Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Экология человека1728-08692949-1444Eco-Vector10994310.17816/humeco109943ORIGINAL STUDY ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleParticulate matter in the ambient air as a risk factor of bronchial asthma in adultsМелкодисперсные взвешенные вещества в атмосферном воздухе как фактор риска бронхиальной астмы у взрослыхhttps://orcid.org/0000-0001-9506-563X6603587324C-4294-20169605-8332FatkhutdinovaLiliya M.ФатхутдиноваЛилия Минвагизовна
Russian Federation

MD, Dr. Sci. (Med.), professor

д.м.н., профессор

liliya.fatkhutdinova@gmail.comhttps://kazangmu.ru/department-of-hygiene/sotrudniki-kafedryhttps://orcid.org/0000-0002-2479-2474572045503682402-8878TimerbulatovaGuzel A.ТимербулатоваГюзель Абдулхалимовна
Russian Federation
ragura@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3348-729266037667096648-2665ZaripovShamil K.ЗариповШамиль Хузеевич
Russian Federation
shamil.zaripov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3558-88075386-9113YapparovaLyalya I.ЯппароваЛяйля Ильфатовна
Russian Federation

assistant lecturer

ассистент

yapparova.2015@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5597-0694572219164893901-8348AblyaevaAnastasiya V.АбляеваАнастасия Валерьевна
Russian Federation
ablyaeva.av@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6270-774470057258405507-7958SavelievAnatolii A.СавельевАнатолий Александрович
Russian Federation

MD, Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Dr. Sci. (Biol), professor

к.ф.-м.н., д.б.н., профессор

Anatoly.Saveliev.aka.saa@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8642-519457222576973SizovaElena P.СизоваЕлена Петровна
Russian Federation
fguz.kanc@tatar.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2062-0058565569307003150-5410ZalyalovRamil R.ЗаляловРамиль Равилевич
Russian Federation

associate professor

доцент

ramilzal@mail.ruKazan State Medical UniversityКазанский государственный медицинский университетKazan Federal UniversityКазанский (Приволжский) федеральный университетСenter of Нygiene and Epidemiology in the Republic of Tatarstan (Tatarstan)Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Татарстан (Татарстан)Republican Medical Center for Information and AnalysisРеспубликанский медицинский информационно-аналитический центр090120232912202229128758870709202229112022Copyright ©; 2022, Eco-VectorCopyright ©; 2022, Эко-Вектор2022Eco-VectorЭко-Векторhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://hum-ecol.ru/1728-0869/article/view/109943

AIM: to study the role of fine suspended particles in the atmospheric air in the formation of allergic, non-allergic and mixed phenotypes of bronchial asthma in adults.

METHODS: The analysis of atmospheric air pollution by fine particles in Kazan was carried out according to the database of social and hygienic monitoring of the Center for Hygiene and Epidemiology in the Republic of Tatarstan for 2014–2020. To study the relationship between the level of atmospheric air pollution with fine particles and bronchial asthma in adults (18–65 years old), a retrospective analysis of the incidence of bronchial asthma (ICD-10 codes J45.0, J45.1, J45.8) was carried out during the same period among the population of Kazan. The regional medical information system "Electronic Health of the Republic of Tatarstan" was used. Statistical modeling was carried out using the method of mixed models based on the Poisson distribution or the negative binomial distribution.

RESULTS: The average annual absolute risk of bronchial asthma in the adult population of Kazan was 0.51 per 100 people aged 18–65 years, an increase of 0.09 per 100 people (17.6%) per year (p=0.039). An increase in the annual maximum concentrations of PM2,5 by 10 µg increased the absolute risk of non-allergic bronchial asthma by 0.066 per 100 people aged 18–65 years (p=0.043). Similar dependences, but without statistical significance at the level of p <0.05, were found for such exposure parameters as the mass concentration of РМ10 and the mass of particles deposited in the tracheobronchial and alveolar sections of the lungs. For allergic and mixed asthma, no statistically significant relationships with mass concentrations and deposited doses of suspended particles were found.

CONCLUSION: Air pollution with fine suspended particles increases the risk of developing a non-allergic phenotype of adult bronchial asthma, which may be associated with specific pathogenetic mechanisms, including the reaction of the epithelium to the deposition of fine particles.

Целью исследования явилось изучение роли мелкодисперсных взвешенных частиц в атмосферном воздухе в формировании аллергического, неаллергического и смешанного фенотипов бронхиальной астмы у взрослых.

