Pienhiukkasten vaikutusmekanismit

Pienhiukkaset ovat merkittävä kansanterveydellinen ongelma

Ulkoilman hiukkasmaiset ilmansaasteet ovat nykypäivän suurin ympäristöterveysongelma, kun otetaan huomioon altistuvien ihmisten määrä ja altistumisesta aiheutuvien haittojen yleisyys ja vakavuus. Liikenteen aiheuttamista ilmansaasteista aiheutuva henkilökohtainen riski ei yleensä ole suuri, mutta sekä altistumisen että kroonisten sydänsairauksien yleisyyden vuoksi ilmansaasteista on muodostunut merkittävä kansanterveydellinen ongelma. Ulkoilman pienhiukkasten on arvioitu aiheuttavan Suomessa noin 1800 ennenaikaista kuolemaa vuosittain, ja lievempien haittojen määrä on moninkertainen.

Riskiryhmiin kuuluvat erityisesti kroonisista hengityselin- sekä sydän- ja verisuonisairauksista (esim. sepelvaltimotauti, sydämen vajaatoiminta, keuhkoahtaumatauti tai astma) kärsivät henkilöt. Heidän tulisi erityisesti huonon ilmanlaadun aikaan huolehtia oireenmukaisen lääkityksen riittävyydestä.

Omilla elämäntapavalinnoilla, kuten terveellisellä ruokavaliolla, tupakoinnin välttämisellä ja riittävällä liikunnalla voi pienentää henkilökohtaista kokonaisterveysriskiä terveydelle eli osaltaan kumota ilmansaasteista aiheutuvaa terveysriskiä.

Miten hiukkaset vaikuttavat terveyteen?

Hiukkasten tiedetään olevan haitallisia hengityselimistölle. Yleisimpiä haittoja ovat ärsytysoireet ja lievät hengityselinoireet, kuten kurkun ja silmien kutina, nuha ja yskä. Erityyppisille ärsytysoireille herkimpiä ovat hengityselinsairaat ja pienet lapset. Astmasta ja keuhkoahtaumataudista kärsivien sairaus saattaa pahentua heikon ilmanlaadun vuoksi jopa niin, että vaaditaan sairaalahoitoa.

Viimeisen kymmenen vuoden aikana on kertynyt yhä enemmän näyttöä hiukkasten haitallisista vaikutuksista sydän- ja verenkiertoelimistölle. Päivinä, jolloin ilmanlaatu on huono, altistumisen on havaittu voivan johtaa myös sydänsairailla jopa sairaalahoidon tarpeeseen ja sairauden hengenvaaralliseen pahenemiseen.

Kun hiukkasten päiväpitoisuudet ovat koholla, hengityselin- ja sydänsairauksiin liittyvät kuolemat ja sairaalaan otot lisääntyvät johdonmukaisesti samana ja muutamana seuraavana päivänä. Vuosia kestävä pitkäaikainen altistuminen hiukkasille on kuitenkin erityisen haitallista terveydelle. Hiukkasille ei ole pystytty määrittämään pitoisuutta, jonka alapuolella ei terveyshaittoja enää esiintyisi, ja siten myös Suomen matalien pitoisuuksien on todettu olevan yhteydessä terveyshaittoihin.

Miksi hiukkaset ovat haitallisia?

Viime vuosina on saatu runsaasti uutta tietoa hiukkasten todennäköisistä vaikutusmekanismeista, mutta eri mekanismien yksityiskohtia ja ennen kaikkea suhteellista merkitystä ei kuitenkaan vielä tunneta tarkasti. Hiukkasten vaikutukset välittyvät hengityselimistöstä verenkiertoelimistöön ja sydämeen todennäköisimmin tulehduksen ja autonomisen hermoston kautta.

Vaikutukset tulehdukseen ja verisuonen seinämän toimintaan

Pitkittynyt tulehdus on monen sairauden taustalla, ja tulehdusreaktioiden lyhytaikaisempi kiihtyminen saattaa aiheuttaa sairauksien äkillistä pahenemista. Nykykäsityksen mukaan hiukkasten vaikutukset sydämeen ja verenkiertoelimistöön välittyvät ennen kaikkea tulehdusprosessien kautta. Hengitetyt hiukkaset aiheuttavat keuhkoissa hapettavaa stressiä, joka voi puolestaan johtaa paikalliseen tulehdukseen. Paikallinen tulehdus voi edelleen levitä veressä tulehdusvälittäjäaineiden avulla koko elimistön tulehdukseksi ja aiheuttaa häiriöitä verisuonten sisäseinämien toimintaan. Verisuonen sisäseinämä on keskeisessä asemassa tulehdus- ja hyytymisprosessien säätelyssä.

Vuosia kestävä altistuminen ilmansaasteille voi nopeuttaa valtimonkovettumataudin etenemistä ylläpitämällä tulehdusta. Valtimonkovettumataudille tyypillinen suonen seinämän plakki voi revetä esimerkiksi äkillisen stressin tai hetkellisesti kohonneen ilmansaastepitoisuuden aiheuttaman akuutin tulehduksen vuoksi. Pahimmillaan seurauksena voi olla suonen tukkeutuminen kokonaan ja sydäninfarkti. Verisuonen seinämän toimintahäiriöt voivat johtaa myös valtimoiden supistumisherkkyyden lisääntymiseen, mikä osaltaan voi selittää havaintoja lyhytaikaisen hiukkasaltistumisen yhteydestä kohonneeseen verenpaineeseen.

Vaikutukset sydämen autonomiseen säätelyyn

Lyhytaikaisen hiukkasaltistuksen on osoitettu vaikuttavan myös sydämen autonomisen hermotuksen toimintaan siten, että syketaajuuden vaihtelu yleensä pienentyy. Keuhkoista refleksejä välittävien hermosyiden reseptorit voivat aktivoitua hiukkasten kemiallisten ainesosien vaikutuksesta tai epäsuorasti hapettavan stressin ja paikallisten tulehdusreaktioiden kautta. Sydämen syke voi puolestaan muuttua suoraan hiukkasten aiheuttamien hermoimpulssien vaikutuksesta tai muuttuneen hengitystaajuuden seurauksena.

Lyhytaikaisen sykevaihtelun pienenemisen kliininen merkitys on epäselvä, mutta sen on havaittu edeltävän EKG:ssa havaittavaa sydänlihaksen hapenpuutetta, ja muutokset syketaajuudessa voivat altistaa rytmihäiriöille. Suora todiste ilmansaasteiden rytmihäiriöille altistavasta vaikutuksesta on saatu tutkimuksista, joissa on seurattu tahdistinpotilaita. Eteisperäisten rytmihäiriöiden havaittiin yleistyvän päivinä, jolloin pienhiukkaspitoisuudet olivat suuret.

Edellä kuvatut mekanismit toimivat todennäköisesti vuorovaikutuksessa. Autonominen hermosto voi käynnistää tulehdusvälittäjäaineiden tuoton ja toisaalta tulehdus voi alentaa autonomisen hermoston aktivoitumiskynnystä.