Postoji jedan čovjek u povijesti istraživanja koji je svojom inventivnošću riješio nekoliko velikih problema s početka dvadesetog stoljeća da bi se kasnije pokazalo da su štete od tih otkrića bile skoro pa katastrofalne. Inženjer kemije Thomas Midgley Jr. pokazao je 1921. godine da tetraetilolovo, kada se doda benzinu, uklanja nekontrolirane eksplozije goriva u motoru.
Taj aditiv benzinskim gorivima bio je u upotrebi sljedećih osamdesetak godina usprkos upozorenjima mnogih znanstvenih radnika da slobodne čestice olova iz zraka mogu ući u organizam čovjeka s mogućim ozbiljnim toksičnim efektima. Istraživanja krvi ljudi diljem planete pokazala su da je razina olova u krvi bila tristo puta veća nego što je bila prije uvođenja tetraetiliolova u upotrebu. Drugi veliki uspjeh Midgleyja bilo je sintetiziranje freona, supstanci koje su lako hlapive i odlična otapala za mnoge organske tvari.
Koristili su se za punjenje rashladnih uređaja, u sprejevima, za pranje motora, a s porastom proizvodnje elektroničkih komponenti potrošnja im je eksplodirala s poznatim efektom stvaranja velike ozonske rupe nad Južnim polom. Prošle godine ona je nad Antarktikom pokrivala oko 20 milijuna četvornih kilometara, a tendenciju smanjivanja pokazuje prvenstveno zbog zabrane korištenja freona i uvođenja zamjenskih materijala. Treba napomenuti da se riječ "rupa" ne smije shvatiti doslovno. Radi se zapravo o stanjivanju ozonskog sloja s jedne strane i povećanju ili smanjenju površine s druge strane.
I dok je freon uništavao ozon u visokim slojevima atmosfere, u niskim se slojevima, zbog zagađenja zraka, stvara ozon koji je škodljiv za ljudsko zdravlje. Uz neke druge štetne tvari u zraku, ozon uzrokuje astmu, rak pluća i druge bolesti respiratornog sustava. Ozon nije jedini problem. U zagađenom zraku velikih gradova ima na tisuće kemikalija i krutih čestica. Automobilski promet izgaranjem pogonskih goriva i trošenjem automobilskih guma dominantno doprinosi zagađenju tamo gdje nema industrijske proizvodnje.
Interesantna je situacija sa zagađenjem zbog automobila. Vrlo su dobro studirani i praćeni produkti izgaranja goriva kao i njihove posljedice za stanje zraka, posebno u urbanim sredinama. Također se dobro prati učinak trošenja automobilskih guma na vode. Međutim, donedavno se vrlo malo govorilo o utjecaju na kvalitetu zraka. Automobilska guma se sastoji od oko 40 do 50 posto polimernog materijala, 30 do 35 posto punila, 15 posto omekšivača i pet do deset posto drugih dodataka. Habanjem gume sve ove komponente mogu u obliku nanočestica plutati zrakom i dospjeti u žive organizme. Pored toga, čitav niz antioksidanata i drugih kemikalija su mogući plinoviti produkti trošenja guma. Potpuno je jasno da automobilski promet na više načina negativno utiče na kvalitetu zraka, posebno u gradovima i uz opterećene prometnice.
Prije petnaestak godina, pošto su u nekoliko istraživanja mozgova djece i pasa u Mexico Cityju nađena oštećenja u bijeloj tvari koja povezuje pojedine dijelove mozga, neurolozi su s velikom dozom sigurnosti mogli povezati te pojave sa zagađenim zrakom
Termoelektrane na fosilna goriva, ukoliko nemaju odgovarajuće visokokvalitetne filtere, razastiru velike količine krutih čestica veličine oko i ispod 10 µ (mikrona) i plinova koji se šire velikim područjima i proizvode kisele kiše. Čestice manje od 10 µ mogu ući u pluća i potom u krvotok. Na sebi mogu nositi vrlo štetne kemikalije i zbog toga predstavljaju veliki zdravstveni rizik. Pokazalo se da te krute čestice doprinose srčanim bolestima.
Kako se radi o smjesi ogromnog broja različitih molekula u zagađenoj atmosferi, istraživanja se fokusiraju na razumijevanje kemijskih procesa koji uklanjaju ili proizvode nove zagađivače. Znanstvena istraživanja u medicini uglavnom su se bavila utjecajem zagađivača na pluća i krvožilni sustav te na djelovanje krutih čestica i zagađivača na stanice ljudskog organizma. Sada znamo da se čestice metala talože u stanicama kao i to da mnoge organske, naročito aromatske molekule potiču razvoj karcinoma pluća.
Znanost, naravno, sustavno prati koncentraciju tih čestica u zraku kao i koncentraciju niza štetnih plinova kao što su oksidi sumpora, dušika i brojni drugi. Problem je da nema sustavnih praćenja čestica veličine ispod 100 nm (nanometara). One vrlo brzo prodiru u krvotok i potom u stanice i potencijalno mogu biti vrlo opasne po zdravlje ljudi i okoliš.
