Potvrzeno: Částice z výfuků zvyšují úmrtnost na COVID-19

Vědci z Harvardu a Oxfordu varují, že jemné prachové částice PM2,5 zvyšují závažnost zdravotních následků COVID-19, a to včetně úmrtí. Obě studie, potvrzující dřívější podezření, zveřejňujeme po stručném úvodu v českém překladu. 

V PRAZE JSOU HLAVNÍM ZDROJEM PRACHOVÝCH ČÁSTIC EMISE Z DOPRAVY 

V Praze se na emisích prachových částic do ovzduší podílí zejména automobily. Přinejmenším v době současné pandemie je proto více než vhodné vyslyšet výzvu předního českého odborníka zabývajícího se výzkumem nových paliv a snižováním emisí z dopravy profesora Vojtíška. Řidiči by měli vyjíždět pouze s vozy v dobrém technickém stavu (zejména pokud jde o filtr pevných částic DPF), ctít pravidla ekodrivingu (omezit prudké rozjezdy i brzdění a jízdu po městě velmi vysokou rychlostí) a nejlépe snížit i počet jízd. 

Pevné prachové částice mohou způsobovat astma, plicní choroby, zvyšovat krevní tlak i počty onemocnění cukrovkou. Světová zdravotnická organizace (WHO) potvrdila, že „kouř ze vznětového motoru prokazatelně způsobuje rakovinu plic u člověka.“ Přitom čím menší prachové částice jsou, tím větší nebezpečí představují. Zatímco částice větší než 10 mikrometrů (tedy větší než PM10) se obvykle zachytí již na nosní sliznici, menší pronikají do průdušek i hlouběji do plic. Nejnebezpečnější jsou částice do velikosti  PM2,5. Vnikají do plicních sklípků i přímo do krve a prokázáno je i jejich proniknutí do mozku.

HARVARD: JEMNÉ ČÁSTICE A ÚMRTNOST S COVID-19 VE SPOJENÝCH STÁTECH

Národní studie o dlouhodobé expozici znečištěným ovzduším a úmrtnosti s COVID-19 ve Spojených státech

Znečištění ovzduší a úmrtnost s COVID-19 ve Spojených státech: Silné a slabé stránky omezení ekologické regresní analýzy

Zdroj: https://projects.iq.harvard.edu/covid-pm

ABSTRAKT

Posouzení, zda dlouhodobá expozice znečištěným ovzduším zvyšuje závažnost zdravotních následků COVID-19, včetně úmrtí, je důležitým cílem v oblasti veřejného zdraví. Při zpracování průkazných studií na toto téma zůstávají překážkami omezená dostupnost a kvalita dat o COVID-19. V současnosti jsou veřejně dostupná data o následcích COVID-19 na reprezentativní populace k dispozici pouze na úrovni oblastí. Studie dlouhodobé expozice znečištěným ovzduším a následků COVID-19 využívající tyto údaje proto musí používat analýzu ekologické regrese, která vylučuje zkoumání rizikových faktorů COVID-19 na individuální úrovni. S tím spojené obtíže popisujeme v kontextu jednoho z prvních předběžných šetření této problematiky ve Spojených státech, kde jsme zjistili, že vyšší historické expozice PM2,5 jsou po zohlednění mnoha regionálních spolupůsobících faktorů pozitivně spojeny s vyšší mírou úmrtnosti s COVID-19. Motivováni touto studií pokládáme základy budoucího výzkumu tohoto důležitého tématu, popisujeme s tím spojené složité obtíže a načrtneme slibné směry a příležitosti.

SILNÉ A SLABÉ STRÁNKY

SHRNUTÍ ANALÝZY 

Základní informace: Vědci vlády Spojených států odhadují, že COVID-19 může usmrtit desítky tisíc Američanů. Mnoho z existujících onemocnění, které zvyšují riziko úmrtí u pacientů s COVID-19, jsou stejná onemocnění, která jsou ovlivněna dlouhodobou expozicí znečištěným ovzduším. Zkoumali jsme, zda je ve Spojených státech dlouhodobá průměrná expozice jemnými částicemi (PM2,5) spojena se zvýšeným rizikem úmrtí s COVID-19.

Koncepce studie: Celonárodní průřezová ekologická studie využívající údaje na úrovni okresů.

Zdroje dat: Počty úmrtí s COVID-19 byly shromážděny pro více než 3 000 okresů ve Spojených státech (což představuje 98 % populace) převzaté z Center for Systems Science and Engineering Coronavirus Resource Center, University Johnse Hopkinse.

Metody: V negativních binomických smíšených modelech jsme porovnali úmrtí s COVID-19 na úrovni okresu jako důsledku a dlouhodobý průměr PM2,5 na úrovni okresu jako expozici. V hlavní analýze jsme provedli úpravu s použitím 20 potenciálních spolupůsobících faktorů, včetně velikosti populace, věkového rozložení, hustoty obyvatelstva, času od začátku propuknutí, času od vydání příkazu „zůstat doma“, počtu nemocničních lůžek, počtu testovaných osob, počasí a socioekonomických a behaviorálních proměnných, jako je obezita a kouření. Zahrnuli jsme náhodná zachycení na úrovni státu, abychom zohlednili potenciální korelaci v okresech ve stejném státu. Provedli jsme více než 80 dalších analýz citlivosti.

