Hava kirliliği, D vitamini, Beyin ve COVID-19

Hava kirliliği fazla olan coğrafyalarda koronavirüs enfeksiyonuna yakalanma ve hastanede yatma riski daha fazladır.

Hava kirliliğine katkıda bulunan faktörler şunlar olabilir:

• Trafik/araçlar (motorlu taşıt, uçak, şilep, gemi vs)  kaynaklı egzoz gazları
• Kalitesiz yakıt/kömür kullanımı
• Yakıt yakarken yanlış kullanım
• Sanayi tesisleri
• Yanlış kentleşme
• Tarım ilaçları kullanımı
• Hayvancılık sektöründe ortaya çıkan amonyağın havadaki diğer gazlar ile birleşmesi sonucu PM2.5 oluşması

Havayı kirleten moleküller; partikül maddeler (is, kurum, toz, polisiklik aromatik hidrokarbon, metaller), ozon, karbon monoksit, kükürt dioksit, azot dioksit, kimyasal gazlar olabilir. Bu maddelerin içinde en zararlısı kömür, yakıt ve odun yakımı ile ortaya çıkan karbonlu moleküllerdir. Nitrik oksit ise trafikteki araçlardan özellikle dizel motorlu araçlardan kaynaklanmaktadır.

Partikül maddeler çaplarına göre başlıca PM10 (yani 10 mikronluk partikül madde) ve PM2.5’a ayrılır.

Dünya nüfusunun %80’i Dünya sağlık Örgütü’nün belirlediği temiz hava kriterlerini karşılamayan havalar solumaktadır.

Hava kirliğinin en önemli ektilerinden biri artmış ozon düzeylerine bağlı olarak güneşten gelen UV B dalgalarını absorbe etmesidir. UV B ışınları D vitamini sentezi için gerekli olduğundan, büyük şehirlerde yaşayanların çok önemli kısmında D vitamini eksikliği görülür. Ozon konsantrasyonu artıkça D vitamini sentezi azalır. Eksikliğin diğer bir nedeni hava kirliliği nedeniyle insanların daha az dışarıya çıkmak istemesidir.

Anne karnındayken hava kirliliğine maruz kalan bebeklerin D vitamini düzeyleri de düşük bulunmaktadır. Havası kirli şehirde büyüyen çocukların D vitamin düzeyleri temiz havada yaşıtlarının neredeyse yarısıdır.

Nanopartiküller hem damarlar çevresinde , hem de hava yolları çevresinde enflamasyona neden olur. Ayrıca hava yollarında ve/veya hava keseciklerinde nanopartiküller, yabancı cisim gibi davranarak bağışıklık yanıtını harekete geçirir. Ortaya çıkan enflamasyon endotel hücrelerinde fonksiyon kaybı ile birlikte oksijen radikallerini artırarak oksidatif strese ve pek çok enflamatuar sitokin salınmasına neden olur.

Hava kirliliğinin solunum yolu etkileri dışında pek çok zararı olabilir:

• Kurşun: kan hücrelerini
• Karbon monoksit: oksijen taşınmasını
• Kükürt dioksit: Üst solunum yollarında tahriş yapar.

Hava kirliliği bunlara ek olarak kilo alma eğilimini artırır ve epigenetik değişikliklere/ genetik mutasyonlara neden olur.

İçenler ve ikinci el dumana maruz kalanlar için bir hava kirliliği nedeni de sigara dumanıdır.

PM2.5 partiküller, yağ hücrelerinde metilasyon değişikliklerine yol açarak ve/veya östrojen reseptörleri üzerinden kilo almaya eğilime neden olur. Aynı zamanda kilolu insanlarda var olan enflamasyon, PM2.5 partiküllere daha şiddetli yanıt verilmesine neden olur. Hava kirliliği etkisi ile yeteri kadar UV B dalga ulaşamayınca, D vitamini sentezlenemez ve ciltte azan nitrik oksit düzeyleri de ikinci bir yoldan hem endotel hasarına hem de oksidatif stres artışına neden olur.

Hava kirliliği ve beyin

Hava kirliliğine daha fazla maruz kalan çocuk ve gençlerde dikkat dağınıklığı, zekada gerileme ve akademik performansta düşüklük olabildiği, erişkinlerde ise bilişsel fonksiyonlarda kayıp, demans eğilimi ve demans bulgularında hızlanmaya neden olduğu gösterilmiştir.

Zihinsel/bilişsel zararların dışında hava kirliliği damar sertleşmesi, beyin damar hastalıkları ve şah damarı hastalıkları oluşum riskini de artırır. Uydu görüntülerinde daha fazla hava kirliliği saptanan coğrafyalarda beyin damar hastalıkları riski ve hastalıklar sonucu hastanede yatma riski seneler içinde katlanarak artar.