Razvoj i upotreba mnogobrojnih materijala nanodimenzija posljednjih nekoliko desetljeća posebno potenciraju potrebu da se takve čestice prate kako kvantitativno tako i kvalitativno. Svi mediji su puni izvještaja o mikroplastici koja je postala sastavni dio prehrambenog lanca. Mikroplastikom nazivamo čestice plastike manje od 5 mm. O posljedicama mikroplastike na zdravlje čovjeka i drugih životinja ne znamo još dovoljno, ali s pravom raste zabrinutost jer se mi nalazimo na vrhu prehrambenog lanca.
Najnovija laboratorijska istraživanja na miševima pokazala su, koristeći promatranje krvotoka u realnom vremenu, da se čestice plastike gomilaju u moždanim krvnim sudovima. Slične nakupine mikro i nano plastičnih čestica nađene su u jetri i srcu testnih životinja. Da stvar bude gora, pokazalo se da plastične čestice veličine čak 5 mm također mogu putovati krvotokom.
Takvih čestica su pune vode, tla, hrana koju jedemo i, važno za ovaj tekst, zrak koji udišemo. Može ih se naći u ledu Antarktike, oceanima, prašumama, ukratko, prekrivaju cijeli planet. U jednom novijem istraživanju nađena je veza između nakupina mikro- i nanoplastike u masnim arterijskim naslagama ljudi i povećanog rizika za srčani i moždani udar i smrt. Post mortem analize ljudi pokazale su da se mikroplastika nakupljala i u mozgu, jetri i bubrezima. Nažalost, o raspodjeli, količini i sastavu nanočestica u prehrambenom lancu gotovo da ne znamo ništa.
Jedna od velikih tema danas je neurotoksičnost uzrokovana zagađenjem okoliša. U SAD-u je Nacionalni institut za neurološke poremećaje i udar (NINDS) pokrenuo program istraživanja kako pojedine komponente okoliša, uključujući i zagađenje zraka, utječu na neurološke poremećaje.
Na konferenciji o neuroznanosti održanoj prošle godine u Čikagu sudjelovalo je oko 22 tisuće sudionika. Nažalost, svega dvadesetak ih se bavilo utjecajem zagađenosti zraka. Pišem nažalost zato što se u posljednjih nekoliko godina sakupilo mnogo pokazatelja da zagađena atmosfera bitno djeluje i na mozak. U nedavnom članku u časopisu "Nature" (Nature 637, 536/2025/) opisano je trenutno stanje naših znanja o tom problemu. Veliki dio podataka u ovom tekstu uzet je iz tog članka.
Prvi dokazi su se pojavili još 2012. godine, kada je neuroznanstvenica Deborah Cory-Slechta dobila mišje mozgove od kolege koji je ispitivao utjecaj zagađenja zraka na pluća i srce miševa u okolini sveučilišnog kampusa. Ona se do tada bavila neurotoksičnošću olova i molbu kolege je primila s dozom skepse vjerujući da zagađeni okoliš kampusa nije mogao djelovati na mozak miša. Na svoje zaprepaštenje ustanovila je velika oštećenja, što ju je navelo da se potpuno posveti istraživanju utjecaja zagađenosti zraka na mozak. Rezultate je objavljivala u stručnim časopisima i na konferencijama, ali bez ikakvog odjeka. Glavnina neuroznanstvenika se tada bavila svime osim utjecajem zagađenog zraka na mozak. No, i to se promijenilo posljednjih godina.
Neuroznanstvenica Deborah Cory-Slechta (Foto: brainandenvironment.org)
Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) procjenjuje da 99 posto svjetske populacije živi u više ili manje zagađenom zraku. Naravno, najpogođeniji su megalopolisi i zemlje najnižeg životnog standarda. WHO je 2021. donio smjernice za kvalitetu zraka i naglasio važnost istraživanja utjecaja zagađenosti zraka na neurološki sustav ljudi, posebno onih vrlo mladih i starih.
Brojne suvremene studije pokazuju da postoji veza između jake zagađenosti zraka i povećanog rizika za demenciju, porast stope depresije, anksioznosti i psihoze. Postoje i studije u kojima je nađena veza između zagađenja atmosfere i autizma i drugih kognitivnih teškoća kod djece. Prije petnaestak godina, nakon što su u nekoliko istraživanja mozgova djece i pasa u Mexico Cityju nađena oštećenja, lezije, u bijeloj materiji koja povezuje pojedine dijelove mozga, neurolozi su s velikom dozom sigurnosti mogli povezati te pojave sa zagađenim zrakom.
