Роль загрязнения воздуха взвешенными частицами в патогенезе коморбидных патологий (обзор литературы)

Загрязнение атмосферного воздуха мелкими взвешенными частицами (ВЧ) является актуальной мировой проблемой. В обзоре освещены современные представления о роли загрязнения атмосферного воздуха ВЧ в патогенезе коморбидности. С этой целью были использованы материалы статей, индексированных в базах PubMed и eLIBRARY.RU. Рассмотрены результаты влияния ВЧ в зависимости от их размера, химического состава, концентрации в воздухе на возникновение и прогрессирование коморбидных заболеваний. ВЧ с аэродинамическим диаметром ≤ 2,5 мкм признаны самыми опасными. Эпидемиологическими и экспериментальными исследованиями установлено дозозависимое действие ВЧ на клетки. Окислительный стресс, повреждение генома клеток и эпигенетические изменения при действии ВЧ являются важным звеном патогенеза коморбидности. Систематизация научных результатов посредством формализованного описания способствует пониманию патогенеза коморбидности и облегчает использование этих результатов в практической медицине для оценки риска возникновения, ранней диагностики, прогноза, повышения эффективности лечения больных и разработки мер профилактики.

1. Драпкина О.М., Концевая А.В., Калинина А.М., Авдеев С.Н., Агальцов М.В., Александрова Л.М. и др. Профилактика хронических неинфекционных заболеваний в Российской Федерации. Национальное руководство 2022. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022;21(4):3235. DOI: 10.15829/1728-8800-2022-3235.

2. Бойцов С.А., Погосова Н.В., Аншелес А.А., Бадтиева В.А., Балахонова Т.В., Барбараш О.Л. и др. Кардиоваскулярная профилактика 2022. Российские национальные рекомендации. Российский кардиологический журнал. 2023;28(5):5452. DOI: 10.15829/1560-4071-2023-5452.

3. Оганов Р. Г., Денисов И.Н., Симаненков В.И., Бакулин И.Г., Бакулина Н.В., Болдуева С.А. и др. Коморбидная патология в клинической практике. Клинические рекомендации. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2017;16(6):5–56. DOI: 10.15829/1728-8800-2017-6-5-5.

4. Оганов Р.Г., Симаненков В.И., Бакулин И.Г., Бакулина Н.В., Барбараш О.Л., Бойцов С.А.и др. Коморбидная патология в клинической практике. Алгоритмы диагностики и лечения. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2019;18(1):5–66.

5. Драпкина О.М., Шутов А.М., Ефремова Е.В. Коморбидность, мультиморбидность, двойной диагноз – синонимы или разные понятия? Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2019;18(2):65–69. DOI: 10.15829/1728-8800-2019-2-65-69.

6. Тарловская Е.И. Коморбидность и полиморбидность – современная трактовка и насущные задачи, стоящие перед терапевтическим сообществом. Кардиология. 2018;58(S9):29–38. DOI: 10.18087/cardio.2562.

7. Лупанов В.П. Сосудистая коморбидность. Научный обзор. Терапевт. 2019;6:4–10.

8. Чаулин А.М., Дупляков Д.В. Коморбидность хронической обструктивной болезни легких и сердечно-сосудистых заболеваний. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021;20(3):2539. DOI: 10.15829/1728-8800-2021-2539.

9. Yao S.S., Cao G.Y., Han L., Chen Z.S., Huang Z.T., Gong P. et al. Prevalence and patterns of multimorbidity in a nationally representative sample of older chinese: Results from the China health and retirement longitudinal study. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 2020;75(10):1974– 1980. DOI: 10.1093/gerona/glz185.

10. Nguyen H., Manolova G., Daskalopoulou C., Vitoratou S., Prince M., Prina A.M. Prevalence of multimorbidity in community settings: a systematic review and meta-analysis of observational studies. J. Comorb. 2019;9:2235042X19870934. DOI: 10.1177/2235042X19870934.

11. Марченко В.Н. Коморбидный больной в практике терапевта ИБС и ХОБЛ: Презентация. Петрозаводск; 2018:78 слайдов. https://petrsu.ru/files/user/3324613444dafceb8c73c8ded946eed1/%D0%9C%D0%B0%D1%80%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%BE%20%D0%92.%D0%9D.%20%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B1%D0-%B8%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9.pdf (16.07.2024).

12. Чазова И.Е., Невзорова В.А., Амбатьелло Л.Г., Бродская Т.А., Ощепкова Е.В., Белевский А.С. и др. Клинические рекомендации по диагностике и лечению пациентов с артериальной гипертонией и хронической обструктивной болезнью легких. Системные гипертензии. 2020;17(3):7–34. DOI: 10.26442/2075082X.2020.3.200294.

13. Kiani F.Z., Ahmadi A. Prevalence of different comorbidities in chronic obstructive pulmonary disease among Shahrekord PERSIAN cohort study in southwest Iran. Sci. Rep. 2021;11(1):1548. DOI: 10.1038/s41598-020-79707-y.

