Con l'aumento della quantità di particolato, aumentano anche i casi di demenza in una regione. Studi recenti dimostrano come le particelle possano viaggiare dai polmoni e dal naso al cervello e causare danni.

Il mio primo giorno a Città del Messico è stato difficile. Lo smog era così denso che, mentre salivo le scale, boccheggiavo per prendere aria. Mi aspettavo un mal di testa; la città è situata su un altopiano a 2250 metri sul livello del mare e il contenuto di ossigeno nell'aria è di conseguenza più basso rispetto alla costa. Tuttavia, sono rimasto sorpreso da quanto l'aria inquinata mi bruciasse gli occhi e i polmoni.

Nel 1992, le Nazioni Unite hanno dichiarato Città del Messico la metropoli più inquinata del mondo. Da allora, la sua amministrazione ha fatto molto per migliorare la situazione. Con alcuni successi: La città è giustamente orgogliosa dei suoi chilometri di piste ciclabili e dei suoi parchi lussureggianti. Tuttavia, uno sguardo all'orizzonte sfocato rivela che gli sforzi non sono ancora sufficienti. Nella maggior parte dei giorni, l'aria contiene molte più particelle di fuliggine rispetto ai limiti raccomandati dall'Organizzazione Mondiale della Sanità. Aumentano anche i livelli di altri inquinanti. Più di 9,6 milioni di veicoli e circa 50.000 ciminiere di fabbriche soffiano i loro gas di scarico nel centro della città. Questi avvolgono la metropoli in una miscela tossica che danneggia polmoni e cuori. Molti scienziati ora concordano sul fatto che l'inquinamento influisce persino sul sistema nervoso.

Uno studio pubblicato nel 2018 ha rilevato una distruzione caratteristica dell'Alzheimer nel cervello dei residenti della città. I soggetti del test avevano tutti meno di 40 anni. Normalmente, i primi segni della malattia compaiono solo in età molto più avanzata. Città del Messico non fa eccezione: Qualche anno fa, un'équipe dell'Università di Harvard ha pubblicato la propria analisi dei dati relativi a dieci milioni di beneficiari di Medicare statunitensi di età superiore ai 65 anni, residenti in 50 diverse città del nord-est degli Stati Uniti. Gli scienziati hanno scoperto una forte correlazione tra alcuni inquinanti atmosferici e l'incidenza di diverse malattie neurodegenerative, tra cui l'Alzheimer. malattie neurodegenerative, tra cui il morbo di Alzheimer..Ulteriori studi hanno dato risultati simili. "L'impatto dell'inquinamento atmosferico sta diventando uno dei settori più caldi della ricerca sull'Alzheimer", spiega George Perry, neurobiologo dell'Università del Texas a San Antonio e caporedattore del Journal of Alzheimer's Disease. Molti esperti hanno riconosciuto che l'inquinamento atmosferico può contribuire allo sviluppo della malattia, dice Perry. Il tossicologo Masashi Kitazawa dell'Università della California a Irvine conferma questa valutazione. "Nella ricerca sull'Alzheimer, l'effetto dei geni gioca un ruolo fondamentale e per molto tempo quasi nessuno ha voluto guardare oltre", afferma. "Negli ultimi tre o quattro anni, tuttavia, è esploso il numero di articoli che collegano l'inquinamento atmosferico al declino cognitivo". Nella forma più comune del morbo di Alzheimer, che esordisce in tarda età, lo stile di vita e le influenze ambientali dannose potrebbero rappresentare dal 40 al 65% del rischio di sviluppare la malattia. L'inquinamento atmosferico è uno dei fattori principali.

Cervello contaminato dal particolato

I dati relativi alle goccioline sospese piene di tossine o alle particelle solide con un diametro pari a circa un trentesimo di un capello umano sono particolarmente preoccupanti. Questo particolato (noto anche come PM2_,5 a causa delle sue dimensioni specifiche) è tipicamente prodotto dalla combustione di petrolio, gas, carbone e legno. Viene emesso principalmente da automobili, camion e centrali elettriche. Ad ogni respiro, le particelle entrano in profondità nei polmoni e da lì nel sangue. In questo modo, il PM2_,5 ha effetti devastanti sul sistema respiratorio e cardiovascolare umano. Cancro, infarti, ictus e morti premature aumentano con i livelli di inquinamento.