Методы. Анализ загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными частицами в г. Казани выполняли по базе данных социально-гигиенического мониторинга Центра гигиены и эпидемиологии в Республике Татарстан за 2014–2020 гг. Для изучения взаимосвязи между уровнем загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными частицами и бронхиальной астмой у взрослых (18–65 лет) проведён ретроспективный анализ заболеваемости бронхиальной астмой (коды по МКБ-10 J45.0, J45.1, J45.8) за тот же период среди населения г. Казани. Использовали региональную медицинскую информационную систему «Электронное здравоохранение Республики Татарстан». Статистическое моделирование осуществляли с применением метода смешанных моделей на основе распределения Пуассона или отрицательного биномиального распределения.

Результаты. Среднегодовой абсолютный риск бронхиальной астмы у взрослого населения г. Казани составил 0,51 на 100 населения в возрасте 18–65 лет, прирост — 0,09 на 100 населения (17,6%) в год (р=0,039). Увеличение максимальных годовых концентраций PM2,5 на 10 мкг повышало абсолютный риск неаллергической бронхиальной астмы на 0,066 на 100 населения в возрасте 18–65 лет (р=0,043). Аналогичные зависимости, но без статистической значимости на уровне р <0,05, выявлены для таких экспозиционных параметров, как максимальные годовые массовые концентрации РМ10 и массы частиц, депонированных в трахеобронхиальном и альвеолярном отделах лёгких. Для аллергической и смешанной астмы не выявлено статистически значимых связей с массовыми концентрациями и депонированными дозами взвешенных частиц.

Выводы. Загрязнение атмосферного воздуха мелкодисперсными взвешенными частицами повышает риск развития неаллергического фенотипа бронхиальной астмы у взрослых, что может быть связано с особыми патогенетическими механизмами, в том числе реакцией эпителия на осаждение мелкодисперсных частиц.