Výsledky: Zjistili jsme, že vyšší historické expozice PM2,5 jsou po zohlednění mnoha spolupůsobících faktorů v jednotlivých oblastech pozitivně spojeny s vyšší mírou úmrtnosti s COVID-19 na úrovni okresů. Výsledky byly statisticky průkazné a robustní při sekundárních a citlivostních analýzách.

Závěry: Malé zvýšení dlouhodobé expozice PM2,5 vede k velkému zvýšení míry úmrtnosti s COVID-19. Navzdory inherentním omezením ekologicky koncipované studie naše výsledky zdůrazňují význam pokračování prosazování stávající regulace znečištění ovzduší na ochranu lidského zdraví během i po krizi COVID-19. Data a kód jsou veřejně dostupné, takže naše analýzy lze rutinně aktualizovat.

Graf: Poměr úmrtnosti s COVID-19 (MRR) na 1 μg/m3 zvýšení PM2,5 a 95% interval spolehlivosti při porovnání denního kumulativního počtu úmrtí na COVID-19 od 18. dubna 2020 do 18. června 2020. Náš publikovaný dokument obsahuje výsledky do 18. června 2020 a poskytujeme nepublikované aktualizované výsledky do 7. září 2020.

Data a kód: Naše data a kód jsou k dispozici na github zde. (aktualizováno 23. října 2020)

Rukopis a doplňkový materiál

• Science AdvancesRukopis: https://advances.sciencemag.org/content/6/45/eabd4049
• Science AdvancesEditorial: https://advances.sciencemag.org/content/ 6/45 / eabf1897

Použitím obsahu na tomto webu a repozitáři Github souhlasíte s citováním:

1. Wu, X., Nethery, RC, Sabath, MB, Braun, D. a Dominici, F., 2020. Air pollution and COVID-19 mortality in the United States: Strengths and limitations of an ecological regression analysis (Znečištění ovzduší a úmrtnost s COVID-19 ve Spojených státech: Silné stránky a omezení ekologické regresní analýzy).Science pokroky, 6 (45), str. Ebd4049.
2. Předcházející preprint verzi najdete na adrese: Exposure to air pollution and COVID-19 mortality in the United States (Expozice znečištění ovzduší a úmrtnost s COVID-19 ve Spojených státech). Xiao Wu, Rachel C. Nethery, Benjamin M. Sabath, Danielle Braun, Francesca Dominici. medRxiv 2020.04.05.20054502; doi https://doi.org/10.1101/2020.04.05.20054502

Poděkování

Vážíme si práce Aarona Van Donkelaara, Randalla Martina a jeho týmu a toho, že nám poskytli přístup k jejich odhadům expozice PM2,5. Jejich data (V4.NA.02.MAPLE) lze nalézt na webových stránkách Randalla Martina zde.

Data byla zpracována jako součást následujícího příspěvku:van Donkelaar, A., RV Martin, C. Li, RT Burnett.Regional Estimates of Chemical Composition of Fine Particulate Matter using a Combined Geoscience-Statistical Method with Information from Satellites, Models, and Monitors (Regionální odhady chemického složení polétavého prachu pomocí kombinované geovědně-statistické metody s informacemi ze satelitů, modelů a monitorovacích přístrojů), Environ. Sci. Technol., Doi: 10.1021 / acs.est.8b06392, 2019.

Rádi bychom poděkovali Leně Goodwinové a Stacey Tobinové za redakční pomoc při přípravě tohoto rukopisu.

OXFORD: KARDIOVASKULÁRNÍ VÝZKUM

Regionální a celosvětový příspěvek znečištění ovzduší k riziku úmrtí s COVID-19

Andrea Pozzer, Francesca Dominici, Andy Haines, Christian Witt, Thomas Münzel, Jos Lelieveld

Publikováno: 26. října 2020

Odkazy na citace naleznete v originálním anglickém znění studie: https://academic.oup.com/cardiovascres/advance-article/doi/10.1093/cvr/cvaa288/5940460?searchresult=1

ABSTRAKT

Cíle

Riziko úmrtnosti na koronavirovou nemoc, která se objevila v roce 2019 (COVID-19), se zvyšuje ve spojení s komorbiditou kardiovaskulárních a plicních onemocnění. Při těchto onemocněních způsobuje navýšení úmrtnosti také znečištění ovzduší. Analýza následků prvního koronaviru (SARS-CoV-1) s těžkým akutním respiračním syndromem v roce 2003 a předběžné výsledky studia SARS-CoV-2 od roku 2019 poskytují důkazy, že výskyt a závažnost onemocnění souvisejí se znečištěním ovzduší. Odhadli jsme podíl úmrtnosti s COVID-19, který lze přičíst dlouhodobé expozici jemnými částicemi ve znečištěném ovzduší.