"L'impatto dell'inquinamento atmosferico sta emergendo come uno dei settori più caldi della ricerca sull'Alzheimer" George Perry

Un tempo si pensava che il cervello fosse protetto da questo tipo di attacco. Dopotutto, è dotato della barriera emato-encefalica, uno strato di cellule strettamente impacchettate che riveste i vasi sanguigni del cervello. La barriera impedisce alle sostanze tossiche di penetrare dal sangue nel tessuto cerebrale. Purtroppo, ci sono prove convincenti che le PM2_,5 possono comunque entrare nel cervello in due modi: in primo luogo, le particelle possono alterare la barriera emato-encefalica rendendola più permeabile agli inquinanti. In secondo luogo, possono aggirare completamente la barriera penetrando nel nervo olfattivo attraverso il naso e viaggiando da qui fino al bulbo olfattivo. Il cervello, a quanto pare, non è protetto meglio di altri organi dall'incessante assalto dell'inquinamento atmosferico.

Segni precoci di Alzheimer anche in bambini e neonati

Gran parte del lavoro recente che collega la cattiva qualità dell'aria e le malattie cerebrali si basa sulla ricerca di Lilian Calderón-Garcidueñas. La neuropatologa dell'Università del Montana è nata non lontano da Città del Messico ed è cresciuta nei pressi della metropoli. Da decenni studia gli effetti sulla salute dell'inquinamento nella regione. All'inizio degli anni 2000, ha sezionato 32 cani che avevano vissuto nella zona sud-occidentale di Città del Messico. Ha trovato segni di processi degenerativi nel loro cervello.

Questa scoperta l'ha spinta a esaminare le persone che avevano vissuto in quartieri simili. Ciò che vide - depositi simili a quelli riscontrati nei pazienti affetti da Alzheimer nel cervello di neonati e bambini piccoli - la allarmò. L'esposizione all'inquinamento atmosferico, ha scritto nel 2008, dovrebbe essere considerata un fattore di rischio per la malattia di Alzheimer. Questo vale in particolare per le persone che sono più suscettibili alla malattia a causa del loro patrimonio genetico.

Studi più recenti confermano le conclusioni di Calderón-Garcidueñas. Jennifer Weuve, professore associato presso la Boston University School of Public Health, ha condotto uno dei primi studi in tutti gli Stati Uniti sul legame tra inquinamento atmosferico e malattie neurologiche. Lei e il suo team hanno pubblicato i risultati nel 2012: "Avevamo due indicazioni sul legame tra l'invecchiamento del cervello e l'inquinamento atmosferico", spiega la ricercatrice. La prima era l'effetto sul sistema cardiovascolare: un numero crescente di infarti e ictus. "Il cervello dipende da una circolazione sanguigna efficiente. Quindi, ovviamente, si è temuto che anche il cervello potesse risentirne".

Il secondo indizio era più sottile. I tossicologi hanno condotto diversi studi ben controllati su animali esposti ad aria con alti livelli di particolato atmosferico. Le particelle sono effettivamente entrate nel cervello. "Alcune di queste particelle contenevano neurotossine note come il manganese. Sapevamo che questo non poteva essere positivo", afferma Weuve.

I dati di altri studi epidemiologici confermano ora che il particolato è un fattore di rischio. In uno studio pubblicato nel 2018, i ricercatori hanno monitorato la salute di circa 131.000 londinesi di età compresa tra 50 e 79 anni per otto anni. Hanno contato il maggior numero di casi di demenza tra coloro che erano esposti all'inquinamento atmosferico peggiore. Il legame tra l'Alzheimer e le_particelle PM2_.5 era particolarmente forte. Uno studio su quasi 100.000 persone a Taiwan è giunto a conclusioni simili. Gli scienziati dell'Università di Toronto hanno analizzato i dati di 6,6 milioni di persone nella provincia canadese dell'Ontario. Le persone che vivevano a meno di 50 metri da una strada principale avevano un rischio di demenza più elevato del 12% rispetto a quelle che vivevano a più di 200 metri di distanza.

Tutte coincidenze?

Questi studi hanno i loro limiti. Mostrano quando due fattori - in questo caso l'inquinamento atmosferico e la malattia di Alzheimer - si presentano sempre più spesso insieme. Tuttavia, non possono dimostrare se e come siano collegati. Per questo sono necessari studi in cui gli organismi sono esposti in modo specifico a un fattore di rischio sospetto. Tuttavia, non sarebbe etico chiedere alle persone di esporsi consapevolmente all'aria inquinata per mesi o anni. Ma solo con i dati di questi esperimenti controllati i ricercatori possono stabilire se l'inquinamento atmosferico rende gli abitanti di una regione più suscettibili all'Alzheimer o se altri fattori sono alla base dell'aumento dei casi di malattia.

