Хурдин Ф., Иделькади А., Гаттас Дж., Жуссом С., Кагеяма М., Криннер Г., Лабетуль С., Лахеллек А., Лефевр, М.-П., Лефевр, Ф., Леви, К., Ли, З. Х., Ллойд, Дж., Лотт, Ф., Мадек Г., Мансип М., Маршан М., Массон С., Мердесойф Ю., Миньо Ж., Мусат И., Парути С., Полчер Дж., Рио К., Шульц М., Свингедоу Д., Сопа, С., Таландье, К., Террей, П., Виови, Н., и Вуишар, Н.: Климат изменить проекции с использованием модели системы Земли IPSL-CM5: с CMIP3 на CMIP5, Клим. Dynam., 40, 2123–2165, https://doi.org/10.1007/s00382-012-1636-1, 2013. 

    EEA: Политика в отношении загрязнения воздуха и изменения климата в Европе: изучение взаимосвязей и добавленная стоимость комплексного подхода, Европейское агентство по окружающей среде, Копенгаген, доступен по адресу: https://www.eea.europa.eu/publications/technical_report_2004_5 (последний доступ: 7 декабря 2017 г.), 2004 г. 

    ЕАОС: Качество воздуха в Европе – 2016 г., Европейское агентство по окружающей среде, Копенгаген, доступны на: https://www. eea.europa.eu//публикации/качество воздуха в Европе-2016 (последний доступ: 11 декабря 2017 г.), 2016. 

    Эван, А. Т., Фламан, К., Фидлер, С. и Доэрти, О.: Анализ эоловая пыль в климатических моделях // Геофиз. Рез. Летт., 41, 5996–6001, https://doi.org/10.1002/2014GL060545, 2014. 

    Фишефет, Т. и Македа, М.А.М.: Моделирование влияния снега Накопление и снежно-ледяное образование в сезонном цикле Антарктики ледяной покров, Clim. Dynam., 15, 251–268, https://doi.org/10.1007/s003820050280, 1999. 

    Фиоре, А. М., Найк, В., Спраклен, Д. В., Штайнер, А., Унгер, Н., Пратер, М., Бергманн Д., Кэмерон-Смит П.Дж., Чионни И., Коллинз В.Дж., Далсорен С., Айринг В., Фолберт Г. А., Жину П., Горовиц Л. В., Жосс Б., Ламарк Ж.-Ф., Маккензи И.А., Нагашима Т., О’Коннор Ф.М., Риги М., Румбольд С. Т., Шинделл Д. Т., Скей Р. Б., Судо К., Шопа, С., Такемура Т. и Зенг Г.: Глобальное качество воздуха и климат, Chem. соц. Обр., 41, 6663, https://doi.org/10.1039/c2cs35095e, 2012. 

    Fortems-Cheiney, A. , Foret, G., Siour, G., Vautard, R., Szopa, S., Dufour, Г., Колетт А., Лакрессоньер Г. и Бикманн М.: Глобальный RCP8.5 3C траектория выбросов сводит на нет преимущества европейских сокращений выбросов в атмосферу качество, нат. Commun., 8, 89, https://doi.org/10.1038/s41467-017-00075-9, 2017. 

    Fountoukis, C. and Nenes, A.: ISORROPIA II: вычислительно эффективный модель термодинамического равновесия для K + -Ca 2+ -Mg 2+ -Nh5+-Na + -SO42—NO3—Cl -H 2 O аэрозоли, атмос.хим. Phys., 7, 4639–4659, https://doi.org/10.5194/acp-7-4639-2007, 2007. 

    Жину П., Просперо Дж. М., Торрес О. и Чин М.: Долгосрочное моделирование глобального распределения пыли с помощью модели GOCART: корреляция с Атлантическое колебание, окружающая среда. Модель. Софтв., 19, 113–128, https://doi.org/10.1016/S1364-8152(03)00114-2, 2004. 

    Джорджи Ф.: Горячие точки изменения климата, Geophys. Рез. Письма, 33, 1–4, https://doi. org/10.1029/2006GL025734, 2006. 

    Гранц, Д., Гарнер, Дж. Х., и Джонсон, Д.: Экологическое воздействие твердых частиц материя, Окружающая среда. Int., 29, 213–239, https://doi.org/10.1016/S0160-4120(02)00181-2, 2003. 

    Гюнтер, А., Карл, Т., Харли, П., Видинмайер, К., Палмер, П.И., и Герон, C.: Оценки глобальных наземных выбросов изопрена с использованием MEGAN (Модель Выбросы газов и аэрозолей от природы), Атмос. хим. физ., 6, 3181–3210, https://doi.org/10.5194/acp-6-3181-2006, 2006. 

    Хантсон, С., Кнорр, В., Шургерс, Г., Пью, Т.А.М., и Арнет, А.: Global выбросы изопрена и монотерпена при изменении климата, растительности, CO 2 и землепользование, Атмос. Окружающая среда, 155, 35–45, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.02.010, 2017. 

    Харрисон, С.П., Кохфельд, К.Е., Руландт, К., и Клакен, Т.: Роль пыли в изменении климата сегодня, во время последнего ледникового максимума и в будущем, наук о Земле. Rev., 54, 43–80, https://doi.org/10.1016/S0012-8252(01)00041-1, 2001.

    Hauglustaine, D.А., Балкански Ю. и Шульц М.: Моделирование глобальной модели нынешних и будущих нитратных аэрозолей и их прямое радиационное воздействие на климат, атм. хим. Phys., 14, 11031–11063, https://doi.org/10.5194/acp-14-11031-2014, 2014. 

    Heald, C.L., Henze, D.K., Horowitz, L.W., Feddema, J., Lamarque, J.-F., Гюнтер А., Гесс П.Г., Витт Ф., Сайнфельд Дж.Х., Гольдштейн А.Х. и Фунг, И.: Прогнозируемое изменение глобальных концентраций вторичных органических аэрозолей в ответ на будущие изменения климата, выбросов и землепользования Дж.Геофиз. Рез.-Атмос., 113, D05211, https://doi.org/10.1029/2007JD009092, 2008. 

    Хедегаард Г.Б., Брандт Дж., Кристенсен Дж.Х., Фрон Л.М., Гилс К., Хансен, К.М., и Стендель, М.: Влияние изменения климата на загрязнение воздуха Уровни в Северном полушарии с особым вниманием к Европе и Арктика, в: Моделирование загрязнения воздуха и его применение XIX, 568–576, Springer Netherlands, Dordrecht, 2008. 

    Hedegaard, G.B., Christensen, J. H., and Brandt, J.: Относительная важность последствий изменения климата по сравнению сизменение выбросов в зависимости от уровня загрязнения воздуха в 21 веке Атмос. хим. Phys., 13, 3569–3585, https://doi.org/10.5194/acp-13-3569-2013, 2013. 

    Ходзич, А. и Хименес, Дж. Л.: Моделирование антропогенно контролируемых вторичные органические аэрозоли в мегаполисе: упрощенная схема глобального и климатические модели, Geosci. Модель Дев., 4, 901–917, https://doi.org/10.5194/gmd-4-901-2011, 2011. 

    Хурдин Ф., Мусат И., Бони С., Браконнот П., Кодрон Ф., Дюфрен Дж. .-Л., Фэрхед, Л., Филиберти М.-А., Фридлингштейн П., Гранпейкс Ж.-Ю., Криннер Г., ЛеВан П., Ли З.-Х. и Лотт Ф.: Генерал LMDZ4 модель циркуляции: климатические характеристики и чувствительность к параметризованным физика с упором на тропическую конвекцию, Клим. Динамик., 27, 787–813, https://doi.org/10.1007/s00382-006-0158-0, 2006. 