Hava kirliliğinin yukarıda anlatılan oksidatif stresi artırıcı ve enflamasyona yol açıcı etkisi ile beyinde de oksidatif stresi ve enflamasyonu artırarak nöron harabiyetine ve sinaptik iletişim kusurlarına neden olabildiği bilinmektedir.

Artmış enflamasyon sonucu bozulan kan beyin bariyerinde oluşan geçirgenlik artışı nedeniyle de dolaşımda bulunan yabancı maddeler, hücreler ve sitokinler de beyne ulaşıp zarar vermektedir. Hava kirliliğinin içerdiği partiküllerin beyinde yabancı maddelerin birikimine yol açarak, pek çok nörodejeneratif hastalığa zemin hazırlar.

Büyük şehirlerde yaşayan çocukların beyinde daha fazla ak madde değişikliği, erişkinlerde frontal, parietal ve temporal loblarda küçülme olduğu gösterilmiştir.

Beyaz madde değişikliği fazla olan çocukların dikkatleri daha dağınık ve hatırlamaları daha zayıf bulunmuştur.

Nitrik oksit düzeylerindeki azalma da bilişsel faktörleri bozan diğer bir faktördür.

Beynin derin cevheri havada bulunana serbest bakır ve polisiklik hidrokarbon etkilerinden daha çok etkilenir. Özellikle metal üretim ve/veya kaynak yapan işçilerin bazal ganglialarında daha yoğun birikim gösterilmiştir. Bazal gangliaların ve oluşturdukları etkilerin en önemli nörotransmitteri dopamindir. Dopamin diğer moleküllere nazaran okside olmaya daha eğilimlidir.

Uzun yıllar hava kirliliğine maruz kalan insanlarda Parkinson hastalığı ve Alzheimer hastalığı riski artar.

APOE4 geni taşıyıcılarının artmış Alzheimer hastalığı riski, hava kirliliği altında daha da artar. APOE4 taşıyıcısı çocuklarda frontal bölgede saptanan küçülme daha belirgindir.

Daha fazla hava kirliliği altında yaşayan çocuklarda beyin sinir hücresi kılıfları miyeline karşı bağışıklık yanıtı oluşumu da gösterilmiştir.

Hava kirliliğinin beyin damar hastalıkları riskini artırmasının önemli bir nedeni de kalp damar sisteminde neden olduğu değişikliklerdir. Hava kirliliğine bağlı olarak hastalarda taşikardi atakları, atriyal fibrilasyon ve diğer aritmilerin görülme sıklığı artar. Bu etki kilolu hastalarda daha belirgindir. Yoğun ve kalabalık anayolların yakınında yaşayan çocukların şah damarı duvarları, yaşıtlarınınkine göre daha serttir (daha az esnektir).

Hava kirliliğin içindeki partikül maddeler kan şekeri düzeylerinin daha yüksek seyretmesine neden olarak da enflamasyon ve beyinde nöroenflamasyona neden olur, ve aynı nedenle demans riskini de artırır. Son olarak da hava kirliliği, epigenetik metilasyon değişikliklerine neden olarak hem enflamasyonu artırır, hem de beyine ve sinir sistemine zarar verir.

Koronavirüs, D vitamini ve hava kirliliği

Büyük İspanyol gribinden bu yana pek çok üst solunum yolu enfeksiyonunun hava kirliliği nedeniyle daha fazla görüldüğü biliniyordu.

İspanyol gribinin daha az kömür kullanan yerleşimlerde daha az görüldüğü ve daha selim seyrettiği, 2003 senesindeki koronavirüs salgını, respiratuar sinsisyal virüs, grip virüsü influenza virüsü ve kızamık virüsü gibi pek çok virüsün havadaki nanopartiküller özellikle PM2.5 artması ile daha çok görüldüğü bir çok çalışmada gösterilmişti.

Koronavirüs enfeksiyonunun ilk dalgasında en çok etkilenen coğrafyaların havası en kirli yerleşimler olduğu da ispatlandı; Wuhan başta Çin’in büyü şehirleri, ispanya başkenti, İtalya’nın kuzey endüstriyel bölgesi Lombardiya. Uydu görüntüleri ve meteorolojik ölçümler ile havada ne kadar yüksek PM10, PM2.5, ozon ve nitrik oksit varsa, hastalık seyirleri o kadar ağır, ölümler o kadar çok olmuştu.