14. Трибунцева Л.В., Будневский А.В., Иванчук Ю.С. Шкатова Я.С., Токмачев Р.Е. Коморбидная патология у пациентов с бронхиальной астмой: обзор литературы. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2021;9(1):136–146. DOI: 10.23888/HMJ202191136-146.

15. Симаненков В.И., Маев И.В., Ткачева О.Н., Алексеенко С.А., Андреев Д.Н., Бордин Д.С. и др. Синдром повышенной эпителиальной проницаемости в клинической практике. Мультидисциплинарный Национальный консенсус. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021;20(1):2758. DOI: 10.15829/1728-8800-2021-2758.

16. Рябова А.Ю., Козлова И.В., Шаповалова Т.Г., Шашина М.М. Коморбидность гастроэнтерологической и кардиоваскулярной патологии как проблема клинической практики. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2022;199(3): 107–114. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-199-3-107-114.

17. Mannucci P.M., Harari S., Franchini M. Novel evidence for a greater burden of ambient air pollution on cardiovascular disease. Haematologica. 2019;104(12):2349–57. DOI: 10.3324/haematol.2019.225086.

18. Салтыкова М.М., Балакаева А.В., Федичкина Т.П., Бобровницкий И.П. Основные причины смертности, обусловленной загрязнением воздуха. Гигиена и санитария. 2020;99(4):337–343. DOI: 10.33029/0016-9900-2020-99-4-337-343.

19. Chen C., Liu X., Wang X., Qu W., Li W., Dong L. Effect of air pollution on hospitalization for acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease, stroke, and myocardial infarction. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2020;27(3):3384–3400. DOI: 10.1007/s11356-019-07236-x.

20. Alexeeff S.E., Deosaransingh K., Liao N.S., Yin P., Zhu J., Chen W. et al. Particulate matter and cardiovascular risk in adults with chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2021;204(2):159–167. DOI: 10.1164/rccm.202007-2901OC.

21. Lawal A.O. Air particulate matter induced oxidative stress and inflammation in cardiovascular disease and atherosclerosis: The role of Nrf2 and AhR-mediated pathways. Toxicol. Lett. 2017;270:88–95. DOI: 10.1016/j.toxlet.2017.01.017.

22. Горшунова Н.К., Рахманова О.В. Значение нитрозилирующего и карбонильного стресса в развитии поражений органов мишеней у больных артериальной гипертонией разного возраста. Innova. 2018;1(10):24–26. DOI: 10.21626/innova/2018.1/06.

23. Колоева Х.М., Урясьев O.M., Дидигова Р.T. Коморбидность: что общего у неалкогольной жировой болезни печени и хронической обструктивной болезни легких (обзор литературы). Дневник казанской медицинской школы. 2019;2(24):50–55.

24. Герман С.В., Балакаева А.В. Механизмы воздействия загрязнителей атмосферного воздуха на сердечно-сосудистую систему. Российский журнал восстановительной медицины. 2020;1:54–70.

25. Liang S., Zhang J., Ning R., Du Z., Liu J., Batibawa J.W. et al. The critical role of endothelial function in fine particulate matter-induced atherosclerosis. Part. Fibre Toxicol. 2020;17(1):61. DOI: 10.1186/s12989-020-00391-x.

26. Носов А.Е., Байдина А.С., Устинова О.Ю. Аэрополлютанты как факторы риска развития кардиометаболической патологии: аналитический обзор. Анализ риска здоровью. 2021;4:181–194. DOI: 10.21668/health.risk/2021.4.20.

27. Колпакова А.Ф., Шарипов Р.Н., Волкова О.А., Колпаков Ф.А. О роли загрязнения воздуха взвешенными частицами в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. Меры профилактики. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020;19(3):71–77. DOI: 10.15829/1728-8800-2020-2421.

28. Yang S., Lee S.P., Park J.B., Lee H., Kang S.H., Lee S.E. et al. PM2.5 concentration in the ambient air is a risk factor for the development of high-risk coronary plaques. Eur. Heart J. Cardiovasc. Imaging. 2019;20(12):1355–1364. DOI: 10.1093/ehjci/jez209.

29. Bai X., Liu Y., Wang S., Liu C., Liu F., Su G. et al. Ultrafine particle libraries for exploring mechanisms of PM2.5-induced toxicity in human cells. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018;157:380–387. DOI: 0.1016/j.ecoenv.2018.03.095.

30. Zhang Q., Niu Y., Xia Y., Lei X., Wang W, Huo J. et al. The acute effects of fine particulate matter constituents on circulating inflammatory biomarkers in healthy adults. Sci. Total Environ. 2020;707:135989. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135989.

31. Устинова О.Ю., Власова Е. М., Носов А. Е., Костарев В.Г., Лебедева Т.М. Оценка риска развития сердечно-сосудистой патологии у шахтеров, занятых подземной добычей хромовой руды. Анализ риска здоровью. 2018;3:94–103. DOI: 10.21668/health.risk/2018.3.10.eng.