"In un mondo perfetto, tutti indosserebbero un monitor per l'inquinamento atmosferico, in modo da poter ottenere dati in tempo reale sulla loro esposizione agli inquinanti". Jennifer Weuve

"In un mondo perfetto, tutti indosserebbero un monitor dell'inquinamento atmosferico in modo da poter ottenere dati in tempo reale sui loro livelli di inquinamento", afferma Weuve. "Ma non viviamo in un mondo perfetto". Per questo il suo team collabora con esperti che creano modelli per stimare i livelli di inquinamento in una regione. Tuttavia, questo non è sufficiente: Con l'Alzheimer, è l'esposizione cronica e a lungo termine che conta. "Non abbiamo nemmeno un registro globale dei pazienti di Alzheimer, per non parlare delle risorse sufficienti per monitorare le persone per molti anni prima che sviluppino la malattia". In alcune regioni del mondo, l'inquinamento atmosferico è così grave che le persone muoiono di malattie cardiache prima di poter manifestare i sintomi della malattia di Alzheimer ad esordio tardivo.

Gli scienziati stanno utilizzando modelli animali per studiare il collegamento in modo più dettagliato. Con il loro aiuto, stanno anche tracciando i meccanismi biologici che potrebbero causare il declino cognitivo. Nel 2015, un team guidato dal neurobiologo Colin Combs dell'Università del North Dakota ha pompato aria inquinata in gabbie con topi geneticamente identici. I ricercatori hanno variato la concentrazione di inquinanti e la durata del trattamento. Più alta era l'esposizione, più danni si osservavano negli animali. "I nostri dati supportano la teoria secondo cui l'esposizione a lungo termine al particolato atmosferico altera il cervello e promuove lo sviluppo di una patologia precoce simile all'Alzheimer", spiega Combs. Nel 2018, gli scienziati del Cedars-Sinai Medical Centre di Los Angeles hanno riferito che i metalli pesanti presenti nell'aria inquinata penetrano nel cervello dei topi dopo pochi mesi. Le sostanze attivano apparentemente i geni che favoriscono i processi neurodegenerativi e il cancro.

L'inquinamento ambientale danneggia i vasi sanguigni e quindi aumenta il rischio di Alzheimer e di altre forme di demenza. Il DNA di molte persone affette da Alzheimer ad esordio tardivo contiene varianti geniche che le rendono più suscettibili alla malattia. L'inquinamento atmosferico potrebbe interagire con alcune di esse e quindi favorire lo sviluppo della malattia, spiega la psicologa clinica Margaret Gatz della University of Southern California. Il cervello delle persone colpite invecchierebbe più rapidamente e un numero maggiore di neuroni morirebbe. "È provato che i fattori di rischio vascolare sono più pericolosi per le persone con la variante del gene _APOE4", spiega la psicologa, "ma molti studi si sono concentrati sul rischio genetico della malattia, ignorando praticamente lo stile di vita e la componente ambientale".

"L'effetto delle sostanze tossiche del particolato sul cervello è in linea con le idee su come si sviluppano i danni legati all'Alzheimer. Come spiega la neurotossicologa Deborah Cory-Slechta del Centro Medico dell'Università di Rochester, sia negli animali che nell'uomo le sostanze stimolano le cellule immunitarie del cervello, note come microglia, a rilasciare citochine. Queste molecole di segnalazione aiutano a controllare la difesa immunitaria e l'infiammazione. In circostanze normali, ciò protegge il nostro cervello dagli intrusi esterni.

L'esposizione prolungata all'aria inquinata può portare a una sovrapproduzione di citochine pro-infiammatorie e quindi a un'infiammazione cronica, con conseguente morte delle cellule nervose. "Il particolato ultrafine sembra essere il fattore più importante in questo processo", osserva Cory-Slechta.

Tuttavia, è difficile determinare quali componenti delle particelle causino i problemi. "Per prima cosa, abbiamo pochissimi dati storici al riguardo", spiega il ricercatore. Questo rende difficile valutare la concentrazione relativa degli inquinanti nell'ambiente. In secondo luogo, contengono molti componenti che difficilmente possono essere analizzati separatamente. Il particolato presente nei gas di scarico comprende centinaia di sostanze, dalle tossine come il biossido di zolfo e gli ossidi di azoto alle particelle respirabili dovute all'abrasione di freni, pneumatici e frizioni dei veicoli a motore.

Secondo Cory-Slechta, gli inquinanti atmosferici tendono ad accumularsi nel cervello per molti anni. Non si sa ancora bene cosa ci arrivi esattamente attraverso i polmoni. È anche discutibile il momento in cui le sostanze iniziano a causare problemi. "Ferro, zinco, rame e altri metalli sono necessari al cervello, ma solo in determinate quantità", spiega la dottoressa, "Troppo ferro scatena lo stress ossidativo, che può portare alla neurodegenerazione. Alcuni inquinanti, come l'alluminio, non svolgono un ruolo significativo nel cervello, ma tendono ad accumularsi e a provocare una reazione infiammatoria". Non solo i metalli sono problematici. Secondo il neurotossicologo, anche gli inquinanti organici potrebbero essere coinvolti nelle malattie neurodegenerative.