    Im, U., Brandt, J., Geels, C., Hansen, K.M., Christensen, J.H., Andersen, М.С., Солаццо Э. , Кюцюкис И., Алюз У., Бальзарини А., Баро Р., Белласио Р., Бьянкони Р., Бизер Дж., Колетт А., Курчи Г., Фэрроу А., Флемминг Дж., Фрейзер А., Хименес-Герреро П., Китвирун Н., Лян С.-К., Нопмонгкол У., Пировано Г., Поццоли Л., Пранк М., Роуз Р., Сохи Р., Тучелла П., Унал А., Виванко М. Г., Уэст Дж., Ярвуд Г., Хогреф К., и Галмарини, С.: Оценка и экономическая оценка воздействия загрязнения воздуха. на здоровье человека в Европе и Соединенных Штатах, рассчитанное мультимодельный ансамбль в рамках AQMEII3, Atmos. хим. физ., 18, 5967–5989, https://doi.org/10.5194/acp-18-5967-2018, 2018. 

    Джейкоб Д.: IMPACT2C – введение, Clim. Серв., 7, стр. 1–2, https://doi.org/10.1016/J.CLISER.2017.07.006, 2017. 

    Джейкоб Д., Петерсен Дж., Эггерт Б., Алиас А., Кристенсен О.Б., Бауэр, Л. М., Браун А., Колетт А., Деке М., Георгиевски Г., Георгопулу Э., Гоби А., Менут Л., Никулин Г., Хенслер А., Хемпельманн, Н., Джонс, К., Кеулер, К., Ковац, С., Кронер, Н., Котларски, С., Кригсманн А., Мартин Э. , ван Мейгаард Э., Мозли, К., Пфайфер, С., Преушманн, С., Радермахер, К., Радтке, К., Решид, Д., Раунсевелл, М., Самуэльссон П., Сомот С., Суссана Ж.-Ф., Тейхманн К., Валентини Р., Вотар, Р., Вебер, Б., и Ю, П.: EURO-CORDEX: новый формат высокого разрешения. прогнозы изменения климата для европейских исследований воздействия, Рег. Окружающая среда. Change, 14, 563–578, https://doi.org/10.1007/s10113-013-0499-2, 2014. 

    Джейкоб, Д. Дж. и Виннер, Д. А.: Влияние изменения климата на качество воздуха, Атмос. Окружающая среда., 43, 51–63, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051, 2009. 

    Хименес-Герреро, П., Монтавес, Дж. П., Гомес-Наварро, Дж. Дж., Херес, С., и Лоренте-Пласас, Р.: Влияние изменения климата на уровень земли газофазных загрязнителей и аэрозолей на Пиренейском полуострове на конец XXI века. век, Атмос. Окружающая среда., 55, 483–495, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2012.02.048, 2012. 

    Джуда-Резлер, К., Рейзер, М., Хусар, П., Крюгер, Б., Занис, П. , Сыраков, Д., Катрагкоу Э., Трапп В., Мелас Д., Червенков Х., Тегулиас, И., и Халенко, Т.: Моделирование воздействия изменения климата на качество воздуха в течение Центральная и Восточная Европа: концепция, оценка и прогнозы, Клим. рез., 53, 179–203, https://doi.org/10.3354/cr01072, 2012. 

    Кампа, М. и Кастанас, Э.: Воздействие загрязнения воздуха на здоровье человека, Окружающая среда. Pollut., 151, 362–367, https://doi.org/10.1016/J.ENVPOL.2007.06.012, 2008. 

    Katragkou, E., García-Díez, M., Vautard, R., Sobolowski, С., Занис, П., Александри Г., Кардосо Р. М., Колетт А., Фернандес Дж., Гобье А., Гёрген К., Каракостас Т., Книст С., Майер С., Соарес П. М. М., Питарулис И., Тегулиас И., Цикердекис А. и Джейкоб Д.: Региональные Моделирование ретроспективных прогнозов климата в рамках EURO-CORDEX: оценка WRF мультифизический ансамбль, Geosci. Модель Дев., 8, 603–618, https://doi.org/10.5194/gmd-8-603-2015, 2015. 

    Керкхофф, К., Кюнш, Х.Р., и Шер, К.: Байесовская иерархия Модель для гетерогенных мультимодельных ансамблей RCM – GCM, J. Climate, 28, 6249–6266, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00606.1, 2015. 

    Кинни, П. Л.: Изменение климата, качество воздуха и здоровье человека, Am. Дж. Прев. Med., 35, 459–467, https://doi.org/10.1016/j.amepre.2008.08.025, 2008. 

    Климонт, З., Смит, С.Дж., и Кофала, Дж.: Последнее десятилетие Глобальный антропогенный диоксид серы: выбросы 2000–2011 гг., Окружающая среда. Рез. Лет., 8, 014003, https://doi.org/10.1088/1748-9326/8/1/014003, 2013. 

    Климонт, З., Купиайнен, К., Хейес, К., Пурохит, П., Кофала, Дж. , Рафай, П., Боркен-Клефельд, Дж., и Шёпп, В.: Глобальные антропогенные выбросы твердые частицы, включая черный углерод, Atmos. хим. физ., 17, 8681–8723, https://doi.org/10.5194/acp-17-8681-2017, 2017. 

    Кнутти, Р. и Седлачек, Дж.: Надежность и неопределенность в новых Прогнозы климатической модели CMIP5, Nat. Клим. Чанг., 3, 369–373, https://doi.org/10.1038/NCLIMATE1716, 2012. 

    Котларски С., Кеулер К., Кристенсен О.Б., Колетт А., Деке, М. , Гоби А., Гёрген К., Джейкоб Д., Люти Д., ван Мейгаард Э., Никулин Г., Шер К., Тайхманн К., Вотар Р., Варрах-Саги К. и Вульфмейер, В.: Моделирование регионального климата в европейском масштабе: совместный стандарт оценка ансамбля EURO-CORDEX RCM, Geosci. Модель Дев., 7, 1297–1333, https://doi.org/10.5194/gmd-7-1297-2014, 2014. 

    Криннер, Г., Виови, Н., де Нобле-Дюкудре, Н., Оже, Дж., Полчер , Дж., Фридлингштейн П., Сиаис П., Ситч С. и Прентис И. К.: Динамический глобальная модель растительности для изучения сопряженной атмосферы и биосферы система, Global Biogeochem.Cy., 19, GB1015, https://doi.org/10.1029/2003GB002199, 2005. 

    Lacressonnière, G., Peuch, V.-H., Vautard, R., Arteta, J., Déqué, М., Джоли М. и Джоссе Б.: Качество воздуха в Европе в 2030-х и 2050-х годах: Воздействие глобальных и региональных тенденций выбросов и изменения климата, Atmos. Environ., 92, 348–358, https://doi.org/10.1016/J.ATMOSENV.2014.04.033, 2014. 

    Lacressonnière, G., Foret, G., Beekmann, M. , Siour, G. , Энгардт, М., Гаусс М., Уотсон Л., Андерссон К., Колетт А., Жосс Б., Марекал, В., Ньири А. и Вотар Р.: Воздействие регионального изменения климата на воздух прогнозы качества и связанные с ними неопределенности, Изменение климата, 136, 309–324, https://doi.org/10.1007/s10584-016-1619-z, 2016. 

