O CÉREBRO POLUÍDO.

Evidências indicam que o ar poluído causa a demência de Alzheimer.

A poluição do ar, particularmente em grandes cidades como Los Angeles, Califórnia, pode promover inflamação do cérebro e doenças.

A poluição do ar, particularmente em grandes cidades como Los Angeles, Califórnia, pode promover inflamação do cérebro e doenças.

Los Angeles, Califórnia – Em um arame farpado – com fios fechando o estacionamento a 100 metros da Rota 110, varas e mangueiras de alumínio estão penduradas em um reboque branco, e seu bocal destinado a um viaduto. A cada minuto, a mangueira suga centenas de litros de ar misturados com material do escapamento de cerca de 300 mil carros e caminhões que queimam carvão e diesel a cada dia.

Agachado dentro do reboque, um jovem engenheiro químico chamado Arian Saffari levanta a tampa de um cilindro fuliginoso preso à mangueira, parte de um sofisticado sistema de filtração que capta e classifica poluentes por tamanho. Dentro há um transmissor de dados científicos: partículas de sulfato, nitrato, amônio, carbono escuro e metal pesado pelo menos 200 vezes menor do que a largura de um fio de cabelo humano.

As partículas são muito finas para muitos sensores de poluição do ar medir com precisão, diz Saffari, que trabalha em um laboratório liderado por Constantinos Sioutas da Universidade do Sul da Califórnia (USC). Tipicamente menores do que 0,2 μm de diâmetro, estas partículas “ultrafinas” caem dentro de uma classe mais larga de poluentes atmosféricos comumente referidos como PM2,5 devido ao seu tamanho, 2,5 μm ou menos. Quando se trata de toxicidade, o tamanho importa: quanto menor as partículas às quais as células estão expostas, diz Saffari, maiores são os níveis de estresse oxidativo, marcados pela produção de moléculas quimicamente reativas, como os peróxidos, que podem danificar o DNA e outras estruturas celulares.

Alguns dos riscos para a saúde ao inalar partículas finas e ultrafinas estão bem estabelecidos, como asma, câncer de pulmão e, mais recentemente, doenças cardíacas. Mas um crescente corpo de evidências sugere que a exposição também pode prejudicar o cérebro, acelerando o envelhecimento cognitivo, e pode até aumentar o risco de doença de Alzheimer e outras formas de demência.

A ligação entre a poluição do ar e a demência continua a ser controversa – até mesmo os seus proponentes alertam que é necessária mais investigação para confirmar uma ligação causal e descobrir como as partículas podem entrar no cérebro e fazer mal lá. Mas um número crescente de estudos epidemiológicos de todo o mundo, novas descobertas de modelos animais e estudos de imagens cerebrais humanas e técnicas cada vez mais sofisticadas para modelar exposições a PM2.5 aumentaram os alarmes. De fato, em um estudo epidemiológico de 11 anos atras esta para ser publicado na Translational Psychiatry, os pesquisadores da USC irão relatar que pessoas que vivem em lugares com PM2.5 exposições mais elevadas do que o padrão da Agência de Proteção Ambiental (EPA) que é de 12 ug/m 3 quase dobrou o risco de demência em mulheres idosas. Se a descoberta se mantiver na população em geral, a poluição do ar poderia representar cerca de 21% dos casos de demência em todo o mundo, diz o autor sênior do estudo, o epidemiologista Jiu-Chiuan Chen da Keck School of Medicine na USC.

Aprofundando as preocupações, pesquisadores da Universidade de Toronto, no Canadá relataram na revista The Lancet que entre 6,6 milhões de pessoas na província de Ontário, aqueles que vivem dentro de 50 metros de uma estrada principal, onde os níveis de poluentes finos são muitas vezes 10 vezes superior a apenas 150 metros de distância – eram 12% mais propensos a desenvolver demência do que as pessoas que vivem a mais de 200 metros de distância.

O campo é “muito, muito jovem”, adverte Michelle Block, neurocientista da Universidade de Indiana, em Indianápolis. No entanto, é um “momento extremamente emocionante” para estudar as conexões entre a poluição e o cérebro, diz ela. E se real, a conexão da poluição do ar daria a peritos da saúde pública uma ferramenta para abaixar agudamente os riscos de Alzheimer – uma perspectiva bem-vinda para uma doença que assim que esta devastado e que, até agora, permanece incurável.