Metody a výsledky

Na základě satelitních dat jsme určili globální expozici jemnými částicemi a její antropogenní podíl jsme vypočítali pomocí modelu chemie atmosféry. Míra znečištění ovzduší, která ovlivňuje úmrtnost s COVID-19, byla odvozena z epidemiologických údajů z USA a Číny. Odhadujeme, že znečištění ovzduší částicemi přispělo přibližně 15 % (95% interval spolehlivosti 7–33 %) k celosvětové úmrtnosti s COVID-19, 27 % (13–46 %) ve východní Asii, 19 % (8–41 %) v Evropě a 17 % (6–39 %) v Severní Americe. Celosvětově z podílu, kterému lze přisoudit antropogenní původ, přibližně 50–60 % souvisí s používáním fosilních paliv, v Evropě, západní Asii a Severní Americe je to až 70–80 %.

Závěr

Naše výsledky naznačují, že znečištění ovzduší je důležitým kofaktorem zvyšujícím riziko úmrtnosti na COVID-19. Toto poskytuje další motivaci pro kombinování ambiciózních politik snižování znečištění ovzduší s opatřeními pro omezení přenosu COVID-19.

Translační perspektiva

Infekce COVID-19 a znečištění ovzduší způsobují nadměrnou úmrtnost na kardiovaskulární a plicní nemoci. Odhadli jsme podíl úmrtnosti s COVID-19, který lze přičíst dlouhodobé expozici znečištění ovzduší jemnými částicemi (PM2,5). Globální expozice PM2,5 byla charakterizována na základě satelitních dat a antropogenní podíl byl vypočítán pomocí modelu chemie atmosféry. PM2,5 přispěl přibližně 15 % k úmrtnosti s COVID-19 na celém světě, 27 % ve východní Asii, 19 % v Evropě a 17 % v Severní Americe. Celosvětově je z podílu, kterému lze přisoudit antropogenní původ, z fosilních paliv přibližně 50–60 %, v Evropě, západní Asii a Severní Americe70–80 %, což naznačuje potenciál značného přínosu pro zdraví při snižování expozice znečištění v ovzduší.

1. ÚVOD

Špatná kvalita ovzduší, zejména jemné částice o průměru menším než 2,5 µm (PM2,5), je jedním z hlavních rizikových faktorů a je odpovědný za mnoho nadměrných úmrtí.^1,2 Celosvětové zkrácení průměrné délky života při dlouhodobé expozici znečištěným vnějším ovzduším převyšuje zkrácení vlivem infekčních nemocí a je srovnatelné se zkrácením způsobeným kouření tabáku.^1–3  Úmrtnost spojená s COVID-19 závisí na komorbiditách, včetně onemocnění, která zvyšují kardiovaskulární rizika, jako je arteriální hypertenze, diabetes mellitus, obezita a prokázané onemocnění koronárních tepen a také na respiračních onemocněních, jako je astma a chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN), které jsou podobné těm, jež jsou ovlivněny znečištěním ovzduší.^3–6 Riziko úmrtí silně souvisí s věkem, zvláště vysoké je u osob starších 70 let. Rovněž je vyšší u mužů, ekonomicky znevýhodněných populacích a u některých etnických skupin. Při hodnocení vztahů mezi expozicí rizikovými faktory a jejich následky je proto třeba při zpracování studií a při analýze dat zohlednit potenciální spolupůsobící faktory. Patří mezi ně věkové složení populace, dostupnost nemocničních lůžek (a kapacita intenzivní péče) a podíl populace žijící v chudobě.

Nedávná studie s použitím ekologické metodiky hodnotila, jak vliv životního prostředí mění závažnost účinků COVID-19 v USA.⁷ Byly identifikovány potenciální spolupůsobící faktory a byly použity statistické modely pro nalezení vztahu mezi dlouhodobou expozicí PM2,5 ve vnějším ovzduší a úmrtími s COVID-19. Vypočtené poměry úmrtnosti (mortality rate ratios– MRR) vyjadřují relativní nárůst úmrtí s COVID-19 pro navýšení o mikrogram PM2,5 na metr krychlový ve vnějším ovzduší. Data pro PM2.5 byla odvozena ze satelitních a pozemních měření kombinovaných s atmosférickým modelováním⁸ a spolupůsobící faktory byly stanoveny ze šetření na úrovni okresů, infrastruktury zkoumané oblasti a meteorologických dat. Testujeme zde předpoklad, že odvozené MRR jsou reprezentativní i pro populace jiných zemí (Čína) a zvažujeme globální dopad. V této studii používáme MRR k odhadu nadměrné úmrtnosti, tj. podílu úmrtí s COVID-19, kterým by se dalo zabránit, kdyby byla populace vystavena nižším hypotetickým srovnávacím úrovním znečištění ovzduší bez fosilních paliv a jiných antropogenních emisí. Zdůrazňujeme, že naše výsledky jsou prozatímní, založené na epidemiologických datech shromážděných do třetího týdne června 2020 a po pandemii COVID-19 bude nutné provést komplexní hodnocení.