    Лакрессоньер Г., Уотсон Л., Гаусс М., Магнуц Э., Андерссон С.Б. М., Огюстен К., Жиль Ф., Жосс Б., Марекал В., Ньири А., Сиур, Г., Соболовски С. и Вотар Р.: Загрязнение воздуха твердыми частицами в Европа в мире с потеплением +2  C, Атмос.Окружающая среда, 154, 129–140, https://doi.org/10.1016/J.ATMOSENV.2017.01.037, 2017. 

    Лангнер Дж., Энгардт М., Бакланов А., Кристенсен Дж. Х., Гаусс М., Гилс, К., Хедегаард Г.Б., Нутерман Р., Симпсон Д., Соарес Дж., Софиев М., Винд, П., и Заки, А.: Мультимодельное исследование воздействия изменения климата на приземный озон в Европе, атм. хим. Phys., 12, 10423–10440, https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012, 2012. 

    Латьер, Дж. , Хоглустейн, Д. А., Де Нобле-Дюкудре, Н., Криннер, Г. и Фолберт Г. А.: Прошлые и будущие изменения биогенных летучих органических соединений. составные выбросы, смоделированные с помощью глобальной динамической модели растительности, Geophys. Рез. Lett., 32, L20818, https://doi.org/10.1029/2005GL024164, 2005. 

    Лоран, Б., Мартикорена, Б., Бергаметти, Г., Шазетт, П., Меньян, Ф. Шмехтиг, К.: Моделирование частот выбросов минеральной пыли из пустынные районы Китая и Монголии с использованием карты длины аэродинамической шероховатости полученные из поверхностных продуктов POLDER/ADEOS 1, J.Геофиз. Рез., 110, D18S04, https://doi.org/10.1029/2004JD005013, 2005. 

    Лемэр, В.Е.П., Колетт, А. и Менут, Л.: Использование статистических моделей для исследовать ансамблевую неопределенность в исследованиях воздействия на климат: пример воздуха загрязнение в Европе, Атмос. хим. Phys., 16, 2559–2574, https://doi.org/10.5194/acp-16-2559-2016, 2016. 

    Ляо, Х., Чен, В.-Т., и Сайнфелд, Дж. Х.: Роль изменения климата в глобальном прогнозы будущего тропосферного озона и аэрозолей, J. Geophys. Рез., 111, D12304, https://doi.org/10.1029/2005JD006852, 2006. 

    Мадек, Г. и Делеклюз, П.: OPA 8.1 Модель общей циркуляции океана Справочное руководство, Инст. Пьер Симон Лаплас де Сци. l’environnement Glob., доступны на: https://www.researchgate.net/profile/Gurvan_Madec/publication/243055542_OPA_81_Ocean_General_Circulation_Model_reference_manual/links/02e7e51d1b695c81c5000000/OPA-81-Ocean-General-Circulation-Model-reference-manual.pdf (последний доступ: 26 января 2018 г.), 1998. 

    Маркакис, К., Валари М., Колетт А., Санчес О., Перруссель О., Оноре, К., Вотар Р., Климонт З. и Рао С.: Качество воздуха в середине 21-го столетие для города Парижа при двух климатических сценариях; из регионального в локальном масштабе, Атмос. хим. Phys., 14, 7323–7340, https://doi.org/10.5194/acp-14-7323-2014, 2014. 

    Мартикорена, Б. и Бергаметти, Г.: Моделирование цикла атмосферной пыли: 1. Разработка схемы выбросов почвенной пыли // J. Geophys. Рез., 100, 16415, г. https://doi.org/10.1029/95JD00690, 1995 г.

    Мегаритис, А. Г., Фоунтукис, К., Харалампидис, П. Э., Деньер ван дер Гон, Х. А. К., Пилинис К. и Пандис С. Н.: Связь климата и качества воздуха над Европой: влияние метеорологии на концентрации PM 2,5 , атмосфер. хим. Phys., 14, 10283–10298, https://doi.org/10.5194/acp-14-10283-2014, 2014. 

    Майнсхаузен, М., Смит, С.Дж., Кальвин, К., Даниэль, Дж.С., Кайнума, М.Л.Т., Ламарк Ж.-Ф., Мацумото К., Монцка С.А., Рапер С.С.Б., Риахи К., Томсон, А., Вельдерс, Г.Дж.М., и ван Вуурен, Д.П.П.: Теплица RCP концентрации газа и их расширение с 1765 по 2300 год, изменение климата, 109, 21–241, https://doi.org/10.1007/s10584-011-0156-z, 2011. 

    Меле, Ф., Солмон, Ф. и Джорджи, Ф.: Повышение озона в Европе летом количества из-за изменения климата, атм. Окружающая среда, 41, 7577–7587, https://doi.org/10.1016/J.ATMOSENV.2007.05.048, 2007. 

    Менут, Л. , Трипати, О.П., Колетт, А., Вотар, Р., Мену, Л., Флаунас, Э., Трипати О.П., Вотар Р. и Бессанье Б.: Оценка региональных моделирование климата для целей моделирования качества воздуха, Clim. Динамическая, 40, 2515–2533, https://doi.org/10.1007/s00382-012-1345-9, 2012. 

    Менут Л., Бессанье Б., Хворостянов Д., Бикманн М., Блонд Н. , Колетт А., Колл И., Курчи Г., Форе Г., Ходзич А., Мейлер С., Меле, Ф., Монж Ж.-Л., Пизон И., Сиур Г., Тюркети С., Валари М., Вотар, Р. и Виванко М. Г.: CHIMERE 2013: модель для региональных атмосферных композиционное моделирование, Geosci.Модель Дев., 6, 981–1028, https://doi.org/10.5194/gmd-6-981-2013, 2013. 

    Менут Л., Ри Г., Мейлер С., Хворостянов Д. и Туркети С.: Аэрозоль прогноз над районом Средиземного моря в июле 2013 г. (ADRIMED/CHARMEX), Атмос. хим. Phys., 15, 7897–7911, https://doi.org/10.5194/acp-15-7897-2015, 2015. 

    Олесен, Дж. Э., Картер, Т. Р., Диас-Амброна, С. Х., Фронзек, С., Хайдманн, Т., Хиклер Т., Холт Т., Мингес М.И. , Моралес П., Палутикоф Дж.П., Кемада М., Руис-Рамос М., Рубак, Г. Х., Сау, Ф., Смит, Б., и Сайкс, М. Т.: Неопределенность прогнозируемых воздействий изменения климата на европейские сельское хозяйство и наземные экосистемы на основе сценариев региональных климатические модели, Изменение климата, 81, 123–143, https://doi.org/10.1007/s10584-006-9216-1, 2007. 

    Пасифико, Ф., Фолберт, Г. А., Джонс, К. Д., Харрисон, С. П., и Коллинз, В. J.: Чувствительность выбросов биогенного изопрена к прошлому, настоящему и будущему. условия окружающей среды и последствия для химии атмосферы, Дж.Геофиз. Res.-Atmos., 117, D22302, https://doi.org/10.1029/2012JD018276, 2012. 

    Petetin, H., Beekmann, M., Sciare, J., Bressi, M., Rosso, A. , Санчес, О., и Герси, В.: Новый подход к оценке модели, ориентированный на местные и предполагаемые вклады в городские уровни PM 2,5 – применение к Париж, Франция, Geosci. Модель Дев., 7, 1483–1505, https://doi.org/10.5194/gmd-7-1483-2014, 2014.

    Поуп, К.А. и Докери, Д.В.: Влияние мелкодисперсных частиц воздуха на здоровье Загрязнение: линии, которые соединяют, Дж.Управление воздушными отходами., 56, 709–742, https://doi.org/10.1080/10473289.2006.10464485, 2006. 