bronchial asthmaambient particulate matterannual maximal concentrationsdeposited dosesambient air18-65-year-oldincidenceбронхиальная астмавзвешенные веществамаксимальные годовые концентрациидепонированные дозыатмосферный воздух18–65 летзаболеваемостьРоссийский фонд фундаментальных исследованийRussian Foundation for Basic Research19-05-50094Fatkhutdinova LM, Tafeeva EA, Timerbulatova GA, et al. Health risks of air pollution with fine particulate matter. Kazan Medical Journal. 2021;102(6):862–876. (In Russ). doi: 10.17816/KMJ2021-862Фатхутдинова Л.М., Тафеева Е.А., Тимербулатова Г.А., Залялов Р.Р. Риски здоровью населения от загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными взвешенными частицами // Казанский медицинский журнал. 2021. Т. 102, № 6. С. 862–876. doi: 10.17816/KMJ2021-862Falcon-Rodriguez CI, Osornio-Vargas AR, Sada-Ovalle I, Segura-Medina P. Aeroparticles, com-position, and lung diseases. Front Immunol. 2016;7:3. doi: 10.3389/fimmu.2016.00003Falcon-Rodriguez C.I., Osornio-Vargas A.R., Sada-Ovalle I., Segura-Medina P. Aeroparticles, composition, and lung diseases // Front Immunol. 2016. Vol. 7. P. 3. doi: 10.3389/fimmu.2016.00003Papi A, Brightling C, Pedersen SE, Reddel HK. Asthma. Lancet. 2018;391(10122):783–800. doi: 10.1016/S0140-6736(17)33311-1Papi A., Brightling C., Pedersen S.E., Reddel H.K. Asthma // Lancet. 2018. Vol. 391, N 10122. P. 783–800. doi: 10.1016/S0140-6736(17)33311-1Bontinck A, Maes T, Joos G. Asthma and air pollution: recent insights in pathogenesis and clinical implications. Curr Opin Pulm Med. 2020;26(1):10–19. doi: 10.1097/mcp.0000000000000644Bontinck A., Maes T., Joos G. Asthma and air pollution: recent insights in pathogenesis and clinical implications // Curr Opin Pulm Med. 2020. Vol. 26, N 1. P. 10–19. doi: 10.1097/mcp.0000000000000644Guarnieri M, Balmes JR. Outdoor air pollution and asthma. Lancet. 2014;383(9928):1581–1592. doi: 10.1016/S0140-6736(14)60617-6Guarnieri M., Balmes J.R. Outdoor air pollution and asthma // Lancet. 2014. Vol. 383, N 9928. P. 1581–1592. doi: 10.1016/S0140-6736(14)60617-6Anenberg SC, Henze DK, Tinney V, et al. Estimates of the global burden of ambient PM2.5, ozone, and NO2 on asthma incidence and emergency room visits. Environ Health Perspect. 2018;126(10):107004. doi: 10.1289/EHP3766Anenberg S.C., Henze D.K., Tinney V., et al. Estimates of the global burden of ambient PM2.5, ozone, and NO2 on asthma incidence and emergency room visits // Environ Health Perspect. 2018. Vol. 126, N 10. P. 107004. doi: 10.1289/EHP3766Khreis H, Kelly C, Tate J, et al. Exposure to traffic-related air pollution and risk of de-velopment of childhood asthma: a systematic review and meta-analysis. Environ Int. 2017;100:1–31. doi: 10.1016/j.envint.2016.11.012Khreis H., Kelly C., Tate J., et al. Exposure to traffic-related air pollution and risk of development of childhood asthma: a systematic review and meta-analysis // Environ Int. 2017. Vol. 100. P. 1–31. doi: 10.1016/j.envint.2016.11.012Künzli N, Bridevaux PO, Liu LJ, et al. Swiss cohort study on air pollution and lung diseases in adults. Traffic-related air pollution correlates with adult-onset asthma among never-smokers. Thorax. 2009;64(8):664–670. doi: 10.1136/thx.2008.110031Künzli N., Bridevaux P.O., Liu L.J., et al. Swiss cohort study on air pollution and lung diseases in adults. Traffic-related air pollution correlates with adult-onset asthma among never-smokers // Thorax. 2009. Vol. 64, N 8. P. 664–670. doi: 10.1136/thx.2008.110031Jacquemin B, Siroux V, Sanchez M, et al. Ambient air pollution and adult asthma inci-dence in six European cohorts (ESCAPE). Environ Health Perspect. 2015;123(6):613–621. doi: 10.1289/ehp.1408206Jacquemin B., Siroux V., Sanchez M., et al. Ambient air pollution and adult asthma incidence in six European cohorts (ESCAPE) // Environ Health Perspect. 2015. Vol. 123, N 6. P. 613–621. doi: 10.1289/ehp.1408206Young MT, Sandler DP, DeRoo LA, et al. Ambient air pollution exposure and inci-dent adult asthma in a nationwide cohort of U.S. women. Am J Respir Crit Care Med. 2014;190(8):914–921. doi: 10.1164/rccm.201403-0525OCYoung M.T., Sandler D.P., DeRoo L.A., et al. Ambient air pollution exposure and incident adult asthma in a nationwide cohort of U.S. women // Am J Respir Crit Care Med. 2014. Vol. 190, N 8. P. 914–921. doi: 10.1164/rccm.201403-0525OCRequia WJ, Adams MD, Koutrakis P. Association of PM2.5 with diabetes, asthma, and high blood pressure incidence in Canada: a spatiotemporal analysis of the impacts of the energy generation and fuel sales. Sci Total Environ. 2017;584-585:1077–1083. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.01.166Requia W.J., Adams M.D., Koutrakis P. Association of PM2.5 with diabetes, asthma, and high blood pressure incidence in Canada: a spatiotemporal analysis of the impacts of the energy generation and fuel sales // Sci Total Environ. 2017. Vol. 584-585. P. 1077–1083. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.01.166Lee DW, Han CW, Hong YC, et al. Long-term exposure to fine particulate matter and incident asthma among elderly adults. Chemosphere. 2021;272:129619. