Op 23 januari 2013 kondigde de Belgische overheid

Transcriptie

1 Stand van zaken Public health Gezondheidsrisico s van fijn stof bij kinderen Jos C.S. Kleinjans Fijn stof is een complex mengsel dat zeer divers van samenstelling kan zijn en een veelheid aan toxische stoffen kan bevatten. K L I N I S C H E P R A K T I J K Blootstelling aan fijn stof wordt al 20 jaar gezien als een substantieel gezondheidsrisico. Er zijn geen wetenschappelijke aanwijzingen voor een veilige ondergrens van blootstelling aan fijn stof. Daarom zijn de huidige blootstellingsniveaus aan fijn stof in Europa zorgwekkend. Blootstelling aan fijn stof kan bij volwassenen ernstige longziektes en cardiovasculaire aandoeningen veroorzaken. Er zijn veel aanwijzingen uit epidemiologisch onderzoek dat kinderen, met name jongere kinderen, gevoeliger zijn voor de schadelijke effecten van fijn stof op de gezondheid dan volwassenen. Kortdurende blootstelling kan bij kinderen al aanleiding geven tot respiratoire symptomen en het ontstaan van allergische reacties. Beleidsmatig is een reductie van blootstelling aan fijn stof bij kinderen aan de orde. Op 23 januari 2013 kondigde de Belgische overheid snelheidsbeperkende maatregelen voor enkele autowegen aan, omdat de concentraties fijn stof de kritisch geachte grens van 70 μg/m 3 zouden overschrijden. Op 23 en 24 januari mochten autobestuurders op deze wegen niet meer dan 90 km/h rijden zodra verkeersborden dat aangaven. De overheid beoogde met deze snelheidsbeperking de uitstoot van fijn stof door de voertuigen te verminderen. In dit verband liet directeur Michael Rutgers van het Nederlandse Longfonds via de NOS weten dat ook in Nederland een dergelijk smogalarm zou moeten gelden. De Nederlandse overheid geeft namelijk pas een waarschuwing af bij dagelijkse gemiddelden hoger dan 200 μg/ m 3. Ter vergelijking: op 23 januari 2013 bedroeg de daggemiddelde concentratie van fijn stof langs de A2 die de stad Maastricht doorkruist 103 μg/m 3. 1 Universiteit Maastricht, MUMC+, vakgroep Toxicogenomics, Maastricht. Prof.dr. J.C.S. Kleinjans, toxicoloog-bioloog (j.kleinjans@maastrichtuniversity.nl). Wat is fijn stof? Fijn stof ( particulate matter, afgekort als PM) bestaat uit een mengsel van vaste en vloeibare deeltjes, aerosolen genoemd. Met PM10 worden deeltjes aangeduid met een diameter tot 10 μm, en met PM2,5 deeltjes met een diameter minder dan 2,5 μm. Ultrafijn stof (PM0,1) heeft een diameter tot 100 nm. Ter vergelijking: fijne zandkorrels hebben een diameter van 90 μm, terwijl sporen van schimmels een diameter tot 10 μm kunnen hebben (figuur 1). NED TIJDSCHR GENEESKD. 2013;157: A6704 1

2 K L I N I S C H E P R A K T I J K Fijn stof kan afkomstig zijn uit bronnen buitenshuis maar ook binnenshuis. Het ontstaat grotendeels bij de verbranding van fossiele brandstoffen, maar kan ook gevormd worden in de lucht door chemische interacties tussen gassen en oxidatieve ingrediënten, zoals zwaveldioxide, stikstofoxiden, ammoniak en vluchtige koolwaterstoffen. In Europa ontstaat ongeveer een derde van de concentratie PM10 in de lucht en de helft van de PM2,5 door scheikundige reacties tussen deze gassen. Gemiddeld 30% van de PM2,5 en 20% van de PM10 vormen de organische fractie van fijn stof; deze fractie kan bestaan uit vele honderden chemische stoffen, afhankelijk van de lokale omstandigheden. 2 Hiertoe behoren kankerverwekkende stoffen als polycyclische aromatische koolwaterstoffen, die in sterk variërende gehaltes in fijn stof worden aangetroffen. 3 Ook zijn hormoonverstorende stoffen aangetroffen, met name op deeltjes in de uitstoot van dieselmotoren. 4 Tevens kunnen er grote verschillen zijn in gehaltes aan metalen en in het vermogen van fijn stof om zuurstofradicalen te genereren. 5 Fijn stof kan ook van natuurlijke oorsprong zijn, denk aan pollen, druppeltjes zeezout en vulkanische as. Jaargemiddelde concentraties van PM10 bedragen in grote delen van Nederland en België 31 tot 40 μg/m 3. 2 In deze concentraties is geen duidelijke trend door de jaren heen te herkennen. Als smartphones die nu al gegevens kunnen verschaffen over geografische locaties in de toekomst uitgerust worden met sensoren voor bijvoorbeeld fijn stof en stikstofoxides, zullen veel meer gegevens over blootstelling aan luchtverontreiniging op individueel niveau verzameld kunnen worden. Op de website van het Europese Milieuagentschap in Helsinki valt na te gaan hoe het met de luchtkwaliteit in meer dan 30 Europese landen gesteld is (figuur 2). 2,6 Gezondheidsrisico s van blootstelling aan fijn stof Fijnstofdeeltjes bevatten dus een spectrum aan toxische verbindingen die na inhalatie irritatie en schade kunnen toebrengen aan longen en luchtwegen. 7 Ook cardiovasculaire effecten kunnen optreden, zelfs na kortstondige blootstelling. 8 Vanwege het vermogen om dieper in de long door te dringen wordt PM2,5 als risicovoller beschouwd dan PM10. Schattingen van de WHO geven aan dat fijn stof wereldwijd in verband te brengen is met 8% van de sterfte aan longkanker, 5% van de sterfte aan cardiovasculaire ziek- fijnkorrelig strandzand 90 µm menselijke haar µm PM10: stof, pollen, schimmelsporen <10 µm PM2,5: verbrandingsdeeltjes, metaalstof etc. <2,5 µm FIGUUR 1 Wat is fijn stof? Gewoonlijk worden 2 categorieën onderscheiden, aangeduid met PM ( particulate matter ): PM2,5 en PM10. Hier worden PM2,5- en PM10-deeltjes getoond in verhouding met de diameters van fijn zand en een menselijke haar. 2 NED TIJDSCHR GENEESKD. 2013;157: A6704