    Поуп, К.А., Эззати, М., и Докери, Д.В.: Загрязнение воздуха мелкодисперсными частицами и ожидаемая продолжительность жизни в США, N. Engl. J. Med., 360, 376–386, https://doi.org/10.1056/NEJMsa0805646, 2009. 

    Ри, Г., Туркети, С., Менут, Л., Брайант, Р., Мейлер, С., и Сиур, Г.: Вклад источников в летние аэрозоли 2012 г. в Европейско-Средиземноморском регионе обл., Атмос. хим. физ., 15, 8013–8036, https://дои.org/10.5194/acp-15-8013-2015, 2015. 

    Сартеле, К. Н., Кувида, Ф., Сеньор, К., и Рустан, Ю.: Воздействие биогенные выбросы на качество воздуха над Европой и Северной Америкой, Атмос. Окружающая среда, 53, 131–141, https://doi.org/10.1016/J.ATMOSENV.2011.10.046, 2012. 

    Сайнфельд, Дж. Х. и Пандис, С. Н.: Химия и физика атмосферы: из от загрязнения воздуха к изменению климата, John Wiley & Sons, 2016.

    Шинделл, Д. Т., Ламарк, Дж.-Ф., Шульц, М., Фланнер, М., Цзяо, К., Подбородок, М., Янг П.Дж., Ли Ю.Х., Ротстайн Л., Маховальд Н., Милли Г., Фалувеги Г., Балкански Ю., Коллинз В.Дж., Конли А.Дж., Далсорен С., Истер Р., Ган С., Горовиц Л., Лю Х., Мире Г., Нагасима Т., Найк, В., Румбольд С. Т., Ски Р., Судо К., Сопа С., Такемура Т., Вулгаракис, А., Юн, Дж.-Х., и Ло, Ф.: Радиационное воздействие в ACCMIP моделирование исторического и будущего климата, Atmos. хим. физ., 13, 2939–2974, https://doi.org/10.5194/acp-13-2939-2013, 2013. 

    Шопа, С., Хоглустейн, Д. А., Вотар, Р., и Мену, Л.: Будущее глобального изменения тропосферного озона и влияние на качество воздуха в Европе, Geophys. Рез. Lett., 33, L14805, https://doi.org/10.1029/2006GL025860, 2006. 

    Шопа С., Балкански Ю., Шульц М., Бекки С., Кугнет Д., Фортемс- Чейни, А., Туркети С., Козич А., Деандрейс К., Хауглустейн Д., Иделькади, А., Латьер Ж., Лефевр Ф., Маршан М., Вуоло Р., Ян Н. и Дюфрен, Ж.-Л.: Изменения аэрозоля и озона как движущая сила эволюции климата между 1850 и 2100 гг. , клим.Динамик., 40, 2223–2250, https://doi.org/10.1007/s00382-012-1408-y, 2013. 

    Тай, А.П.К., Микли, Л.Дж., Хилд, С.Л., и Ву, С.: Влияние CO 2 Ингибирование выброса биогенного изопрена: последствия для воздуха качество в период с 2000 по 2050 г. изменения климата, растительности и землепользования, Геофиз. Рез. Lett., 40, 3479–3483, https://doi.org/10.1002/grl.50650, 2013. и Мил, Г. А.: Обзор CMIP5 и плана эксперимента, Б.Являюсь. метеорол. Soc., 93, 485–498, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00094.1, 2012. 

    Теген, И., Вернер, М., Харрисон, С.П., и Кохфельд, К.Е.: Родственник важность климата и землепользования в определении настоящего и будущего глобального эмиссия почвенной пыли // Геофиз. Рез. Лет., 31, L05105, https://doi.org/10.1029/2003GL019216, 2004. 

    Тайхманн, К., Эггерт, Б., Элизальде, А., Хенслер, А., Джейкоб, Д., Кумар, П., Мозли К., Пфайфер С., Решид Д., Ремедио А., Рис Х., Петерсен Дж., Преушманн С., Рауб Т., Саид Ф., Зик К., Вебер Т. , Тайхманн К., Эггерт Б., Элизальде А., Хенслер А., Джейкоб Д., Кумар П., Мозли К., Пфайфер С., Решид Д., Ремедио А. Р., Рис Х., Петерсен Дж., Преушманн, С., Рауб Т., Саид Ф., Сик К. и Вебер Т.: Как работает региональный Климатическая модель Измените прогнозируемый сигнал изменения климата управляющего GCM: Исследование различных регионов CORDEX с использованием REMO, Атмосфера, 4, 214–236, https://doi.org/10.3390/atmos4020214, 2013. 

    Томсон, А.М., Кэлвин К.В., Смит С.Дж., Пейдж Кайл Г., Волке А., Патель, П., Дельгадо-Ариас С., Бонд-Ламберти Б., Уайз М.А., Кларк Л.Е. и Эдмондс, Дж. А.: RCP4.5: путь стабилизации радиационного воздействия путем 2100, Изменение климата, 109, 77, https://doi.org/10.1007/s10584-011-0151-4, 2011. 

    Вотар, Р., Гобье, А., Соболовский, С., Кьеллстрем, Э. , Стегехейс, А., Уоткисс П., Мендлик Т., Ландгрен О., Никулин Г., Тейхманн К. и Джейкоб, Д.: Европейский климат при глобальном потеплении на 2  C, Окружающая среда.Рез. Lett., 9, 34006, https://doi. org/10.1088/1748-9326/9/3/034006, 2014. 

    Vautard, R., Colette, A., van Meijgaard, E., Meleux, F. ., Ян ван Ольденборг, Г., Отто Ф., Тобин И., Ю П., Вотар Р., Колетт А., Мейгаард Э. ван, Меле, Ф., ван Олденборг, Г. Дж., Отто, Ф., Тобин, И., и Ю, П.: Атрибуция зимнего антициклонического застоя, способствующего воздуху Загрязнение в Западной Европе, Б. Ам. метеорол. Соц., 99, С70–С75, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-17-0113.1, 2018. 

    Винсент, Дж., Лоран Б., Лосно Р., Бон Нгуен Э., Рулле П., Соваж, С., Шевалье С., Коддевиль П., Убулман Н., ди Сарра А. Г., Товар-Санчес А., Сферлаццо Д., Массане А., Трике С., Моралес Бакеро Р., Форнье М., Курсье К., Дебёф К., Дюлак Ф. и Бергаметти, Г.: Изменчивость осаждения минеральной пыли в западной Средиземноморский бассейн и юго-восток Франции, Атмос. хим. физ., 16, 8749–8766, https://doi.org/10.5194/acp-16-8749-2016, 2016. 

    van Vuuren, D. P., Штехфест, Э., Дж. ден Эльзен, М. Г., Крам, Т., ван Влит, Дж., Детман С., Исаак М., Кляйн Голдевийк К., Хоф А., Мендоса Белтран А., Остенрейк, Р., и ван Рейвен, Б.: RCP2.6: изучение возможности удерживать глобальное повышение средней температуры ниже 2  C, изменение климата, 109, 95–116, https://doi.org/10.1007/s10584-011-0152-3, 2011а.

    ван Вуурен, Д. П., Эдмондс, Дж., Кайнума, М., Риахи, К., Томсон, А., Хиббард, К., Хертт, Г.К., Крам, Т., Крей, В., Ламарк, Ж.-Ф., Масуи, Т., Майнсхаузен, М., Накиценович, Н., Смит, С.Дж., и Роуз, С.К.: репрезентативные пути концентрации: обзор, Изменение климата, 109, 5–31, https://doi.org/10.1007/s10584-011-0148-z, 2011b.