1.1 SARS a znečištění ovzduší

Po roce 2000 se v Číně (provincie Guangdong) objevil první koronavirový těžký akutní respirační syndrom (SARS-CoV-1). Virus byl zoonotický, protože se původně vyvinul u netopýrů.⁹ Světová zdravotnická organizace (WHO) uvedla, že výskyt vyústil v epidemii SARS s více než 8 000 případy ve 26 zemích, většinou v jihovýchodní Asii a v Kanadě.⁸ Toto onemocnění se objevilo v listopadu 2002 a bylo zastaveno v červenci 2003. SARS-CoV-1 a SARS-CoV-2 mají mnoho podobností, protože jejich RNA genomy jsou úzce příbuzné a viry vstupují do hostitelských buněk vazbou na stejný vstupní receptor – angiotensin-konvertující enzym 2 (ACE2).^10–12 Asi 2–14 dní po infekci jsou systémové příznaky obou onemocnění podobné a u obdobné části pacientů se vyvinou závažné příznaky s úmrtností, která se s pokročilým věkem výrazně zvyšuje.^13–16 V Číně samotné bylo hlášeno více než 5 000 případů SARS-CoV-1, které vedly k téměř 350 úmrtím. Vzhledem k tomu, že expozice znečištěným ovzduší je spojena s respiračními a kardiovaskulárními chorobami, předpokládalo se, že zdravotní účinky SARS byly zhoršeny špatnou kvalitou ovzduší. Studie z roku 2003 potvrdila, že v oblastech Číny se střední úrovní znečištění ovzduší bylo riziko úmrtí na toto onemocnění více než o 80 % vyšší než při srovnání s oblastmi s relativně čistým vzduchem, zatímco ve vysoce znečištěných oblastech bylo riziko dvakrát vyšší.¹⁷

1.2 COVID-19 a znečištění ovzduší

V roce 2019 se v Číně (provincie Chu-pej) objevil druhý příbuzný kmen virů (SARS-CoV-2), který se také vyvinul u netopýrů,⁴ způsobující onemocnění COVID-19, kde epidemie přerostla v pandemii na počátku roku 2020. Čínská analýza ukázala, že riziko symptomatické infekce se obvykle zvyšuje o přibližně 4 % na každý rok ve věku mezi 30 a 60 lety a že letalita je nejvyšší u jednotlivců starších 60 let.¹⁵ COVID-19 je spojován s kombinací respiračních a kardiovaskulárních komplikací, které mohou zahrnovat infarkt myokardu, srdeční selhání, žilní trombo-embolii a zvýšení biomarkerů,¹⁸ které se také vyskytují v souvislosti s vysokým obsahem látek znečišťujících ovzduší.⁵ V nedávné analýze 5700 pacientů hospitalizovaných s COVID-19 v oblasti New Yorku byly nejčastějšími komorbiditami hypertenze (57 %), obezita (42 %) a cukrovka (34 %),¹⁹ což představuje kardiovaskulární rizikové faktory, které jsou také pozorovány v souvislosti se zvýšenými koncentracemi PM2,5.^5,20 To naznačuje aditivní nebo synergické účinky na kardiovaskulární systém. Pokročilý věk je navíc silným rizikovým faktorem pro kardiovaskulární onemocnění a dopady na imunitní funkce mohou být stejně důležité pro vnímavost na COVID-19. Závislost na věku se shoduje se závislostí nadměrné úmrtnosti na PM2,5.^3,15 Úmrtnost s COVID-19 byla odhadnuta na přibližně 4 % u symptomatických případů, zčásti proto, že riziko zvyšují již existující onemocnění jako jsou kardiovaskulární a respirační poruchy.²¹

Vzhledem k dopadům znečištění ovzduší na kardiovaskulární a respirační zdraví není spojitost s úmrtností na COVID-19 neočekávaná. Předběžné studie se zabývaly vlivem znečištění ovzduší na onemocnění COVID-19 v různých regionech. V Číně bylo zjištěno, že výskyt COVID-19 je významně zvýšen přítomností PM2,5²² a byla také prokázána korelace mezi výskytem PM2,5 ve vnějším ovzduší a úmrtností.²³ V Itálii bylo zjištěno, že vysoké koncentrace znečištění, které jsou typické pro údolí Pádu, zejména v oblasti Lombardie, jejímž hlavním městem je Milán, byly spojeny s vysokou úmrtností.²⁴ Jak již bylo zmíněno výše, v USA byla závažnost následků COVID-19 spojena s expozicí PM2,5, za použití údajů Medicare pro více než 60 milionů lidí a výsledků celostátního měřením kvality ovzduší.⁷ Údaje byly shromážděny pro 98 % populace v 3087 z celkového počtu 3142 okresů, z nichž přibližně 42 % hlásilo úmrtí s COVID-19 do třetího týdne v dubnu 2020. Počty úmrtí vycházely z údajů Coronavirus Resource Center univerzity Johnse Hopkinse.²⁵ Studie zahrnovala 20 potenciálních spolupůsobících faktorů, jako je velikost populace, věkové rozdělení, hustota obyvatelstva, časové období od vypuknutí nákazy, doba uplynulá od omezení pohybu na domácnost, počet nemocničních lůžek, počet testovaných osob, meteorologické podmínky a socioekonomické a rizikové faktory, jako je obezita a kouření. Výsledky ukázaly významné překrývání mezi příčinami úmrtí u pacientů s COVID-19 a těmi, které vedou k úmrtnosti na PM2,5. Bylo zjištěno, že MRR, tj. procentní navýšení rizika úmrtí s COVID-19 na μg/m3 navýšení expozice PM2,5, bylo 8 % s 95% intervalem spolehlivosti 2–15 %.⁷ Výpočty jsou průběžně aktualizovány na základě nejnovějších údajů (do 18. června v době psaní tohoto článku), přičemž v předchozích 4 měsících nedošlo k významným změnám v MRR.