Koronavirüs enfeksiyonu sonucu virüsler en çok hasarı damar çeperini kaplayan endotel hücrelerine zarar vererek gösterirler. Endotel hasarı sonucun hem pıhtılaşma bozuklukları, hem de kalp damar ve beyin damar hastalıkları oluşur/şiddetlenir. Yazının başında anlattığım gibi hava kirliliği de endotel hücrelerin sağlığını bozarak tüm bu etkilerin artmasına neden olur. Hava kirliliğin önemli iki etkisi oksidatif stres oluşumu ve yaygın enflamasyondur; koronavirüs enfeksiyonu sonucu olarak da belirgin olarak oksidatif stres ve enflamasyon görüldüğü için, enfeksiyon sonucu görülebilecek tüm komplikasyonlar çok daha fazla görülür.

Hava kirliliği ile solunan havanın içinde bulunan karbon ve diğer nanopartiküller bu akciğerlerde bulunan LL37 isimli antimikrobiyal peptidin işlevlerini bloke ederler; D vitamini eksikliği ile birleşince viral enfeksiyonlara yatkınlık artar. LL-37, katelisidin isimli antimikrobiyal peptidler ailesinin bir üyesidir: direkt olarak virüs ve bakterilerin dış duvarlarına zarar vererek ölümlerine neden olur. Ayrıca artmış bağırsak geçirgenliği sonucu kana karışan bakteri duvarı unsurlarını (lipopolisakkaritler) nötralize eder, zarar vermelerine engel olur.

Büyük şehirde yaşamak ve fazla kahve içmek, kronik stres ile birleşince  magnezyum düzeyleri düşer. Magnezyum düzeyleri düşünce dolaylı olarak D vitamini düzeyleri de düşer. D vitamini eksikliğinin kendisi magnezyum düzeylerini düşürdüğü için sonuç daha ağır olur.

Hava kirliliğinin bir diğer etkisi de, hava kirliliğine neden olan nanopartiküllerin, virüsü hem daha uzak mesafelere, hem de akciğerlerde daha derinlere taşınmasını sağlayacak ‘binek’ vazifesi göstermesidir. Hasta bir kişi hapşırdığında havaya saçılan damlacık ve aerosoller, nanopartiküllere yapışarak normalde kat edeceğinden daha fazla mesafe kat eder. Yine solunum yolu ile virüs alındığında , aynı partiküllere yapışık olduğunda, akciğerlerde daha derin ve aşağılara uç noktalara gidebilir, hava keseciklerine ulaşarak kan dolaşımına geçebilir.

APOE4 geni taşıyıcılarının koronavirüs enfeksiyonunu ağır geçirme olasılıkları yüksektir. Yukarıda da anlatıldığı üzere bu kişilerin Alzheimer hastalığı geliştirme riskleri de yüksektir; hava kirliliği ve yüksek ozon düzeyleri her iki hastalık oluşum riskini daha da artırır.

Koronavirüs enfeksiyonu ile ve sonrasında Uzun COVID ile birlikte koku alma problemleri çok sık görülmektedir. Koku kaybının önemli bir nedeni burun destek hücrelerinin virüs nedeniyle zarara uğramasıdır, ancak hastaların bir kısmında beynin koku alma merkezi olfaktör bulbusda enflamatuar değişiklikler görülebilir.  Aynı şekilde hava kirliliği de olfaktör bulbusda enflamatuar değişikliklere neden olabilir. Enflamasyon olasılığı APOE4 gen taşıyıcılarında daha yüksektir.

Hava kirliliği ayrıca tükürük ve akciğer hava yollarında katelisidin (LL_37) dışında başka antimikrobiyal moleküllerin düzeyini azaltarak virüsün solunum yolları hücrelerine girişini kolaylaştırır. Bir diğer etkisi de renin anjiyotensin aldosteron sistemini aktive ederek hem kalp damar sorunlarının hem de enflamasyonun artışına neden olur. Dizel motorların etkisi ile hayaya karışan nitrik oksit hücreler üzerindeki ACE2 reseptör yoğunluğunu arttırarak virüslerin hücrelerin içine girişini kolaylaştırır.

Hava kirliliği bunların dışında aşılara karşı oluşan bağışıklık yanıtını da azaltabilmektedir. Henüz koronavirüs aşıları ile böyle bir çalışma yapılmamıştır ancak grip aşılarına karşı bu etki görülmüştür.