Cães dementes na Cidade do México no início de 2000 ofereceram os primeiros indícios de que a inalação de ar poluído pode causar neuro-degeneração. A neurocientista Lilian Calderón-Garcidueñas, agora na Universidade de Montana, em Missoula, notou que os cães idosos que viviam em áreas particularmente poluídas da cidade muitas vezes ficavam abalados, crescendo desorientados e até mesmo perdendo a capacidade de reconhecer seus donos. Quando os cães morreram, Calderón-Garcidueñas descobriu que seus cérebros tinham depósitos extracelulares mais extensos da proteína β-amilóide – as mesmas “placas” associadas à doença de Alzheimer – do que os cães em cidades menos poluídas. Ela também encontrou níveis elevados de placas nos cérebros de crianças e jovens adultos da Cidade do México que morreram em acidentes, bem como sinais de inflamação como a glia-hiperativa, as células imunes do cérebro. Os estudos de Calderón-Garcidueñas não tiveram controles rigorosos, nem explicam o fato de que placas de β-amilóide não necessariamente sinalizam demência. Mas o trabalho posterior deu peso às suas observações.

Esses tubos de partículas finas da auto-estrada 110 desempenharam um papel fundamental. Em um laboratório no porão da USC, Sioutas e sua equipe usam aerosol dos poluentes com um nebulizador hospitalar e, em seguida, canalizam o ar sujo para as gaiolas que alojam ratos de laboratório que foram projetados para conter um gene para a β-amilóide humana. Os animais de controle alojados na mesma sala respiram ar limpo e filtrado. Depois de um período designado – 220 horas durante várias semanas, em um experimento recente – a equipe entrega os roedores para os colegas da USC, que sacrificam os animais e verificam os seus cérebros quanto a sinais de neurodegeneração.

Caleb Finch e Todd Morgan, USC neurocientistas que combinam estudos de envelhecimento e do cérebro, são responsáveis pela análise. Em camundongos que respiraram o ar sujo, eles descobriram, a microglia do cérebro libera uma inundação de moléculas inflamatórias, incluindo fator de necrose tumoral-A, que é elevada nos cérebros de pessoas com doença de Alzheimer e tem sido associada à perda de memória. Os ratos expostos à poluição também mostraram outros sinais de danos cerebrais, o grupo relatou em vários trabalhos recentes: mais β-amilóide do que nos ratos controle e neurites encolhidas e atrofiadas, os processos celulares que se estendem dos neurônios para outras células.

Como as partículas aerotransportadas finas poderiam viajar da cavidade nasal de um roedor a seu cérebro é um mistério. Mas uma equipe de pesquisa liderada por Günter Oberdörster, da Universidade de Rochester, em Nova York, usou manchas radioativas e rastreáveis de carbono elementar para demonstrar que partículas inaladas menores de 200 nanômetros podem passar pelos delicados tecidos que revestem as cavidades nasais de um roedor, e se espalhar até o cerebelo, na parte de trás do cérebro, desencadeando uma reação inflamatória.

Para entender o que os estudos animais podem significar para as pessoas, no entanto, os cientistas precisam correlacionar a exposição à poluição do ar com exames de cérebro humano e com resultados de testes cognitivos rigorosos.

Uma suspensão turva de partículas de poluição atmosférica, coletadas perto de uma auto-estrada de Los Angeles, Califórnia, será transformada em um aerossol e canalizada para tanques contendo ratos de laboratório. © Spencer Lowell

Uma suspensão turva de partículas de poluição atmosférica, coletadas perto de uma auto-estrada de Los Angeles, Califórnia, será transformada em um aerossol e canalizada para tanques contendo ratos de laboratório. © Spencer Lowell