2. METODY

2.1 Globální model a data

Použili jsme globální model všeobecné atmosférické cirkulace a chemie (EMAC), který komplexně simuluje atmosférické chemické a meteorologické procesy a interakce s oceány a biosférou ve stejném nastavení jako v nedávných studiích o změně klimatu, znečištění ovzduší a veřejném zdraví.^3,26 Kromě standardní simulace jsme provedli dva výpočty citlivosti: (i) s vyloučením emisí souvisejícími s fosilními palivy a (ii) s vyloučením všech antropogenních emisí. Výsledky modelu byly použity k odhadu podílu jemných částic v simulaci (i) a (ii) a ve standardní simulaci. Roční atmosférické připovrchové koncentrace PM2,5 byly převzaty ze satelitních dat integrovaných do modelu pro rok 2019.^8,27 Horizontální rozlišení je 0,01 × 0,01 stupně, což odpovídá velikosti mřížky přibližně 1 km × 1 km. Připovrchové koncentrace PM2,5 pro fosilní paliva a pro všechny antropogenní emise se odhadují pomocí škálování této sady dat do podílů podle (i) a (ii) získaných pomocí simulací modelu EMAC.

2.2 Relativní riziko

Pro odhad relativního rizika (RR, poměr rizik) nadměrné úmrtnosti vlivem COVID-19 z dlouhodobé expozice znečištění ovzduší jsme použili funkci expozice–odezva podle WHO,²⁸   

RR je funkcí koncentrace látek znečišťujících ovzduší, která specifikuje roční průměrnou expozici v závislosti na poloze (buňka mřížky) odvozené ze zmíněných údajů výše. X je znečišťující látka (PM2,5) a X₀ je prahová koncentrace znečišťující látky, pod níž expozice nemá dopad na veřejné zdraví. Oba parametry Β a X₀ byly odhadnuty přizpůsobením údajům z literatury metodou nejmenších čtverců (obrázek 1). Přijali jsme prahovou koncentraci PM2,5 (X₀) od Burnetta et al.² (tj. <2,4 μg/m3 PM2,5) a polohovali křivku tak, aby zapadla do tohoto rozsahu. Testovali jsme různé funkce expozice – odezvy, např. Burnetta et al.² a hodnoty pro X₀, a zjistili jsme, že výsledky nejsou citlivé na tyto předpoklady.

Obrázek 1

 

Závislosti expozice–odezva na základě lognormálního vztahu²⁸.Relativní riziko (nebo poměr rizik), od kterého byl odvozen podíl, který lze přičíst expozici, je založeno na poměrech úmrtnosti přičitatelných znečištění ovzduší při pandemii⁷ COVID-19 a epidemii SARS¹⁷, označených černým kroužkem, respektive čtverečkem. Trojúhelník představuje prahovou koncentraci, pod kterou PM2,5 nemá zdravotní důsledky². Červené křivky zobrazují funkci přizpůsobenou datům z COVID-19 pouze pro USA⁷ plus prahovou hodnotu² (trojúhelník a kroužek). Modré křivky zobrazují funkci přizpůsobenou všem datům^2,7,17. Rozsahy znázorněné barevně ukazují 95% intervaly spolehlivosti, které jsou širší po zahrnutí výsledků souvisejících se SARS (modré), většinou kvůli nejistotě z převodu čínských API na koncentrace PM2,5 (černé čtverečky).

Protože úmrtnost s COVID-19 v důsledku znečištění ovzduší pouze na základě údajů z USA⁷ nemusí být reprezentativní pro země s velmi vysokými koncentracemi jemných částic (spolu s nedostatkem pozorování v těchto regionech), zkoumali jsme vliv zahrnutí údaje o zvýšené úmrtnosti odvozené z čínské epidemie SARS v roce 2003.¹⁷ Předpokládáme, že úmrtnost na SARS a COVID-19 je obdobně ovlivněna dlouhodobou expozicí znečištěným ovzduším. Protože analýza pro SARS byla založena na čínském indexu znečištění ovzduší (API), převedli jsme API na koncentrace PM2,5 podle empirických vztahů z literatury.^29,30 Velký rozsah nejistot v přizpůsobení funkce se do značné míry odvozuje od nejistot v těchto vztazích (černé čtverečky a rozsahy na obrázku1). Navzdory nejistotám jsou křivky pouze pro USA a křivky, které zahrnují čínské výsledky, téměř totožné a dávají důvěru ve funkci odvozenou pouze pro podmínky v USA.