Öneriler:

1. Trafiğin yoğun olduğu bir yerde oturuyorsanız, sabah ve akşam saatlerinde camınızı açmayın. Mümkünse evinize bir hava temizleyici cihaz alın.
2. Etrafta kimse yokken ve açık havada maske takmak önerilmese de, trafiğin yoğun olduğu saatlerde, şehir içinde takmak sizi partikül maddelerden –kısmen de olsa- koruyacaktır.
3. SİGARA İÇMEYİN!!!
4. Bahar yaz aylarında öğlen saatlerinde güneşlenin. Kışın veya güneşlenemiyorsanız, yazın D vitamini düzeylerinize baktırın, takviye alın. Her gün az miktarda D vitamini almak, tek seferde yüksek D vitamini almaktan daha çok yarar sağlar.
5. Kışın D vitamininden zengin ciğer, güneşte kurutulmuş mantar , balık ve deniz ürünleri tüketiminizi artırın.
6. Turpgillerin içerdiği, özellikle brokoli ve Brüksel lahanasında bulunan sulforafan, antioksidan yanıtı genetik ifadesini etkileyerek, hava kirliliğinin etkilerini bir nebze azaltabilir. Özellikle brokoli filizlerinde bu özellik daha fazladır.
7. Antioksidan düzeyi fazla sebze ve meyveleri tüketimini artırın.
8. Omega-3 tüketiminizi artırın; yeteri kadar balık yiyemiyorsanız doktorunuza danışarak balık yağı takviyesi alabilirsiniz.
9. C vitamini ve E vitamini oksidatif stresi azaltır: besinlerle alımınızı artırın: sebzeler, meyveler, kuruyemişler, tohumlar/çekirdekler ve E vitamini için zeytinyağı.
10. Magnezyumdan zengin beslenin: Yeşillikler, enginar, bamya, kabak çekirdeği, badem ve diğer kuruyemişler, keten tohumu, balık ve deniz ürünleri.
11.  Kahve tüketiminizi azaltın (magnezyum düzeylerini düşürür).
12.  Yeterli magnezyum tüketmiyorsanız doktorunuz veya eczacınıza danışarak magnezyum takviyesi kullanın.

Referanslar

• de Prado Bert P, Mercader EMH, Pujol J, Sunyer J, Mortamais M. The Effects of Air Pollution on the Brain: a Review of Studies Interfacing Environmental Epidemiology and Neuroimaging. Curr Environ Health Rep. 2018 Sep;5(3):351-364. doi: 10.1007/s40572-018-0209-9. PMID: 30008171; PMCID: PMC6132565.
• Babadjouni RM, Hodis DM, Radwanski R, Durazo R, Patel A, Liu Q, Mack WJ. Clinical effects of air pollution on the central nervous system; a review. J Clin Neurosci. 2017 Sep;43:16-24. doi: 10.1016/j.jocn.2017.04.028. Epub 2017 May 18. PMID: 28528896; PMCID: PMC5544553.
• Barrea L, Savastano S, Di Somma C, et al. Low serum vitamin D-status, air pollution and obesity: A dangerous liaison. Rev Endocr Metab Disord. 2017;18(2):207-214. doi:10.1007/s11154-016-9388-6
• Mousavi SE, Amini H, Heydarpour P, Amini Chermahini F, Godderis L. Air pollution, environmental chemicals, and smoking may trigger vitamin D deficiency: Evidence and potential mechanisms. Environ Int. 2019 Jan;122:67-90. doi: 10.1016/j.envint.2018.11.052. Epub 2018 Nov 30. PMID: 30509511.
• Crane-Godreau MA, Clem KJ, Payne P, Fiering S. Vitamin D Deficiency and Air Pollution Exacerbate COVID-19 Through Suppression of Antiviral Peptide LL37. Front Public Health. 2020 May 28;8:232. doi: 10.3389/fpubh.2020.00232. PMID: 32671009; PMCID: PMC7326088.
• https://smartairfilters.com/en/blog/surgical-masks-surprisingly-effective-pm2-5/
• https://tr.wikipedia.org/wiki/Hava_kirliliği
• The impact of outdoor air pollution on COVID-19: a review of evidence from in vitro, animal, and human studies
• Thomas Bourdrel, Isabella Annesi-Maesano, Barrak Alahmad, Cara N. Maesano, Marie-Abèle Bind
• European Respiratory Review Mar 2021, 30 (159) 200242; DOI: 10.1183/16000617.0242-2020
• Ali N, Islam F. The Effects of Air Pollution on COVID-19 Infection and Mortality-A Review on Recent Evidence. Front Public Health. 2020;8:580057. Published 2020 Nov 26. doi:10.3389/fpubh.2020.580057
• Michael Brauer, Barbara Casadei, Robert A Harrington, Richard Kovacs, Karen Sliwa, the WHF Air Pollution Expert Group, Taking a stand against air pollution – the impact on cardiovascular disease: A Joint Opinion from the World Heart Federation, American College of Cardiology, American Heart Association, and the European Society of Cardiology, European Heart Journal, Volume 42, Issue 15, 14 April 2021, Pages 1460–1463, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehaa1025