Hopp til innhold

Valgte elementer er lagt i handlekurven

Gå til handlekurv
Artikkel

Helseeffekter utløst av luftforurensning – virkningsmekanismer

Betennelsesreaksjoner i luftveiene ser ut til å være en sentral virkningsmekanisme for helseeffekter utløst av luftforurensning. Enkelte komponenter, som polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) og benzen, kan gi skade på arvematerialet og resultere i kreft.

Elektronmikroskopisk bilde av en makrofag (M) i ferd med å ta opp en silikapartikkel (SP). Bildebredde = 24 mµ. . Ellen Namork, FHI
Elektronmikroskopisk bilde av en makrofag (M) i ferd med å ta opp en silikapartikkel (SP). Bildebredde = 24 mµ. . Ellen Namork, FHI

Luftveiene

Ulike luftforurensningskomponenter kan føre til irritasjon, akutte og kroniske betennelsesreaksjoner og forverring av allergiske tilstander. I alle disse tre reaksjonene kan betennelsesprosesser være involvert. I betennelsesprosesser deltar ulike celletyper ved at de både skiller ut og selv påvirkes av en rekke signalstoffer.

Epitelceller danner den indre overflaten av luftveiene og er således den celletypen som først påvirkes av ulike forurensningskomponenter. Disse cellene er sentrale i både betennelse og andre virkningsmekanismer. Skade på epitelceller synes viktig både for akutte helseeffekter og ved utvikling av kroniske lungesykdommer, som kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) og astma.

Under utvikling av astma synes både betennelse og parallell erstatning av skadet lungevev å ha stor betydning. Skadet vev erstattes ved økt celledeling i andre celletyper, slik som bindevev. Signalstoffene i betennelsesprosesser kan også påvirke immunresponser mot allergener eller mikrober. Alternativt kan forurensningskomponenter stimulere immunresponsene ved direkte å påvirke immuncellene som gjenkjenner fremmede stoffer.

 
 
Makrofag_partikkel.jpg
Elektromikroskopisk bilde (200 x forstørrelse) av en makrofag som tar opp i seg to mineralpartikler (Foto: Ellen Namork, Folkehelseinstituttet)

Makrofager, en type hvite blodceller, er også viktige aktører i luftveienes forsvarsapparat. De tar opp partikler og reduserer dermed nivået av svevestøv som andre celletyper eksponeres for.

Samtidig skiller makrofagene ut signalstoffer, eksempelvis tumornekrosefaktor-alfa (TNF-a), som forsterker frigjøringen av signalstoffer fra epitelceller og andre celletyper. Noen slike forbindelser (kjemokiner) bidrar til at andre typer hvite blodceller, som nøytrofile granulocytter, vandrer fra blodårene og til stedet der de skadete cellene befinner seg.

Kronisk betennelse kan oppstå ved at celler som prøver å bryte ned støvpartikler, skiller ut nedbrytningsenzymer og reaktive forbindelser som skader lungevevet ytterligere.

Betennelsesreaksjoner kan også ha betydning for utvikling av lungekreft på grunn av økt dannelse av reaktive oksygenforbindelser (ROS) og økt celledeling. Imidlertid er trolig den direkte reaksjonen mellom luftforurensningskomponenter og arvematerialet av størst betydning for kreftutvikling. Dette gjelder for polysykliske aromatiske hydrokarboner PAH, som etter å ha blitt omdannet inne i cellene, binder seg til og skader spesifikke molekyler i arvematerialet (DNA).

Virkningsmekanismer2.jpg

Hjerte-karsystemet

Karbonmonoksyd (CO) er kjent for å kunne forårsake effekter hos hjertekar-pasienter. Virkningsmekanismen er kjent og skiller seg fra andre luftforurensningskomponenter som gir betennelse eller DNA-skader. Karbonmonoksyd binder seg til hemoglobin i røde blodlegemer og fortrenger dermed oksygenet. Dette fører til nedsatt oksygentilførsel til vevene (blant annet hjertemuskelen) og kan derfor gi hjertesymptomer (smerte) hos hjerte-karpasienter. 

Det er mer uklart hvordan andre luftforurensningskomponenter som svevestøv kan føre til skade på hjerte-karsystemet, men følgende mekanismer er aktuelle:

  1. Svevestøvet kan øke blodets evne til å levre seg (koagulere), eventuelt destabilisere eksisterende ”avleiringer”, og dermed føre til hjerteinfarkt.
  2. Svevestøvet kan påvirke nervesystemet og dermed disponere for rytmeforstyrrelser i hjertet (arytmier).
  3. Svevestøvet kan føre til at hjertecellene øker i størrelse (hypertrofi), og dette kan fremme risikoen for hjertesvikt.

Det er holdepunkter for at ultrafine partikler kan passere over i blodkarsystemet og dermed nå hjertet og andre organer, som hjerne, lever og milt. Alternativt kan løselige komponenter fra partiklene, eller signalstoffer som skilles ut ved betennelsesreaksjoner i lungene, komme over i blodkarsystemet og forårsake skader på hjertet.

Mekanismer i de enkelte lunge- og hjerteceller

Studier med cellekulturer fra lunge og hjerte er nyttige for å utrede hvordan ulike forurensningskomponenter virker på disse organene. Når det gjelder svevestøv, er mekanismene for hvordan partikler påvirker celler og fører til dannelse av signalstoffer og celledød fremdeles forholdsvis lite klarlagt. I studier med lungeceller ser det imidlertid ut til at partiklene reagerer med spesielle strukturer (reseptorer) på celleoverflaten. Dette utløser raske responser inne i cellene, som igjen fører til at cellene skiller ut signalstoffer. Disse har betydning for den videre utviklingen av skadelige effekter.

Mekanismene for effekt på celler kan imidlertid variere med partikkeltype og størrelse, og med hvilke komponenter som er bundet til partikkeloverflaten. Noen metaller har stor evne til å danne reaktive oksygenforbindelser (ROS). Det er studier som tyder på at også stor partikkeloverflate i seg selv (som ultrafine partikler) kan føre til økt ROS-dannelse. Dette er forbindelser som er skadelige for celler ved at de både kan føre til betennelsesreaksjoner og skade arvematerialet.

Mange organiske forbindelser, slik som PAH og benzen, slipper lett gjennom cellemembranen og inn i cellene. Her omdannes forbindelsene til produkter som kan føre til skade på arvematerialet. Videre studier av disse grunnleggende prosessene er nødvendige for å øke forståelsen av de virkningsmekanismer som aktiveres av luftforurensningskomponenter, og som bidrar sterkest til sykdomsutvikling.