Dall'impianto di depurazione al sistema nervoso

Tra questi vi sono, ad esempio, i lipopolisaccaridi. Essi provengono originariamente dai batteri. Sono distribuiti nell'aria ambiente dagli impianti di trattamento dei rifiuti e da altre fonti. Possono attaccarsi a piccole particelle e causare una reazione infiammatoria nei polmoni quando vengono inalati. Negli esperimenti sugli animali, gli scienziati hanno dimostrato che i lipopolisaccaridi e altre sostanze organiche a volte entrano nel cervello e scatenano l'infiammazione e la conseguente neurodegenerazione.

Jiu-Chiuan Chen, medico ed epidemiologo presso la University of Southern California, è specializzato nello studio degli inquinanti atmosferici nel cervello. Sebbene sia ancora discutibile il funzionamento dei singoli componenti, la miscela contribuisce chiaramente al danno cerebrale e ai problemi cognitivi, spiega Chen. Chen è stato coautore di uno studio pubblicato nel 2019 che descrive un legame tra l'inquinamento da particolato, i cambiamenti strutturali nel cervello e la perdita di memoria nelle donne anziane. Lui e i suoi colleghi hanno analizzato i dati provenienti da tecniche di imaging e test cognitivi utilizzando un modello matematico che incorporava valori provenienti da due fonti diverse sulla qualità dell'aria nell'ambiente di vita dei soggetti del test.

Indebolimento della memoria a lungo termine

"Abbiamo scoperto che la memoria episodica si deteriorava prima nelle donne con la maggiore esposizione agli inquinanti", spiega il ricercatore. Questo tipo di memoria a lungo termine consente alle persone di ricordare un'esperienza passata, compresi il luogo e il momento in cui è avvenuta e le emozioni che il momento ha scatenato. Le perdite osservate da Chen nelle donne sono comparse anche prima dei sintomi della malattia di Alzheimer. Inoltre, gli effetti non dipendevano dalle condizioni del sistema cardiovascolare delle cavie. È stato dimostrato che le persone con un indebolimento della memoria episodica hanno un rischio molto maggiore di sviluppare la malattia di Alzheimer.

"Ci sono più di dieci studi che collegano l'elevata esposizione agli inquinanti in età avanzata alla demenza", dice Chen. "Le prove sono piuttosto convincenti". Tuttavia, non è ancora chiaro se l'esposizione in giovane età sia un fattore determinante. "I tossicologi stanno già conducendo esperimenti su animali giovani e stanno osservando cambiamenti patologici. Sembra che le piccole particelle possano accelerare il processo di formazione delle placche. Ma non siamo ancora sicuri che questo accada anche nell'uomo". Aggiunge che potrebbe esserci una componente genetica: alcuni potrebbero essere più suscettibili agli effetti dell'inquinamento rispetto ad altri. Potrebbe esserci un sottogruppo di persone ad altissimo rischio. "I nostri studi attuali non sono ancora abbastanza completi per rispondere a questa domanda".

Alcuni vedono anche qualcosa di positivo nei risultati ottenuti finora: offrono l'opportunità di adottare misure per ridurre il rischio di malattia per molte persone. L'epidemiologa Melinda Power della George Washington University sta studiando i fattori di rischio modificabili per il declino cognitivo e la demenza. "Al momento, sembra che la prevenzione attraverso la modifica dei fattori ambientali e dello stile di vita sia la nostra migliore scommessa", dice, "e l'esposizione all'inquinamento atmosferico sembra essere particolarmente importante".

L'epidemiologa Kelly Bakulski, dell'Università del Michigan, aggiunge che i dati dimostrano la necessità di controlli più severi sulla qualità dell'aria. "A differenza dei nostri geni, possiamo influenzare i fattori ambientali. Eliminare gli inquinanti dal nostro ambiente non avrà effetti dannosi, ma molti effetti positivi", spiega l'esperta.

Anche i cambiamenti nello stile di vita contribuiscono a ridurre il rischio di malattia. "È stato dimostrato che l'attività fisica riduce il rischio di Alzheimer", spiega Margaret Gatz. L'esercizio fisico agisce migliorando l'afflusso di sangue al cervello. Inoltre, aumenta la produzione di una proteina chiamata BDNF, che promuove la crescita e il mantenimento delle cellule cerebrali. Conosciamo la devastazione che la malattia provoca. È quindi giunto il momento di adottare queste misure preventive. "Abbiamo i mezzi per farlo", dice Bakulski, "e dato il rischio, dobbiamo usarli".

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