2.3 Přičitatelný podíl

Globálně jsme RR vypočítali pomocí distribucí PM2,5 vypočítaných podle standardního scénáře. Přičitatelný podíl (AF – attributable function) úmrtnosti s COVID-19 ze znečištění ovzduší se vypočítá z RR vztahem AF = 1 - 1/RR. Z globálně podle mřížky distribuovaných AF jsme agregovali AF na regionální a národní úrovni, vážené podle hustoty obyvatelstva, abychom zohlednili proměnlivé rozložení populace v jednotlivých regionech a zemích. Údaje o populaci pro rok 2020 byly získány z Centra socioekonomických dat a aplikací NASA (SEDAC – Socioeconomic Data and Applications Center) v rámci Centra pro mezinárodní informační síť o Zemi Kolumbijské univerzity (CIESIN – Center for International Earth Science Information Network).³¹ Naše definice AF neznamená přímý vztah příčiny a následku mezi znečištěním ovzduší a úmrtností s COVID-19 (i když je to možné). Místo toho odkazuje na vztahy mezi těmito dvěma veličinami, přímé a nepřímé, tj. na zhoršování komorbidit, které mohou vést k fatálním zdravotním následkům virové infekce.

 

3. VÝSLEDKY

3.1 Atribuce úmrtnosti s COVID-19

Pro odhad AF vlivem expozice PM2,5 ve vnějším ovzduší na úmrtnost s COVID-19 jsme použili epidemiologická data z USA (červená křivka na obrázku 1). Chronická expozice PM2,5 v letech před vypuknutím COVID-19 byla odhadnuta na základě družicových pozorování v průběhu roku 2019. Antropogenní podíly a podíl fosilních paliv byly vypočítány pomocí globálního modelu EMAC. Zde se zaměřujeme na PM2,5 související s antropogenní činností a fosilními palivy tak, abychom stanovili vliv potenciálně odstranitelného znečištění ovzduší na úmrtnost s COVID-19.Obrázek 2 a tabulka 1 představují průměrné podíly úmrtnosti s COVID-19 připisované expozici PM2,5 znečištění, a to globálně i regionálně. Tabulka S1 (k dispozici jako doplňkový materiál online) uvádí výsledky pro všechny země. Aby se zohlednilo různé rozložení populace v zemích, např. mezi venkovskými a městskými oblastmi, byly průměrné hodnoty odpovídajícím způsobem váženy.

Obrázek 2

 

Odhadovaná procenta úmrtnosti s COVID-19 přiřazená znečištění ovzduší ze všech antropogenních zdrojů (nahoře) a pouze z používání fosilních paliv (dole). Regiony s vysokým přiřazeným podílem se shodují s regiony s vysokou úrovní znečištění ovzduší. Výsledky zobrazené v mapách zohledňují hustotu obyvatelstva a odráží tak váženou expozici populace PM2,5.

Tabulka 1

Regionální procenta úmrtnosti s COVID-19 přiřazená fosilním palivům a všem antropogenním zdrojům znečištění ovzduší

 V regionech s přísnými normami pro kvalitu ovzduší a relativně nízkými úrovněmi znečištění ovzduší, jako je Austrálie, je podíl znečištění ovzduší způsobeného člověkem na úmrtnost spojenou s COVID-19 pouze několik procent. Relativně vysoké podíly se vyskytují v částech východní Asie (přibližně 35 %), střední Evropy (přibližně 25 %) a východních USA (přibližně 25 %). Podíl COVID-19 pro jednotlivé země je pro Čínu 27 % (95% interval spolehlivosti 13–47 %), dobře souhlasí s podílem zjištěným u epidemie SARS v roce 2003.¹⁷ Největší podíl podle průměru v jednotlivých zemích je v České republice, Polsku, Číně, Severní Koreji, na Slovensku, v Rakousku, Bělorusku a Německu, u všech nad 25 % (doplňkový materiál, tabulka S1). Celosvětově přispívá antropogenní znečištění ovzduší k úmrtnosti s COVID-19 přibližně 15 % (7–33 %), kterému by bylo možné do značné míry zabránit, například přijetím předpisů upravujících kvalitu ovzduší používaných v Austrálii (roční limit PM2,5 8 µg/m3). Globální průměrný příspěvek využívání fosilních paliv v antropogenním podílu je přibližně 56 %, nejvyšší je v Severní Americe (83 %), západní Asii (75 %) a Evropě (68 %) (tabulka 1).