32. Boovarahan S.R., Kurian G.A. Mitochondrial dysfunction: a key player in the pathogenesis of cardiovascular diseases linked to air pollution. Rev. Environ. Health. 2018;33(2):111–122. DOI: 10.1515/reveh-2017-0025.

33. Miao X., Li W., Niu B., Li J, Sun J., Qin M. Mitochondrial dysfunction in endothelial cells induced by airborne fine particulate matter (<2.5 μm). J. Appl. Toxicol. 2019;39(10):1424–1432. DOI: 10.1002/jat.3828.

34. Liu Q., Weng J., Li C., Feng Y., Xie M., Wang X. et al. Attenuation of PM2.5-induced alveolar epithelial cells and lung injury through regulation of mitochondrial fission and fusion. Part. Fibre Toxicol. 2023;20(1):28. DOI: 10.1186/s12989-023-00534-w.

35. Wang Y., Zhang M., Li Z. Li Z., Yue J., Xu M. et al. Fine particulate matter induces mitochondrial dysfunction and oxidative stress in human SH-SY5Y cells. Chemosphere. 2019;218:577–588. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.11.149.

36. Wang Y., Tang M. PM2.5 induces autophagy and apoptosis through endoplasmic reticulum stress in human endothelial cells. Sci. Total Environ. 2020;710:136397. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.136397.

37. Long Y.M., Yang X.Z., Yang Q.Q., Clermont A.C., Yin Y.G., Liu G.L. et al. PM2.5 induces vascular permeability increase through activating MAPK/ERK signaling pathway and ROS generation. J. Hazard Mater. 2020;386:121659. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.121659.

38. Zhang Y., Zhang L., Chen W., Zhang Y., Wang X., Dong Y. et al. Shp2 regulates PM2.5-induced airway epithelial barrier dysfunction by modulating ERK1/2 signaling pathway. Toxicol. Lett. 2021;350:62–70. DOI: 10.1016/j.toxlet.2021.07.002.

39. Hu T., Zhu P., Liu Y., Zhu H., Geng J., Wang B. et al. PM2.5 induces endothelial dysfunction via activating NLRP3 inflammasome. Environ. Toxicol. 2021;36(9):1886–1893. DOI: 10.1002/tox.23309.

40. McGuinn L.A., Schneider A., McGarrah R.W., Ward-Caviness C., Neas L.M., Di Q. et al. Association of long-term PM2.5 exposure with traditional and novel lipid measures related to cardiovascular disease risk. Environ. Int. 2019;122:193–200. DOI: 10.1016/j.envint.2018.11.001.

41. Wu X.M., Broadwin R., Basu R., Wu X.M., Broadwin R., Basu R. et al. Associations between fine particulate matter and changes in lipids/ lipoproteins among midlife women. Sci. Total Environ. 2019;654:1179–86. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.11.149.

42. Karki P., Meliton A., Shah A., Tian Y., Ohmura T., Sarich N. et al. Role of truncated oxidized phospholipids in acute endothelial barrier dysfunction caused by particulate matter. PLoS ONE. 2018;13(11):e0206251. DOI: 10.1371/journal.pone.0206251.

43. Прозорова Г.Г., Агапова Ю.Р., Фатеева О.В., Трибунцева Л.В. Влияние коморбидности на течение хронической обструктивной болезни легких. Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья. 2022;87:52–59.

44. Li Z., Li N., Guo C., Li X., Qian Y., Wu J. et al. Genomic DNA methylation signatures in different tissues after ambient air particulate matter exposure. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2019;179:175–181. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2019.04.049.

45. Sun Q., Ren X., Sun Z., Duan J. The critical role of epigenetic mechanism in PM2.5-induced cardiovascular diseases. Genes Environ. 2021;43(1):47. DOI: 10.1186/s41021-021-00219-w.

46. Амромина А.М., Ситников И.А., Шаихова Д.Р. Взаимосвязь полиморфных вариантов генов GSTM1, GSTT1, GSTP1 с риском развития заболеваний (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021;100(12):1385–1390. DOI: 10.47470/0016-9900-2021-100-12-1385-1390.

47. Wang Y., Zou L., Wu T., Xiong L., Zhang T., Kong L. et al. Identification of mRNA-miRNA crosstalk in human endothelial cells after exposure of PM2.5 through integrative transcriptome analysis. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2019;169:863–873. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2018.11.114.

48. Xu X., Xu H., Qimuge A., Liu S., Wang H., Hu M. et al. MAPK/AP-1 pathway activation mediates AT1R upregulation and vascular endothelial cells dysfunction under PM2.5 exposure. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2019;170:188–194. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2018.11.124.

49. Duan S., Zhang M., Sun Y., Fang Z., Wang H., Li S. et al. Mechanism of PM2.5-induced human bronchial epithelial cell toxicity in central China. J. Hazard. Mater. 2020;396:122747. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122747.

50. Kolpakov F., Akberdin I., Kiselev I., Kolmykov S., Kondrakhin Y., Kulyashov M. et al. BioUML-towards a universal research platform. Nucleic. Acids Res. 2022;50(W1):W124–W131. DOI: 10.1093/nar/gkac286.