Naime, svi ti uzorci dobiveni su od djece i pasa iz jako zagađenih dijelova megalopolisa. U uzorcima izvan tih regija broj oštećenja bio je značajno manji. Djeca iz jako zagađenih dijelova grada pokazala su i slabije kognitivne sposobnosti. To je rezultat toga što su se lezije uglavnom pojavljivale u prefrontalnom moždanom korteksu. Kvalitativna analiza lezija mozgova djece iz jako zagađenih dijelova grada pokazala je da se tu nalaze proteini karakteristični za mozgove oboljelih od demencije. Lanci bijele materije u mozgu se sastoje od milijuna aksona koji su okruženi mijelinom i zdravlje mijelinskog omotača je ključno za brzu provodljivost električnih impulsa. Kod demencije taj omotač propada.
Neuroznanstvenici danas smatraju da i kod zagađenosti zraka niskog intenziteta, kakvu se do sada smatralo neopasnom za zdravlje, dolazi do neželjenih efekata na mozgu. To se potvrdilo u mnogim studijama u područjima gdje se zakonskim propisima na duži rok značajno smanjilo zagađenje zraka. Ipak treba istaknuti da je tih neželjenih efekata bilo daleko manje nego u regijama gdje nije došlo do poboljšanja kvalitete zraka. Istraživanja u Kini, SAD-u i Francuskoj su pokazala da je značajnim poboljšanjem kvalitete zraka došlo do vidljivog smanjenja pojave demencije, kognitivnog slabljenja i depresije u starijoj populaciji.
Nasuprot tome, studija provedena kroz 16 godina u Škotskoj na grupi od 200 tisuća stanovnika pokazala je da se kumulativnim izlaganjem povećanim dozama dušikovog dioksida došlo po povećanog broja hospitaliziranih pacijenata zbog mentalnih oboljenja i poremećaja u ponašanju.
Nedavna analiza u Ujedinjenom Kraljevstvu na više od 389 tisuća sudionika pokazala je da se dugotrajno izlaganje zraku s krutim česticama, dušikovim oksidom i dioksidom može povezati s povećanjem anksioznosti i depresije. U SAD-u je provedena studija na više tisuća adolescenata korištenjem neuroimiđinga, neinvazivne metode kojom se može dobiti detaljna slika mozga, i pokazalo se da zagađenje zraka dovodi do oštećenja bijele materije i time slabljenja komunikacije između pojedinih dijelova mozga.
Problem u analizama svih ovih nalaza je u tome da je u igri ogroman broj faktora: osim zagađenog zraka sa stotinama tisuća kemikalija i čestica, imamo i druge faktore kao što su socijalno i materijalno stanje ispitanika, geografski položaj i stotine drugih utjecaja. Da bi se došlo do jasnijih pokazatelja o tome što i kako dovodi do oštećenja mozga u uvjetima zagađene atmosfere potrebno je isključiti sve te druge faktore i raditi u strogo kontroliranim uvjetima i s kontrolnim grupama. To se, naravno, radi u laboratorijima.
Laboratorijskih istraživanja sada ima mnogo i ma koliko se međusobno razlikovala u nekim detaljima, zajednički im je zaključak da se radi o induciranim upalnim procesima u mozgu. Kako kažu neki od vodećih istraživača, hipoteza o upalnom procesu može objasniti zašto zagađeni zrak može izazvati višestruki broj različitih bolesti.
Post mortem studije ljudskih mozgova su pokazale da se u njima nalaze mnogi zagađivači. Tu je bilo toksičnih metala, nanočestica i mikročestica koje su došle u mozak iz pluća krvlju kroz moždanu barijeru ili direktno kroz nosnu šupljinu. U stvari, patolozi su već desetljećima nalazili povećane količine raznih metala u mozgu ljudi s neurodegenerativnim bolestima.
Prema nekim studijama, izgleda da uopće nije potrebno da zagađivači prodru u mozak kako bi mu naštetili. Tako na primjer upalni procesi na plućima mogu aktivirati molekule koje dovode do upale barijere krv-mozak. Trenutno se provode i eksperimenti s dobrovoljcima iz populacije s obiteljskom poviješću vezanom za demenciju. Ispitanici udišu pojedine komponente zagađenog zraka i potom se kognitivnim i krvnim testovima utvrđuje učinak svake od njih.
Cilj je da se ustanovi, kroz mnoge sljedeće studije, koje osobe su prijemčivije za pojedina oboljenja na mozgu kao i to koje kemikalije dovode do tih promjena. Koliko je to kompleksan zadatak ilustrira podatak da genska varijanta APOE4 sama po sebi povećava rizik od pojave demencije. Ukoliko se uspije izolirati zagađivače zraka koji aktiviraju taj gen, moglo bi se pomoći u smanjenju pojava demencije u populaciji.
I tako, dok se znanost bori da nam olakša život, neki moćni političari najavljuju još više naftnih bušotina, još više izgaranja fosilnih goriva, još više zagađenja zraka, voda i okoliša. Sreća da znanost traje, a politike se mijenjaju svakih par godina.