4. DISKUSE

4.1 Patofyziologické aspekty

Jak látka znečišťující ovzduší PM2,5, tak virus SARS-CoV-2 vstupují do plic dýchacími cestami (vstupním orgánem) s potenciálními systémovými dopady na zdraví prostřednictvím krevního oběhu. Jak PM2,5, tak SARS-CoV-2 způsobují vaskulární endoteliální dysfunkci, oxidační stres, zánětlivé reakce, trombózu a zmnožení imunitních buněk.^32–36 Infekce SARS-CoV-2 usnadňuje vyvolání endoteliálního zánětu v několika orgánech jako přímý důsledek virových cytotoxických účinků a zánětlivé reakce hostitele, což může zhoršit již existující chronickou respirační a vaskulární (koronární) dysfunkci a způsobit poranění plic alveolárním poškozením a také cévní mozkovou příhodu a infarkt myokardu vyvolaný prasknutím plaku.³⁷ Potenciální společné patofyziologické mechanismy zvýšeného rizika se tedy týkají poškození endotelu^33,38 a mechanismů, které regulují imunitní funkce.^39,40 Dále existují silné náznaky zvýšené náchylnosti k virovým infekcím v důsledku expozice znečištěným ovzduším.^41–46

Poranění plic, včetně život ohrožujícího syndromu akutní respirační tísně, a respirační selhání a také akutní koronární syndrom, arytmie, myokarditidy a srdečního selhání byly klinicky dominantní a vedly ke kritickým komplikacím s COVID-19.^47,48 Nedávné studie v Číně, USA a Evropě naznačují, že pacienti s kardiovaskulárními rizikovými faktory nebo se zjištěnými kardiovaskulárními chorobami a jinými komorbidními stavy jsou predisponovaní k poškození myokardu při COVID-19.^{19,46,49–52} Z dostupných informací tedy vyplývá, že zánět způsobený znečištěním ovzduší vede k větší zranitelnosti a menší odolnosti a takové existující podmínky zvyšují zranitelnost postiženého. Znečištění ovzduší způsobuje nežádoucí příhody jako je infarkt myokardu a mozková mrtvice a je dalším faktorem schopným zvyšovat krevní tlak. Také se objevují důkazy o souvislosti s diabetem typu 2 a možným příspěvkem k obezitě a zvýšené inzulínové rezistenci.³⁶ Bronchopulmonální a kardiovaskulární zatížení, včetně hypertenze, cukrovky, ischemické choroby srdeční, kardiomyopatie, astmatu, CHOPN a akutních onemocnění dolních dýchacích cest, které jsou negativně ovlivněny znečištěním ovzduší, vedou k podstatně vyššímu riziku úmrtí s COVID-19. Kromě toho se zdá pravděpodobné, že jemné částice prodlužují životnost infekčních virů ve vzduchu a tím podporují jejich šíření.⁵³ Je možné, že budoucí výzkum odhalí další mechanismy, které zprostředkovávají vztah mezi znečištěním v ovzduší a rizikem úmrtí s COVID-19.

4.2 Omezení

Naše výsledky naznačují, že dlouhodobá expozice vysokou úrovní jemných částic je významným kofaktorem, který ovlivňuje závažnost zdravotních následků na COVID-19. Protože v koncentracích PM2,5 v Číně a USA, odkud byly použity epidemiologické údaje, dominují antropogenní zdroje, které je možné potenciálně odstranit, zaměřujeme naši analýzu na tento podíl PM2,5. Dobrá shoda našich výsledků pro USA a Čínu je v souladu s nedávnými studiemi, které ukazují, že souvislost mezi znečištěním ovzduší a nadměrnou úmrtností je platná pro mnoho různých zemí.^2,55 Výpočty RR (poměr rizik) a AF vzhledem k úmrtnosti nicméně vycházejí z použití údajů z ekologicky koncipované studie, která má svá omezení, přestože 19 proměnných na úrovni okresů a jedna proměnná na úrovni státu, z nichž některé jsou důležitější než znečištění ovzduší, byly v analýze považovány za potenciální spolupůsobící faktory a údaje o expozici PM2,5 byly rozsáhle křížově validovány.⁷ Uznáváme však, že residuální zbytkové spolupůsobící faktory nelze vyloučit. Zatímco průřezové ekologické studie neumožňují udělat závěry o vztazích příčin a následků, biologické mechanismy poruch souvisejících se znečištěním ovzduší, které působí jako komorbidita u COVID-19, jsou dobře zdokumentovány.^56,57 Nedávné studie v Anglii a Nizozemsku potvrzují pozitivní vztah mezi znečištěním ovzduší a počtem případů COVID-19, hospitalizací a úmrtností.^58–60 Uváděné hodnoty MRR pro PM2,5 se pohybují od 1–7 % do 13–21 % (použili jsme 2–15%), což potvrzuje významnou roli znečištění ovzduší, ale zdůrazňuje velké rozsahy nejistot. Dále je pravděpodobné, že náš přístup realisticky odhaduje příspěvek fosilních paliv a dalších antropogenních zdrojů k celkovému navýšení úmrtí při dlouhodobé expozici PM2,5 ve znečištěném vnějším ovzduší.