    Ван В., Брюйер К., Дуда М., Дудхия Дж., Гилл Д., Кавулич М., Кин, К., Лин, Х.-К., Мичалакес, Дж., Ризви, С., Чжан, X., Бернер, Дж., и Смит, К.: Руководство пользователя системы моделирования WRF ARW версии 3, 1–428, https://doi.org/10.1525/jps.2007.37.1.204, 2015. 

    Вернер, М., Теген И., Харрисон С.П., Кофельд К.Е., Прентис И.С., Балкански Ю., Роде Х. и Руландт К.: Сезонные и межгодовые данные. изменчивость круговорота минеральной пыли в современном и ледниковом климате условиях, J. Geophys. Res., 107, 4744, https://doi.org/10.1029/2002JD002365, 2002. 

    Wild, M.: Global Dimming and Brightening: A review, J. Geophys. Рез., 114, ул. D00D16, https://doi.org/10.1029/2008JD011470, 2009. 

    Вудворд, С., Робертс, Д. Л., и Беттс, Р. А.: Моделирование эффекта Опустынивание, вызванное изменением климата, в аэрозоле минеральной пыли // Геофиз.Рез. Lett., 32, L18810, https://doi.org/10.1029/2005GL023482, 2005. 

    Янг, П.Дж., Арнет, А., Шургерс, Г., Зенг, Г., и Пайл, Дж.А.: CO 2 ингибирование наземной эмиссии изопрена существенно влияет на будущие прогнозы озона, Atmos. хим. Phys., 9, 2793–2803, https://doi.org/10.5194/acp-9-2793-2009, 2009. 

    Янг, П.Дж., Арчибальд, А.Т., Боуман, К.В., Ламарк, Дж.-Ф., Найк, В., Стивенсон Д.С., Тилмес С., Вулгаракис А., Уайлд О., Бергманн Д., Кэмерон-Смит, П., Сионни, И., Коллинз, В.Дж., Далсорен, С.Б., Доэрти, Р. М., Айринг В., Фалувеги Г., Горовиц Л. В., Джоссе Б., Ли Ю. Х., Маккензи И. А., Нагашима Т., Пламмер Д. А., Риги М., Румбольд С. Т., Ски, Р. Б., Шинделл, Д. Т., Строде, С. А., Судо, К., Сопа, С., и Зенг, G.: Прогнозы тропосферного озона от доиндустриального периода до конца 21 века Проект взаимного сравнения атмосферной химии и климатической модели (ACCMIP), Атмос. хим. Phys., 13, 2063–2090, https://doi.орг/10.5194/acp-13-2063-2013, 2013. 

    Чжан, К. Дж., Бикманн, М., Древник, Ф., Фрейтель, Ф., Шнайдер, Дж., Криппа, М., Прево А.С.Х., Балтеншпергер У., Пулен Л., Виденсолер А., Скиар, Дж., Грос, В., Бурбон, А., Коломб, А., Мишуд, В., Дуссен, Ж.-Ф., Денье ван дер Гон, Х.А.К., Хаффелин, М., Дюпон, Ж.-К., Сиур, Г., Пететин Х., Бессанье Б., Пандис С. Н., Ходзич А., Санчес О., Оноре, К., и Перруссель, О.: Формирование органического аэрозоля в парижском региона во время летней акции МЕГАПОЛИ: оценка подход на основе волатильности в рамках модели CHIMERE, Atmos.хим. физ., 13, 5767–5790, https://doi.org/10.5194/acp-13-5767-2013, 2013. 

    Твердые частицы и эпителий дыхательных путей: особый случай метрополитена?

    Abstract

    Взвешенные в воздухе твердые частицы (ТЧ) являются ведущим фактором преждевременной смертности и сердечно-легочной заболеваемости, связанных с обострениями астмы и хронической обструктивной болезни легких, идиопатическим легочным фиброзом и раком легких. Эпителий дыхательных путей, как основное место отложения ТЧ, имеет решающее значение для воздействия и начальной реакции на ТЧ.Ключевым механизмом действия ТЧ является образование активных форм кислорода (АФК), вызывающих антиоксидантную и воспалительную реакцию в экспонированных эпителиальных клетках. Однако многое из того, что известно о воздействии ТЧ, основано на исследованиях с использованием твердых частиц из городского воздуха. ТЧ из подземных железных дорог по составу сильно отличаются от городских ТЧ, поскольку они богаты металлами, связанными с износом колес, рельсов и тормозов, а также с дуговым разрядом и износом компонентов, что придает подземным ТЧ мощную способность генерировать АФК.Кроме того, подземные ТЧ оказываются более воспалительными, чем городские ТЧ в эпителиальных клетках, но исследований воздействия на подвергшихся воздействию людей, особенно на тех, у кого есть сопутствующие заболевания, недостаточно. В этом обзоре обобщаются современные знания о воздействии ТЧ на эпителий дыхательных путей, о том, чем воздействие подземных ТЧ может отличаться от воздействия ТЧ в городских условиях, а также о потенциальных последствиях для здоровья и стратегиях смягчения последствий для пассажиров пригородной зоны и работников метрополитена.

    Abstract

    Взвешенные в воздухе твердые частицы в подземных железных дорогах гораздо более концентрированы и богаты металлами, чем наземные.Доказательства того, что это может означать для воздействия на дыхательные пути пассажиров и сотрудников, подвергшихся воздействию, ограничены и противоречивы. http://bit.ly/2KtcorT

    Введение

    Воздействие переносимых по воздуху твердых частиц (PM), которые включают твердые частицы или жидкие капли, взвешенные в воздухе, связано с почти 9 миллионами смертей в год во всем мире [1, 2 ]. Неблагоприятные последствия для органов дыхания, связанные с воздействием ТЧ, включают обострение астмы и хронической обструктивной болезни легких, идиопатический легочный фиброз и рак легких [3–6].PM обычно классифицируют в соответствии с их аэродинамическим диаметром, чаще всего как PM 10 с диаметром <10  мкм (PM 10–2,5 , определяемый как крупнодисперсный PM), PM 2,5 (мелкодисперсный; диаметр <2,5  мкм) и PM 0,1 (сверхтонкий; 0,1  мкм). Частицы с большим концом этой шкалы обычно образуются из источников земной коры и абразии, таких как эрозия почвы, выветривание, морские брызги и износ дорог, тогда как самые мелкие частицы обычно образуются в результате горения или других высокотемпературных процессов.Крупнодисперсные ТЧ преимущественно откладываются в верхних дыхательных путях, захваченные волосами и слизью, в то время как мелкодисперсные ТЧ могут достигать терминальных бронхиол и альвеол. Ультрадисперсные ТЧ могут проникать в альвеолы, могут перемещаться через газогематический барьер и сохраняться в течение нескольких месяцев после вдыхания [7]. Регулирование содержания ТЧ в окружающей среде осуществляется по массовой концентрации, но при этом не учитывается состав ТЧ. Большая часть нынешнего понимания воздействия ТЧ, от уровня населения до клеточного и молекулярного уровня, основана на исследованиях окружающих ТЧ, которые обнаруживаются в городском воздухе.Экстраполяция этих результатов на ТЧ из альтернативных источников предполагает, что состав, связанный с источником, который может значительно различаться [8], не играет роли в воздействии [9]. Одним из таких альтернативных источников являются подземные железные дороги.