3 tes en 3% van de sterfte aan luchtweginfecties. 9 Volgens een recent gepubliceerd overzicht van 21 regio s wereldwijd is de geschatte blootstelling aan fijn stof, met name PM2,5, verantwoordelijk voor 3,1% van de disabilityadjusted life years (DALY s), in het bijzonder vanwege de risico s op pneumonie, luchtweginfecties, COPD, CVA en hartischemie. 10 Een onderzoek bij 60 volwassenen met astma in Londen liet zien dat een wandeling van 2 uur langs de verkeersintensieve Oxford Street leidde tot een verminderde longfunctie, vergeleken met wandelen door Hyde Park; in Oxford Street was er een hogere blootstelling aan PM2,5, ultrafijn stof, koolstofdeeltjes en stikstofdioxide. Deze observatie toont aan dat verkeer een serieuze bron van fijn stof vormt. 11 Normen voor blootstelling aan fijn stof Al in 1993 werd een verband aangetoond tussen de luchtconcentraties van PM en het optreden van longziekten en sterfte. 7 Er is geen veilige ondergrens voor de blootstelling aan fijn stof bekend. 2 De norm die de Belgische overheid in januari 2013 hanteerde, was dus niet gebaseerd op een geobjectiveerde drempelwaarde voor fijn stof maar eerder praktisch gericht. Om de risico s op respiratoire en cardiovasculaire aandoeningen toch enigszins te beperken, hanteert de WHO sinds 2005 een richtlijn voor de maximale PM10-concentratie (tabel). 12 Ook de EU heeft limieten voor PM10 ingesteld. 2 Fijn stof en kinderen Milieu- en gezondheidsnormen zijn in het algemeen afgestemd op de gemiddelde mens. Toch kunnen specifieke groepen in de bevolking extra gevoelig zijn. In het geval van fijn stof kan aan kinderen gedacht worden. De hypothese is dat kinderen relatief meer fijn stof inhaleren dan volwassenen, doordat zij in vergelijking met volwassenen meer buitenshuis lichamelijk actief zijn en de inademing van lucht per kg lichaamsgewicht bij kinderen een factor 2,3 hoger is dan bij volwassenen. 13 Voorts zouden kinderen gevoeliger kunnen zijn, omdat de gasbloedbarrière in de luchtwegen van kinderen jonge kinderen in het bijzonder minder goed ontwikkeld is dan bij volwassenen. De diameter van hun luchtwegen is kleiner waardoor fijnstofdeeltjes er gemakkelijker gedeponeerd worden, zeker bij kinderen met chronische luchtwegaandoeningen als astma. 14 Voorbeelden van effecten op kinderen Er is veel onderzoek gedaan naar verbanden tussen fijn stof en de gezondheid van kinderen. Zo liet een meta- K L I N I S C H E P R A K T I J K a b FIGUUR 2 Concentraties van fijnstof in Europa, gemeten in 2010, met onderscheid tussen (a) deeltjes met een diameter tot 10 μm in diameter (PM10) en (b) deeltjes met een diameter minder dan 2,5 μm (PM2,5). De rode stippen zijn de meetstations waar de norm voor het Europese jaargemiddelde werd overschreden (voor PM2,5 met 5 μg/m 3 of meer). De oranje stippen in figuur a zijn de meetstations waar concentraties werden gemeten die overeenkwamen met een overschrijding van de 24-uursnorm; in figuur b zijn de oranje stippen meetstations waar de tentatieve norm voor 2020 (20 μg/m 3 ) werd overschreden. De groene stippen zijn de meetstations waar de Europese normen niet werd overschreden (bron: Air quality in Europe 2012 report, European Environment Agency). 2 NED TIJDSCHR GENEESKD. 2013;157: A6704 3