Isso não é fácil de fazer, pois os dados históricos de longo-prazo sobre a exposição à poluição são escassos nos Estados Unidos e em muitos outros países, diz Kimberly Gray, administradora de programas do Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental (NIEHS) em Durham, Carolina do Norte. Mas em uma revisão em setembro de 2016 de 18 estudos epidemiológicos de Taiwan, Suécia, Alemanha, China, Reino Unido e Estados Unidos, todos, exceto um, mostraram associação entre alta exposição a pelo menos um componente da poluição do ar e um sinal de demência. A revisão, publicada em  Neurotoxicology, incluiu uma análise de 2012 da 19mil aposentados enfermeiros, que constatou que as partículas mais finas em enfermeiras que foram expostos a poluição, com base em dados de monitoramento perto de suas casas, e mais rápido eles declinaram em testes cognitivos dos EUA. Para cada 10 microgramas adicionais por metro cúbico de ar que respiravam, seu desempenho em testes de memória e atenção diminuiu como se tivessem envelhecido por 2 anos, diz Jennifer Weuve, um epidemiologista da Universidade de Boston, que liderou a análise.

 Os cientistas deixaram um grupo de ratos respirar ar poluído por várias semanas, enquanto expor outro ao ar limpo. Depois de várias semanas, eles examinam os cérebros de ambos os grupos. © Spencer Lowell


Os cientistas deixaram um grupo de ratos respirar ar poluído por várias semanas, enquanto expunham outro ao ar limpo. Depois de várias semanas, eles examinam os cérebros de ambos os grupos. © Spencer Lowell

Estudos de imagem também sugerem que a poluição ataca o cérebro humano. Em uma análise de 2015 de exames de ressonância magnética cerebral de pessoas inscritas no Framingham Heart Study, um estudo cardiovascular de longo-prazo na Nova Inglaterra, pesquisadores da Harvard Medical School, em Boston, descobriram que quanto mais próximo as pessoas tinham vivido de uma grande auto-estrada – e o PM2.5 indicou que eles provavelmente tinham sido expostos – menor era o seu volume cerebral. A associação manteve-se, mesmo após ajustar por fatores como a educação, tabagismo, diabetes e doenças cardiovasculares.

Pouco depois da publicação do estudo, a USC Chen relatou outro exemplo de encolhimento cerebral: em 1403 mulheres idosas, o volume total de substância branca – as fibras nervosas isoladas que conectam regiões cerebrais diferentes – diminuiu em cerca de 6 centímetros cúbicos por cada 3,5 μg/m3 e o aumento da exposição PM2.5 estimado, com base na monitorização do ar dados de residências dos participantes durante 6 a 7 anos antes dos exames cerebrais foram feitos. Os achados sobre a substância branca de Chen são consistentes com estudos de neurônios cultivados, que mostram que a exposição a PM2.5 pode levar a mielina – o isolamento graxo que envolve os axônios neuronais – a “descascar nas extremidades, como um Band-Aid que se solta”, diz Block .

 Modos de ataque - partículas poluentes pode fazer o seu caminho para o cérebro e danificá-lo diretamente, ou eles podem atacá-lo à distância, por desencadear a liberação de moléculas inflamatórias. C. Bickel / Ciência


Modos de ataque – Partículas poluentes podem fazer o seu caminho para o cérebro e danificá-lo diretamente, ou elas podem atacá-lo à distância, desencadeando a liberação de moléculas inflamatórias. C. Bickel/Ciência

Onde o risco é maior está longe de ser claro. Queimar praticamente qualquer coisa produz PM2.5: petróleo e gás, lenha, vegetação. As redes federais e financiadas pelo estado de monitores de qualidade do ar nos Estados Unidos ficam desligadas e ligadas de acordo com os caprichos políticos e são frustrantemente desiguais. De acordo com a Associação Americana do Pulmão, menos de um terço dos municípios dos EUA têm monitores de poluição por ozônio ou partículas, e a cobertura é especialmente escassa nas áreas rurais. Aqueles que existem só mediram PM2,5 desde 1997 – antes disso, a EPA não monitorava partículas menores do que PM10.

Ao longo dos últimos anos, no entanto, novos modelos computacionais tornaram possível preencher algumas das lacunas nos dados de monitoramento, diz Gray. Em setembro de 2016, o NIEHS e o Instituto Nacional sobre o Envelhecimento lançaram vários novos estudos epidemiológicos que usarão essa modelagem para analisar a ligação entre poluição do ar e saúde do cérebro. Um, com sede em Seattle, Washington, estimou a exposição dos participantes à poluição de PM2.5 e correlacionou-a com a incidência de demência, diz Lianne Sheppard, biostatistician da Universidade de Washington em Seattle.