    Подземные железные дороги

    Подземные железные дороги являются интенсивно используемыми системами общественного транспорта во многих крупных городах мира: в 2017 году во всем мире было совершено 53,8 миллиарда поездок по подземным железным дорогам [10]. В подземных железнодорожных системах концентрация взвешенных частиц в воздухе часто во много раз выше, чем над землей (таблица 1).Исследования потоков и состава ТЧ показали, что основными источниками массы ТЧ в метрополитене являются поезда из-за срезания колес и рельсов, износа электрического рельса или контактной сети, токосъемников и электрической дуги. Эти процессы генерируют преимущественно крупные и мелкие ТЧ, богатые металлическими элементами, включая железо, марганец, хром (из стальных рельсов/колес), барий (из тормозов) и медь (из электрических компонентов), среди прочих [11, 18], хотя и с высоким содержанием температурные процессы, такие как трение и электрическая дуга, также могут генерировать сверхмелкие ТЧ [24, 25].Кроме того, в зависимости от расположения станции, ТЧ попадают извне, преимущественно в виде ультрадисперсной фракции и, вероятно, из выхлопных газов автотранспорта, что вносит больший вклад в количество частиц, чем в их массу [26]. ТЧ, осевшие на поверхностях в метрополитене, ресуспендируются и циркулируют под действием поршня поездов, особенно там, где отсутствуют системы вентиляции, при этом концентрации ТЧ в воздухе на платформе обычно выше, чем в вагонах [19], и выше на более глубоких станциях. и дальше от входа в туннель [15, 27].

    ТАБЛИЦА 1

    Твердые частицы с 50-процентным отсечением аэродинамического диаметра с концентрацией 10 мкм (PM 10 ) и 2,5 мкм (PM 2,5 ) в подземных железнодорожных системах, рассматриваемых в этом обзоре

    ТЧ в дыхательных путях

    5

    Основным местом отложения вдыхаемых ТЧ является бронхиальный эпителий, псевдомногослойный эпителиальный слой, который обеспечивает химический, иммунологический и механический защитный барьер от воздействия окружающей среды [28, 29]. Эпителий покрыт слизистым слоем, содержащим муцины, сильно гликозилированные белки, в которых задерживаются частицы перед просветлением ресничек.Напротив, частицы, достигающие нижних дыхательных путей, как правило, выводятся из организма посредством фагоцитоза, опосредованного макрофагами [30]. Тем не менее, частицы или их компоненты могут достигать основных клеток и оказывать воздействие, ключевым из которых считается окислительный стресс.

    Окислительный стресс и окислительное повреждение, вызванное ТЧ

    in vitro

    Окислительный стресс возникает при избытке потенциально повреждающих оксидантов, включая свободные радикалы и активные формы кислорода (АФК), по сравнению с клеточной антиоксидантной защитой.Как следствие, происходит окисление клеточных компонентов, таких как нуклеиновые кислоты, белки и липиды, что приводит к повреждению тканей и инфильтрации воспалительных клеток [31]. ТЧ могут вызывать окислительный стресс посредством нескольких механизмов [32]. Некоторые поверхностные или растворимые компоненты ПМ, особенно переходные металлы, могут генерировать АФК из-за их способности действовать как доноры электронов [33]. Переходные металлы могут существовать в нескольких степенях окисления и, таким образом, отдавать электроны молекулярному кислороду для образования АФК, чему способствует богатая кислородом среда дыхательных путей, образуя супероксид, перекись водорода и гидроксильные радикалы, а также потенциально повреждающие реактивный азот и активные формы серы через последующие реакции [33, 34].

    РИСУНОК 1

    Воздействие на бронхиальный эпителий твердых частиц (ТЧ) метрополитена. ТЧ в подземных железных дорогах образуются в основном из источников, связанных с поездами, включая взаимодействие колес с рельсами и тормозами на колесах, а также из-за износа и искрения, связанного с токосъемником, причем каждый источник производит различные по составу ТЧ с высоким содержанием металлов. Несмотря на то, что, вероятно, существует специфическое для элемента воздействие на клетки, ключевым механизмом, с помощью которого ТЧ оказывают свое действие, является генерация активных форм кислорода (АФК), которая может происходить внеклеточно или внутриклеточно после проникновения ТЧ в клетку.АФК могут генерироваться непосредственно частицей или посредством митохондриальной дисрегуляции и активации эндогенных ферментов, генерирующих АФК. Благодаря окислению KEAP1, которое изолирует его в цитоплазме и нацеливает на деградацию, фактор транскрипции Nrf2 может перемещаться в ядро, где он связывается с элементом, отвечающим за антиоксидантную реакцию, активируя транскрипцию различных ферментов, связанных с антиоксидантами. Благодаря АФК-зависимым и АФК-независимым механизмам, включающим митоген-активируемую протеинкиназу, ядерный фактор (NF)-κB высвобождается из своего цитоплазматического якоря, ингибитора κB (IκB), перемещаясь в ядро, чтобы активировать экспрессию медиатора воспаления, в то время как концентрации активного формы медиаторов воспаления интерлейкин (IL)-1β и IL-18 увеличиваются за счет ROS-опосредованной активации инфламмасомы NLRP3 посредством стресса эндоплазматического ретикулума (ER) и реакции развернутого белка (UPR), хотя UPR-независимый механизм имеет был продемонстрирован, хотя и не в настоящее время для PM.Кроме того, АФК, полученные из PM, способны повышать экспрессию муцина MUC5AC, что приводит к усилению секреции слизи для улучшения физического эпителиального барьера, в то время как PM способны нарушать ионную и макромолекулярную плотность барьера, индуцируя диссоциацию адгезивов и плотных клеток. соединительные белки от комплекса апикального соединения (AJC). Ва: барий; Sr: стронций; Sb: сурьма; С: углерод; Cu: медь; Fe: железо; Mn: марганец; Кр: хром.

    Помимо действия в качестве источника АФК, ТЧ могут вызывать повышенную выработку АФК клетками, подвергшимися воздействию.Было замечено, что воздействие лесного пожара PM 2,5 увеличивает экспрессию двойной оксидазы 1 (DUOX1) в клетках бронхиального эпителия человека [35], при этом активность бронхиального и альвеолярного DUOX и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (NADPH) оксидазы потенциально является ключевым медиатором воспалительные эффекты ПМ [36, 37]. Кроме того, ТЧ могут вызывать митохондриальную токсичность с последующим перепроизводством АФК митохондриями, нарушением регуляции цепи переноса электронов, потерей потенциала митохондриальной мембраны и нарушением окислительного фосфорилирования [38, 39].Дальнейшее воздействие на митохондрии и образование АТФ может проявляться прямо или косвенно через различные механизмы для водорастворимых металлических и водонерастворимых органических компонентов PM [40, 41], при этом ядерный фактор 2, связанный с эритроидом 2 (Nrf2), потенциально играет важную роль. роль в поддержании митохондриальной функции, а также более канонически через индукцию ферментов фазы II [41]. ROS может запускать высвобождение фактора транскрипции Nrf2 из его цитоплазматического якоря, kelch-подобного ECH-ассоциированного белка 1 (KEAP1) с помощью механизмов, которые могут включать прямую окислительную атаку или неокислительные механизмы с последующим связыванием Nrf2 с элементом, отвечающим за антиоксидантный ответ, при контролем которых являются многочисленные антиоксидантные и дезинтоксикационные ферменты, включая те, которые связаны с антиоксидантной активностью (гемоксигеназа-1 (HO-1), глутатионпероксидаза), синтезом глутатиона и (ре)циклированием ( e.грамм. глутатионредуктаза, глутатион-S-трансфераза), регенерация НАДФН (, например, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа) и метаболизм ксенобиотиков (, например, трансальдолаза, НАД(Ф)Н-хиноноксидоредуктаза-1) [42–44].