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.129619Lee D.W., Han C.W., Hong Y.C., et al. Long-term exposure to fine particulate matter and incident asthma among elderly adults // Chemosphere. 2021. Vol. 272. P. 129619. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.129619https://ginasthma.org/ [Internet]. 2022 GINA Report, Global Strategy for Asthma Management and Prevention [cited 20 Aug 2022]. Available from: https://ginasthma.org/gina-reports/https://ginasthma.org/ [Internet]. 2022 GINA Report, Global Strategy for Asthma Management and Prevention [дата обращения: 20.08.2022]. Доступ по ссылке: https://ginasthma.org/gina-reports/Goel A, Izhar S, Gupta T. Study of environmental particle levels, its effects on lung deposition and relationship with human behaviour. In: Gupta T, Agarwal A, Agarwal R, Labhsetwar N, editors. Energy, environment, and sustainability. Springer: Singapore; 2018. P. 77–91. doi: 10.1007/978-981-10-7332-8_4Goel A., Izhar S., Gupta T. Study of environmental particle levels, its effects on lung deposition and relationship with human behaviour. In: Gupta T., Agarwal A., Agarwal R., Labhsetwar N., editors. Energy, environment, and sustainability. Springer : Singapore, 2018. P. 77–91. doi: 10.1007/978-981-10-7332-8_4Lv H, Li H, Qiu Z, et al. Assessment of pedestrian exposure and deposition of PM10, PM2.5 and ultrafine particles at an urban roadside: a case study of Xi'an, China. Atmospheric Pollution Research. 2021;12(4):112–121. doi: 10.1016/j.apr.2021.02.018Lv H., Li H., Qiu Z., et al. Assessment of pedestrian exposure and deposition of PM10, PM2.5 and ultrafine particles at an urban roadside: a case study of Xi'an, China // Atmospheric Pollution Research. 2021. Vol. 12, N 4. P. 112–121. doi: 10.1016/j.apr.2021.02.018Gilfanov AK, Zaripov ShKh, Fatkhutdinova LM. Prediction of aerosol particle size distribution from the measured values of PM2.5 and PM10. In: 16-j Rossijskij nacional'nyj kongress s mezhdunarodnym uchastiem «Professija i zdorov'e», 2021 Sep 21–24; Vladivostok, 2021. P. 131–135. (In Russ). doi: 10.31089/978-5-6042929-2-1-2021-1-131-135Гильфанов А.К., Зарипов Ш.Х., Фатхутдинова Л.М. Восстановление функции распределения концентрации аэрозольных частиц по размерам с учетом фактических концентраций PM2.5 и PM10 // Материалы 16-го Российского национального конгресса с международным участием «Профессия и здоровье»; 21–24 сентября 2021 г.; Владивосток, 2021. C. 131–135.https://www.ara.com/ [Internet]. Multiple-path particle dosimetry model (MPPD v. 3.04) [cited 2022 Aug 20]. Available from: https://www.ara.com/mppd/https://www.ara.com/ [Internet]. Multiple-path particle dosimetry model (MPPD v. 3.04) [дата обращения: 20.08.2022]. Доступ по ссылке: https://www.ara.com/mppd/Ouédraogo AM, Crighton EJ, Sawada M, et al. Exploration of the spatial patterns and determinants of asthma prevalence and health services use in Ontario using a bayesian approach. PLoS One. 2018;13(12):e0208205. doi: 10.1371/journal.pone.0208205Ouédraogo A.M., Crighton E.J., Sawada M., et al. Exploration of the spatial patterns and determinants of asthma prevalence and health services use in Ontario using a bayesian approach // PLoS One. 2018. Vol. 13, N 12. P. e0208205. doi: 10.1371/journal.pone.0208205Zuur AF, Ieno EN, Walker N, et al. Mixed effects models and extensions in ecology with R. Springer: New York; 2009. doi: 10.1007/978-0-387-87458-6Zuur A.F., Ieno E.N., Walker N., et al. Mixed effects models and extensions in ecology with R. Springer : New York, 2009. doi: 10.1007/978-0-387-87458-6https://www.r-project.org/ [Internet]. R Core Team (2021). R: a language and environ-ment for statistical computing. R foundation for statistical computing. Vienna, 2021 [cited 2022 Augt 20]. Available from: https://www.R-project.org/https://www.r-project.org/ [Internet]. R Core Team (2021). R: a language and environment for statistical computing. R foundation for statistical computing. Vienna, 2021 [дата обращения: 20.08.2022]. Доступ по ссылке: https://www.R-project.org/SanPiN 1.2.3685-21. Gigienicheskie normativy i trebovaniya k obespecheniyu bez-opasnosti i (ili) bezvrednosti dlya cheloveka faktorov sredy obitaniya. Available from: https://base.garant.ru/400274954/ (In Russ).СанПиН 1.2.3685-21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания. Режим доступа: https://base.garant.ru/400274954/ Дата обращения: 20.08.2022.Cho CC, Hsieh WY, Tsai CH, et al. In vitro and in vivo experimental studies of PM2.5 on disease progression. Int J Environ Res Public Health. 2018;15(7):1380. doi: 10.3390/ijerph15071380Cho C.C., Hsieh W.Y., Tsai C.H., et al. In vitro and in vivo experimental studies of PM2.5 on disease progression // Int J Environ Res Public Health. 2018. Vol. 15, N 7. P. 1380. doi: 10.3390/ijerph15071380Delfino RJ, Staimer N, Tjoa T, et al. Personal and ambient air pollution exposures and lung function decrements in children with asthma. Environ Health Perspect. 2008;116(4):550–558. doi: 10.1289/ehp.10911Delfino R.J., Staimer N., Tjoa T., et al. Personal and ambient air pollution exposures and lung function decrements in children with asthma // Environ Health Perspect. 2008. Vol. 116, N 4. P. 550–558. doi: 10.1289/ehp.10911