Para seu estudo da região de Seattle, Sheppard e seus colegas vão tirar proveito de um modelo que desenvolveram para um estudo anterior da poluição do ar e aterosclerose. Criá-lo, segundo ela, levou “uma enorme quantidade de trabalho nos bastidores”. Primeiro, eles compilaram mais de uma década de dados de monitoramento do ar sobre PM2.5 e outros poluentes de 600 mil locais nos Estados Unidos. Para cada local, foram calculadas 800 variáveis geográficas diferentes, como a distância para portos, fábricas, refinarias, óleo residual e estradas. Em seguida, ajustaram seus modelos aos dados de monitoramento usando uma uma grade de 25 por 25 metros e estimaram as concentrações de PM2,5 em cada célula da grade.

Baseando-se no modelo, Sheppard e seus colegas vão criar uma estimativa ainda mais detalhada dos níveis de poluição do ar em Seattle e em torno dele. Para pesquisar a demência na região, a equipe vai tocar no estudo de Mudanças no Pensamento, que tem monitorado 5 mil pessoas idosas na área de Seattle por mais de 20 anos. Embora todos os participantes fossem cognitivamente normais quando se juntaram, aos 65 anos ou mais, cerca de 1 mil já desenvolveram demência, incluindo 859 casos de Alzheimer. Quando os participantes morrem e doam seus cérebros para a ciência, como os mais de 600 que já têm, os patologistas examinam seu tecido cerebral para depósitos de proteína anormal, dano cerebrovascular e outros sinais de estresse celular. Combinado com estudos genéticos, Sheppard diz que tais análises permitirão que seu grupo cheque “não apenas a epidemiologia da relação entre poluição do ar e cognição, mas comece a procurer mecanismos” que explicam como os poluentes no ar afetam o cérebro humano.

Algumas pessoas  podem ser mais suscetíveis do que outras. No estudo do Translational Psychiatry, a equipe de Chen descobriu que as mulheres que transportam o gene de risco do Alzheimer APOE4 enfrentou um risco desproporcionalmente maior na poluição. E recentemente, Finch começou á examinar a sobreposição – e a potencial sinergia – entre a PM2.5 e a fumaça do cigarro. A fumaça é rica em partículas ultrafinas e pode desencadear a produção de placas amilóides e neuroinflamação em modelos de ratos. Embora o tabagismo tenha sido considerado protetor contra a doença de Alzheimer, estudos prospectivos estabeleceram desde então o fumo do tabaco como um importante fator de risco, diz ele. Em 2014, por exemplo, um relatório publicado pela Organização Mundial de Saúde atribuiu até 14% da doença de Alzheimer em todo o mundo ao tabagismo.

A poluição pode ter um impacto cognitivo maior sobre os pobres, em parte porque eles são mais propensos a viver em locais com exposições mais altas de PM2.5, como perto de grandes estradas ou portos. Jennifer Ailshire, socióloga da USC, diz que os estresses ligados à pobreza também podem ampliar os efeitos das partículas tóxicas. Em um de seus estudos mais recentes, idosos que classificaram seus bairros como estressantes – citando sinais de deterioração e desordem, como lixo e crime – agravaram-se nos testes cognitivos do que as pessoas que estavam expostas a níveis de poluição semelhantes, mas viviam em condições com uma vizinhança menos estressante, diz ela. “Vivendo em Los Angeles, estamos todos expostos a muita poluição, mas alguns de nós estão bem”, diz ela. Ao tentar reduzir os impactos negativos da poluição atmosférica sobre a saúde, as cidades “podem querer tentar concentrar-se especificamente na redução da poluição em comunidades particularmente vulneráveis a essas exposições”, diz ela.

Mas ninguém estuda os efeitos suspeitos de partículas poluentes no cérebro e ela está ansiosa para fazer esta triagem. Se PM2.5 é culpado e responsável como dizem, a meta para politicos de todo mundo deve ser empurrar para baixo o máximo quanto for possível os níveis de poluição. Como todas a pesquisa estão apontando, diz Finch, “Acredito que [poluição do ar] vai acabar sendo o mesmo que o tabaco – não há limite seguro”.

Fonte: Science Magazine

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