    Следствием того, что подземные ТЧ богаты переходными металлами, является их способность сильно истощать антиоксиданты, такие как аскорбат или восстановленный глутатион, и генерировать свободные радикалы независимо от клеток [45, 46]. Эта генерация АФК наблюдалась в первичных бронхиальных эпителиальных клетках, подвергшихся воздействию подземных ТЧ, что позволяет предположить, что способность генерировать АФК увеличивается по мере уменьшения размера ТЧ [24].Сравнение подземных ТЧ с другими типами ТЧ предполагает, что они являются более мощным генератором АФК, чем ТЧ из других источников, включая городские ТЧ, дорожный износ, дизельное топливо и сжигание древесины в клетках альвеолярного эпителия A549 типа 2 [47], и по сравнению с аналогичными Источники ТЧ в мышиных макрофагах RAW264.7, сопровождающиеся усилением перекисного окисления липидов [48]. Точно так же наблюдались повышенные концентрации окисленных биомолекул, при этом подземные PM оказались более мощными, чем другие типы PM, в индукции окислительного расщепления плазмиды в бесклеточном анализе [12] и повреждении ДНК в клетках A549 [47, 49].Это окислительное повреждение ДНК, вызываемое подземными ТЧ, может быть смягчено хелатором железа/инактиватором окислительно-восстановительного потенциала десфериоксамином [50], в то время как индукция антиоксидантного фермента НО-1, стимулируемая подземными ТЧ, чувствительна к десферриоксамину и поглотителю АФК N-ацетилцистеину [51]. ]. Эти данные свидетельствуют о том, что подземные ТЧ способны генерировать АФК сами по себе и в незащищенных клетках более мощно, чем ТЧ из надземных источников, в зависимости от массы ТЧ, в зависимости от содержания металлов, хотя выводы относительно того, является ли это Это свойство главным образом железа, металла, наиболее распространенного в подземных ТЧ, или других металлов, особенно тех, которые образуются в тормозной системе.

    Воспалительные и барьерные реакции на РМ

    in vitro

    Когда подвергшиеся воздействию клетки не могут справиться с окислительным стрессом за счет клиренса частиц или увеличения выработки антиоксидантов, возникает воспаление [52]. Это в первую очередь координируется за счет активации митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK) с последующим фосфорилированием ингибитора κB (IκB) и, таким образом, активацией передачи сигналов ядерного фактора κ-light-chain-enhancer активированных B-клеток (NF-κB) с усилением экспрессия батареи медиаторов воспаления, включая интерлейкин (IL)-1β, IL-6 и IL-8, а также матриксную металлопептидазу-9 и циклооксигеназу-2 [53].Было продемонстрировано участие микроРНК в эффектах PM, при этом PM индуцируют устойчивую активацию NF-κB посредством фосфоинозитид-3-киназы/Akt-опосредованного подавления miR-331 [54], растормаживая экспрессию ингибитора κβ-киназы-β. (IκK-β), следовательно, увеличивая фосфорилирование IκB [54].

    Кроме того, возможно участие толл-подобных рецепторов (TLR), главным образом TLR4 и TLR2, в ответе цитокинов на PM в различных типах клеток [55–57], передающих сигналы через белок первичного ответа миелоидной дифференцировки MyD88, что приводит к НФ Транслокация -κB в ядро ​​и индукция цитокинов, таких как IL-6 и IL-8 [28, 58].Связанный с ТЧ липополисахарид, компонент клеточных стенок грамотрицательных бактерий, может активировать TLR4 [59], в то время как TLR2 распознает другие микробные компоненты, связанные с ТЧ, включая липотейхоевую кислоту и протеогликаны, но также может реагировать на металлы или эндогенные молекулярные повреждения, связанные с паттерны [60]. АФК могут индуцировать стресс эндоплазматического ретикулума (ER) и активировать реакцию развернутых белков (UPR) [61, 62]. Это может привести к таким последствиям, как остановка трансляции белка, повышенная продукция медиаторов воспаления через NF-κB и апоптоз, которые координируются через различные ветви UPR и могут варьироваться в зависимости от стимула и типа клеток [63].Например, есть данные о том, что UPR активирует внутриклеточный чувствительный к опасности нуклеотид-связывающий домен и инфламмасому, богатую лейцином, повторяющийся белок-3 (NLRP3) при нейтрофильном воспалении дыхательных путей, опосредованном PM [64], которое, по-видимому, в основном связано с врожденным иммунный ответ на ПМ и усиливающий активацию цитокинов IL-1β и IL-18 [65, 66]. Однако также было продемонстрировано, что индуцированная стрессом ER активация NLRP3, хотя и требует ROS, может происходить независимо от UPR и вместо этого происходить через митохондриально-зависимый путь [67].Учитывая вышеупомянутые эффекты PM на митохондриальный метаболизм, было бы интересно определить, происходят ли эти эффекты на инфламмасому NLRP3 через общие механизмы.

    ТЧ могут влиять на целостность эпителиального барьера дыхательных путей. У мышей, подвергшихся воздействию PM 2,5 из окружающей среды, собранных во время эпизодов дымки в Гонконге и Китае, были обнаружены подавленные уровни E-кадгерина наряду с повышенными концентрациями интерферона (IFN)-γ, IL-2, IL-4, IL-6 и IL-10. в жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) [68], в то время как образующиеся при горении ТЧ индуцируют эпителиально-мезенхимальный переход в бронхиальных эпителиальных клетках in vitro и в мышиной модели, включая снижение экспрессии Е-кадгерина и потерю морфологии эпителиальных клеток [69].Точно так же альвеолярные эпителиальные клетки человека и крысы, подвергшиеся воздействию PM 10 и частицам выхлопных газов дизельных двигателей, демонстрируют пониженное содержание мембранного окклюдина и диссоциацию от цитоскелетного линкера zonula occludens-1 [70]. Кроме того, ультрадисперсные ПМ могут проникать в клетки бронхиального эпителия человека [50, 65, 71], потенциально запуская аутофагию [71].

    Повышенная восприимчивость астматических дыхательных путей к ТЧ может быть вызвана нарушением барьерной функции эпителия астматических дыхательных путей, например нарушением образования соединений с пониженной плотностью прохождения ионов и макромолекул [72, 73], а также повышенным высвобождением провоспалительных цитокинов, стимулируемым ТЧ факторы ремоделирования дыхательных путей [73, 74].Кроме того, PM может усугубить гиперсекрецию слизи за счет повышения экспрессии бронхиального эпителия MUC5AC и лиганда рецептора эпидермального фактора роста амфирегулина [76]. Кроме того, астма связана с фоном ранее существовавшего окислительного стресса, а также с повышенной восприимчивостью к АФК-ассоциированному повреждению [77, 78]. Действительно, генетические полиморфизмы в ферментах, участвующих в циклах антиоксиданта глутатиона, связаны с астмой [79], а также со снижением уровня супероксиддисмутазы и каталазы в дыхательных путях [80, 81].

