阿爾茨海默病是一種進行性腦部疾病，最終剝奪了患者記憶，交流和獨立生活的能力。 通過2050，它是 預計 影響接近14的美國人及其家庭，經濟成本為1萬億美元 - 超過治療心髒病和癌症的估計總數。 
在美國導致死亡的主要原因中，阿爾茨海默病是我們目前唯一無法預防，治愈甚至停滯的疾病。 我們的 最新研究 旨在通過更好地了解疾病背後的環境原因和機制來改變這種狀況。
我們的研究結果使我們得出結論，室外空氣污染，從發電廠和汽車中釋放的微小顆粒滲入我們的肺部和血液，幾乎可以使老年婦女的癡呆風險增加一倍。 如果我們的結果適用於一般人群，則環境空氣中的細微顆粒污染可能導致每五個癡呆症病例中的一個中的一個。
這項研究首次將人類流行病學調查與動物實驗相結合，增加了一項研究 越來越多的研究 來自世界各地，將空氣污染與癡呆症聯繫起來。 它還提供了關鍵的阿爾茨海默氏症風險基因的第一個科學證據， APOE4，與空氣微粒相互作用，加速大腦衰老。
哪裡有煙
以前的研究 在南加州大學已經確定空氣污染加速了心髒病發作的風險。 基於這項工作，我們建立了 AirPollBrain集團 檢查是否以及如何接觸細顆粒物 - 稱為PM2.5，因為顆粒的直徑為2.5微米或更小 - 會影響老化的大腦。
我們設計這項研究來回答三個廣泛的問題。 首先，我們想知道生活在室外PM2.5水平較高的地方的老年人是否會增加認知功能障礙的風險，尤其是癡呆症。 我們還想知道攜帶阿爾茨海默病高風險基因APOE4的人是否對長期暴露於空氣中的PM2.5可能造成的損害更敏感。
我們的第三個問題是，對於攜帶人類阿爾茨海默病基因的小鼠，控制暴露於顆粒是否可以觀察到類似的發現。 如果我們在小鼠身上發現類似的效果，它可以揭示人腦中發生的可能機制。
我們專注於老年女性和雌性小鼠，因為APOE4賦予女性阿爾茨海默病的風險高於男性。
人類受試者
對於人類流行病學研究的組成部分，我們與研究人員合作 婦女健康倡議記憶研究， 或者 磁選在全國范圍內的一大群老年女性之後，從1990晚期開始，這些女性年齡為65至79年齡，但沒有癡呆症或任何明顯的認知障礙。
我們將EPA監測數據和空氣質量模擬相結合，建立了一個數學模型，使我們能夠估算出這些女性從2.5到1999所處的不同地點的日常室外PM2010水平。 由於WHIMS非常密切地跟踪其研究參與者，我們能夠收集可能影響個體癡呆風險的其他因素的詳細信息，如吸煙，運動，體重指數，激素治療和其他臨床危險因素，如糖尿病和心髒病疾病。 這使我們能夠解釋這些其他因素，並更好地隔離空氣污染暴露的影響。
我們發現暴露於較高水平的PM2.5的女性認知能力下降速度更快，患癡呆症的風險更高。 生活在PM2.5水平超過美國環境保護署標準的地方的老年女性患全球認知能力下降的風險增加81％，並且92百分比更容易患癡呆症，包括老年癡呆症。 與僅有APOE2.5基因背景遺傳風險的女性相比，長期PM4暴露引起的環境風險比具有兩份APOE4基因的老年女性高出兩到三倍。
未達標區域不符合EPA標準。 指定為無法分類的區域沒有足夠的經過驗證的監測數據，表明它們符合標準，但正在與EPA合作改進其數據。 USEPA
鼠標型號
對於實驗室研究，我們將患有阿爾茨海默病基因的雌性小鼠暴露於15週的納米級空氣污染。 該 空氣顆粒收集技術由我們的同事Constantinos Sioutas從南加州大學維特比工程學院發明，從南加州大學校園邊緣收集空氣顆粒作為城市地區的代表性空氣樣本。
實驗數據顯示，系統暴露於這種顆粒物質的小鼠在其大腦中積累了較大的蛋白質沉積物，稱為β-澱粉樣蛋白。 在人類中，β-澱粉樣蛋白被認為是神經變性的病理驅動因素，並且是預防阿爾茨海默病發作或減緩其進展的治療干預的主要目標。 與我們在老年女性中的流行病學觀察相似，APOE4雌性小鼠的這些影響更強，這些小鼠易患阿爾茨海默病。
未來的研究
我們未來的研究將考察這些研究結果是否也適用於男性，以及正在開發的任何藥物是否可以提供防止空氣污染暴露的保護。 還需要做更多的工作來確認因果關係，並了解空氣污染如何進入和損害大腦。
暴露於空氣污染的大腦衰老可能從發展開始，因此我們也希望了解與阿爾茨海默病相關的早期生活中的空氣污染。 我們已經知道了 肥胖 和 糖尿病 阿爾茨海默氏症的風險因素。 我們也知道住在離高速公路更近的孩子 往往更肥胖，如果家庭中的成年人是吸煙者，則會產生復雜的影響。
基於現有的小鼠模型，人們可以預測，空氣污染的發展暴露會增加阿爾茨海默病的風險。 這是我們希望更好理解的科學難題的重要部分。
空氣污染，公共衛生和政策
空氣污染無國界。 這使我們的研究具有全球影響，政策制定者和公共衛生官員應該認真對待這些影響。
“清潔空氣法”要求環境保護局製定 國家環境空氣質量標準 提供足夠的安全保障，以保護敏感人群，如兒童和老人。 在2012中，EPA收緊了美國PM2.5標準。 儘管如此，在2015中，仍然有近100萬人生活在仍然擁有的縣 不健康的全年水平的顆粒污染超過41百萬人口居住在經歷短期污染高峰期的縣。
最近的研究 已經表明，美國癡呆症患病率在2000和2012之間下降。 然而，我們不知道這種趨勢是否與空氣污染法規相關，或者近年來暴露於較低水平的PM2.5仍然對美國老年人，特別是那些有癡呆症風險的人造成一定程度的長期威脅。
如果長期接觸PM2.5確實會增加患癡呆症的風險，這意味著公共衛生組織低估了與空氣污染相關的已經很大的疾病負擔和醫療保健成本。 例如，世界衛生組織的最新評估 PM2.5引起的全球疾病負擔 不包括癡呆症。 印度，中國和許多其他發展中國家的空氣污染水平遠高於美國的水平。
世界衛生組織建議將PM 2.5減少到每立方米10微克的年平均值。 鳳凰7777 /維基百科, CC BY-SA
同樣，EPA也有 預計 清潔空氣法案將在2和1990之間提供近1萬億美元的收益，其中大部分來自減少的死亡和疾病。 如果顆粒污染與癡呆症之間存在聯繫，“清潔空氣法”可能會提供比EPA估計更大的利益。
美國 解決阿爾茨海默病的國家計劃這是2011頒布的法規所要求的，旨在通過2025預防或有效治療阿爾茨海默病。 我們認為任何破壞環保署運營或放寬空氣清潔規定的措施都會產生意想不到的後果，這將使實現這一目標變得更具挑戰性。
關於作者
Caleb Finch，Leonard Davis大學老年學教授， 南加州大學 和Jiu-Chiuan Chen，預防醫學副教授， 南加州大學
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