Znovu opakujeme, že údaje použité pro Čínu jsou spojeny se značnou nejistotou, a předpokládáme, že komorbidita a úmrtnost na znečištění ovzduší s COVID-19 jsou stejné jako u SARS. Použití těchto údajů nicméně nemění výsledky, což poskytuje důvěru v robustnost našich zjištění. Zdůrazňujeme, že údaje relevantní pro tuto studii pocházejí ze zemí se středními a vysokými příjmy a reprezentativnost našich výsledků pro země s nízkými příjmy může být omezená a nejistoty pravděpodobně vybočí z 95% intervalu spolehlivosti. Očekává se, že v zemích s vysokou úrovní prašnosti nesené větrem, např. v Africe a západní Asii, znečištění PM2,5 je také kofaktorem, ale s menším příspěvkem lidské činnosti. Pravděpodobně bude také důležité znečištění ovzduší v domácnostech, které má zvláštní význam v zemích s nízkými příjmy.⁶¹ Bude zásadní shromáždit epidemiologické důkazy z mnoha regionů s různými socioekonomickými a environmentálními podmínkami, podpořit analýzy pandemie COVID-19 a prozkoumat roli environmentálních faktorů. Rozsah nejistot, který doprovází naše výsledky, je značný, ale s přihlédnutím k biologické věrohodnosti závislostí a silným důkazům o dopadu znečištění ovzduší na stav onemocnění, o nichž je známo, že zvyšují úmrtnost s COVID-19, mohou přesto mít vliv na politická rozhodnutí.

4.3 Krátkodobé a dlouhodobé dopady na zdraví

Novým, i když předběžným zjištěním této studie je, že podstatnou část celosvětové mortality s COVID-19 lze přiřadit antropogennímu znečištění ovzduší, jehož přibližně 50–60 % má vztah k využívání fosilních paliv (přibližně 70–80 % v Evropě, západní Asii a Severní Americe). Představuje to nadměrnou úmrtnost, které se lze potenciálně vyhnout. Souvislosti mezi ekonomickou aktivitou, dopravou, spotřebou energie a veřejným zdravím byly na mnoha místech doloženy značným snížením znečištění ovzduší během omezujících opatření.^62,63 Existuje dostatek důkazů o vztahu mezi krátkodobou expozicí PM2,5 a nepříznivými účinky na zdraví, včetně nadměrné úmrtnosti na kardiovaskulární a respirační onemocnění.⁵⁵ I když je v zásadě možné oddělit akutní a chronické následky krátkodobé a dlouhodobé expozice znečištěným ovzduším,⁶⁴ je v této fázi toto rozlišení obtížné pro komorbidity a úmrtnost způsobenou PM2,5 nebo COVID-19. Obecně jsou krátkodobé vazby mezi znečištěním ovzduší a úmrtností podstatně menší než u dlouhodobé expozice, a to z důvodu trvalejších a kumulativních účinků dlouhodobé expozice.⁶⁵ Při vyhodnocení souvislostí anomálií znečištění ovzduší s krátkodobými zdravotními důsledky během společenské uzávěry vyvolané COVID-19 bylo zjištěno, že v samotné Číně mohlo být zabráněno více než 4600 nadměrným úmrtím.⁶² Lze to považovat za doprovodný zdravotní benefit omezujících opatření, který může snížit úmrtnost s COVID-19 způsobenou znečištěným ovzduším. Těchto benefitů by bylo možné dosáhnout i po lockdownu souvisejícím s COVID-19. Oba pohledy na znečištění ovzduší během pandemie podtrhují důležitou roli fosilních paliv a dalších antropogenních emisí.

4.4 Budoucí směry

Naše výsledky naznačují potenciál značného přínosu snížení expozice znečištěným ovzduší i při relativně nízkých úrovních PM2,5. Upřesnění vztahu expozice–odezva a snížení nejistot bude vyžadovat další analýzy dat, při dalším vývoji pandemie COVID-19,  mimo jiné i studiemi s velkými kohortami. Zdá se ale, že je příliš pozdě na to, aby to mohlo vést k ovlivnění rozhodování. Z naší environmentální perspektivy pandemie COVID-19 je ponaučení, že je třeba urychlit hledání účinných politik ke snížení antropogenních emisí, které způsobují znečištění ovzduší i změnu klimatu. Pandemie skončí proočkováním populace nebo stádní imunitou po rozsáhlém prohořením populace infekcí. Proti špatné kvalitě ovzduší a změně klimatu však neexistují žádné vakcíny. Nápravou je snížení emisí. Přechod na zelenou ekonomiku s čistými obnovitelnými zdroji energie podpoří na místní úrovni jak životní prostředí, tak i veřejné zdraví a zlepšení kvality ovzduší globálně omezí změny klimatu.

Doplňkový materiál

Doplňkový materiál je k dispozici na Cardiovascular Reseach online.

Financování

Děkujeme Nadaci MainzHeartFoundation za trvalou podporu. T.M. je hlavním řešitelem DZHK (Německé centrum pro kardiovaskulární výzkum), Partner SiteRhine-Main, Mainz, Německo.

Střet zájmů

Žádný nebyl uveden.

Dostupnost údajů

Údaje, na nichž je založen tento článek, budou na základě přiměřené žádosti nasdíleny příslušnému autorovi.

Reference

Kompletní reference k dispozici v původním článku zde: 

https://academic.oup.com/cardiovascres/advance-article/doi/10.1093/cvr/cvaa288/5940460?searchresult=1