    Исследования отметили зависящее от концентрации подземных ТЧ увеличение высвобождения провоспалительных цитокинов из клеток A549 и первичных бронхиальных эпителиальных клеток, при этом подземные ТЧ, как правило, более эффективны, чем городские ТЧ и другие типы ТЧ в эпителиальных клетках [50]. Однако это особенно не относится к воздействию макрофагов, когда подземные ТЧ, как правило, вызывают меньший воспалительный цитокиновый ответ, чем городские ТЧ [49, 82, 83]. Это несоответствие может быть связано с относительно высокой концентрацией липополисахарида (ЛПС) в городских ПМ по сравнению с подземными ПМ [82], к которым макрофаги относительно более чувствительны, чем эпителиальные клетки, поскольку последние слабо/не экспрессируют CD14 или MD-2. в передаче сигналов LPS-TLR4 [83–85].Это также может быть связано с высвобождением специфических для городских ТЧ компонентов ТЧ в кислой фагосоме, что наблюдалось с наночастицами золота [87]. В отличие от городских ТЧ, провоспалительная активность подземных ТЧ, по-видимому, преимущественно ограничивается нерастворимой фракцией частиц [50], вероятно, металлической фракцией, учитывая, что эта воспалительная активность устраняется хелатированием железа. Кроме того, эта активность менее выражена для подземных ТЧ с гораздо более низким содержанием металла, которые могут быть обнаружены в подземных системах, где используются резиновые пневматические шины [17].Действительно, было показано, что содержание железа в подземных ТЧ в основном находится в форме нерастворимого оксида железа [88]. В недавнем отчете Комитета Великобритании по медицинскому воздействию загрязнения воздуха (COMEAP) о вдыхаемой пыли в лондонском метро предполагается, что нерастворимая природа железа в подземных ТЧ при нормальном физиологическом рН может привести к переоценке риска воздействия подземных ТЧ. учитывая пониженную биодоступность нерастворимого металла по сравнению с растворимым металлом [89], хотя растворимость металла может повышаться в кислой среде лизосомы, что приводит к токсичности [90].Однако, наоборот, нерастворимые металлические ПМ могут сохраняться длительное время и с большей вероятностью проникать в дистальные органы целыми [7, 91]. Точно так же относительно менее воспламеняющая природа подземных ТЧ по сравнению с городскими ТЧ предполагает, что по массе подземные ТЧ могут представлять меньший риск для здоровья, хотя это противоречит повышенному уровню окислительного стресса, вызываемого подземными ТЧ. Вклад подземных источников в общую концентрацию ТЧ взвешен по отношению к крупным и мелким фракциям, а это означает, что доля токсической нагрузки, переносимой ультрадисперсной фракцией, может быть относительно меньше, чем надземная [13, 26], хотя это и неравномерно. обнаружение и может зависеть от факторов, характерных для подземной сети [25].

    Исследования воздействия in vivo

    Исследования, оценивающие состав подземных ТЧ по сравнению с ТЧ, обнаруженными в наземном легкорельсовом транспорте и автомобильных перевозках, показывают, что, хотя подземные ТЧ могут иметь относительно низкие концентрации канцерогенных полиароматических углеводородов, связанных со сгоранием дизельного топлива, эти может перевешиваться присутствием металлов в подземных ТЧ и чистой концентрацией подземных ТЧ в воздухе [14, 92]. Действительно, даже относительно короткая поездка на работу в подземной железной дороге может составлять большую часть ежедневного воздействия ТЧ и переносимых по воздуху металлов [16].Поэтому, возможно, удивительно, что исследования эффектов острого и хронического воздействия воздуха подземных железных дорог обнаружили мало доказательств избыточного риска [93]. Воздействие на добровольцев в стокгольмском метро в течение 2  часов не выявило изменений в параметрах функции легких, количестве клеток ЖБАЛ или концентрации цитокинов у здоровых добровольцев или у добровольцев с легкой астмой, хотя в различных группах наблюдалось увеличение самоотчетов о симптомах нижних и верхних дыхательных путей [20]. , 94]. Кроме того, исследование выявило повышенную концентрацию циркулирующих маркеров свертывания крови и оксилипинов ЖБАЛ только в группе здоровых людей, что свидетельствует о том, что специфические для заболевания различия могут не обязательно проявляться в месте патологии, хотя клиническая значимость этого неясна [20, 94]. ].Аналогичное отсутствие очевидного эффекта было отмечено у стокгольмских подземных рабочих в течение 8-часовой смены, хотя и с увеличением циркулирующих маркеров свертывания, как и в вышеупомянутом исследовании [95, 96]. Аналогичным образом, 5-часовое воздействие на добровольцев в нескольких местах по всей территории Нидерландов, в том числе на станции метро, ​​показало, что фракция оксида азота в выдыхаемом воздухе не была явно связана с воздействием под землей [97], равно как и концентрация воспалительных цитокинов при промывании носа [98] или коагуляции. маркеров в отличие от стокгольмских исследований [99, 100], хотя назальная экспрессия лактоферрина была связана с подземными железными дорогами ТЧ металлов [98], как и количество циркулирующих лейкоцитов, нейтрофилов и моноцитов [101].Исследования хронического воздействия на рабочем месте показали аналогичное отсутствие эффекта: у водителей стокгольмского метро не было отмечено повышенного риска рака легких [102] или инфаркта миокарда [103]. Однако эти исследования проводились только в двух подземных системах с использованием в целом здоровых добровольцев молодого и среднего возраста. Требуется гораздо больше работы, прежде чем можно будет сделать выводы о влиянии ТЧ подземных железных дорог на заболеваемость и обострение респираторных заболеваний, дифференциальное воздействие на людей с ранее существовавшими респираторными заболеваниями и хронические последствия.

    Защита от ТЧ

    Учитывая явно повышенные массовые концентрации ТЧ на станциях метро, ​​было сделано несколько предложений по их снижению [104]. Те, кто сосредоточен на снижении образования ТЧ, включают использование пневматических шин вместо металлических колес [17, 22] и использование цветных металлов для снижения потенциальной способности ТЧ генерировать АФК [105], хотя использование пневматических шин может представлять другой риск, выступая в качестве источника вдыхаемого микропластика [106, 107].Меры, направленные на снижение воздействия ТЧ, включают установку фильтров для притягивания и улавливания магнитных ТЧ [88, 108], а также промывку стен туннелей для уменьшения повторного взвешивания ТЧ при прохождении поезда [21]. Краевые двери во всю высоту платформы, изначально предназначенные для предотвращения доступа пассажиров к путям, когда на станции нет поезда, были предложены как, возможно, наиболее эффективный механизм для снижения воздействия ТЧ на пассажиров на платформах [109], в то время как является некоторым свидетельством того, что концентрация ТЧ варьируется вдоль платформы, а это означает, что воздействие может зависеть от местоположения пассажиров [19, 110].Маски для лица могут уменьшить вдыхание ТЧ и, как было показано, оказывают благотворное влияние в сильно загрязненных городских условиях [111, 112], но «реальная» фильтрация ТЧ может быть меньше, чем ожидалось, с плохой подгонкой лица к конкретной проблеме [ 113], и существуют серьезные этические вопросы, касающиеся использования масок населением и персоналом, работающим с людьми.

    Выводы

    Имеется все больше данных о воздействии ТЧ на дыхательные пути (рис. 1) и механизмах, посредством которых возникают такие последствия, но необходимо рассматривать ТЧ как класс химически и токсикологически гетерогенных веществ. токсикантов, а не просто как единая гомогенная сущность.Учитывая, что подземные железные дороги, как правило, имеют концентрации переносимых по воздуху ТЧ в несколько раз выше, чем над землей, и что физико-химические данные и данные in vitro позволяют предположить, что подземные ТЧ являются мощным индуктором окислительного стресса в эпителиальных клетках дыхательных путей, следует отметить отсутствие доказательств эффекта in vivo . Существует явная потребность в дальнейших исследованиях воздействия подземных PM in vivo , особенно с акцентом на демографические группы, отличные от тех, которые преимущественно представлены в подземном персонале, такие как тяжелые астматики и пожилые люди in vitro и in vivo исследования по определению эффектов ТЧ, выходящих за пределы диапазона антиоксидантных и воспалительных маркеров, обычно оцениваемых в таких исследованиях.

    Сноски

    • Происхождение: Заказная статья, рецензирование

    • Конфликт интересов: Д.