4 K L I N I S C H E P R A K T I J K analyse van 36 studies bij kinderen van 5-19 jaar duidelijke effecten van PM10 zien op de prevalentie van astma. 15 In Californië werden 2500 basisschoolkinderen van 5-9 jaar zonder astma of ademhalingsproblemen gedurende 3 jaar gevolgd. De blootstelling aan luchtverontreiniging werd berekend aan de hand van de verkeersintensiteit en gegevens van meetstations in de buurt. Het risico op het ontstaan van astma bij de kinderen was gerelateerd aan de blootstelling aan luchtverontreiniging in samenhang met verkeer thuis en op school, maar de bijdrage van PM hieraan bleek beperkt te zijn. 16 Longfunctiemetingen bij ongeveer 650 Nederlandse schoolkinderen in de leeftijd van 8-13 jaar toonden aan dat het gemiddelde geforceerd expiratoire 1-secondevolume (FEV 1 ) niet gerelateerd was aan de totale hoeveelheid fijn stof in de lucht op schoolpleinen. De FEV 1 was wel lager naarmate het zuurstofradicaal-genererend vermogen in de luchtmonsters groter was. Er leek hierbij geen relatie te zijn tussen het radicaal-genererend vermogen van het stof en de verkeersintensiteit. 17 Onderzoek in het Nederlands geboortecohort PIAMA, waarin ongeveer 4000 kinderen gedurende de eerste 4 levensjaren werden gevolgd, liet zien dat blootstelling aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging (PM2,5 en stikstofdioxide) rondom het huis wél geassocieerd was met het optreden van astma. 18 Onderzoek in British Columbia onder ongeveer kinderen toonde vervolgens aan dat de diagnose astma op 3- tot 4-jarige leeftijd vaker gesteld werd bij hogere blootstelling aan PM10, stikstofoxides, koolmonoxide, zwaveldioxide en koolstofdeeltjes tijdens het eerste levensjaar. 19 In de wetenschappelijke literatuur tekent zich een consensus af dat kinderen tot 18 jaar in grotere mate gezondheidsklachten ontwikkelen dan volwassenen bij blootstelling aan fijn stof; het gaat vooral om klachten van de longen en de luchtwegen. 20 Astma kan ook allergische oorzaken hebben. Bij kinderen zou blootstelling aan maat TABEL Normen voor fijn stof volgens de WHO en de EU 2,12 maximale PM10-concentratie WHO daggemiddelde 50 µg/m 3 50 µg/m 3 * jaargemiddelde 20 µg/m 3 40 µg/m 3 PM10 = fijnstofdeeltjes met een diameter tot 10 µm. *Op maximaal 35 dagen per jaar. EU luchtverontreiniging kunnen leiden tot een sensibilisatie voor allergenen die in de lucht circuleren. Dit lijkt met name bij zeer jonge kinderen het geval te zijn. Proefdierstudies hebben hierbij een specifieke rol voor dieseldeeltjes laten zien. Zo zijn er duidelijke aanwijzingen dat blootstelling aan luchtverontreiniging bij kinderen leidt tot de ontwikkeling van allergische rinitis (hooikoorts); een rol bij het ontstaan van eczeem is veel minder helder. 21 In het geboortecohort PIAMA is voorts aangetoond dat bij 4-jarige kinderen blootstelling aan PM2,5 gerelateerd is aan sensibilisatie voor in het bijzonder voedselallergenen. 18 Al met al geven de genoemde voorbeelden de stellige indruk dat vooral de zeer jonge kinderen tot 4 jaar bij blootstelling aan fijn stof als een hoog-risicogroep beschouwd moeten worden. Moleculaire markers voor blootstelling Met genoomonderzoek kan men zoeken naar moleculaire mechanismen die mogelijk ten grondslag liggen aan het verband tussen blootstelling aan luchtverontreiniging en gezondheidsklachten bij kinderen, zoals hiervoor besproken. Wij analyseerden genoombreed genexpressieniveaus in bloedcellen van 6- tot 11-jarige kinderen woonachtig in een industriële omgeving in Tsjechië de zwarte driehoek rond Teplice en vergeleken deze met die van hun moeders en van kinderen uit een landelijk gebied. In het industriële gebied waren luchtconcentraties van PM10, PM2,5 en ultrafijn stof, van stikstofoxiden en van polycyclische aromatische koolwaterstoffen verhoogd ten opzichte van het landelijke gebied. In reactie op de blootstelling aan deze luchtverontreiniging was bij kinderen de expressie van beduidend meer genen veranderd dan bij volwassenen, vooral van genen die een rol spelen bij het functioneren van het immuunsysteem. 22 Elders is onderzoek gedaan naar epigenetische veranderingen in DNA die samenhangen met luchtverontreiniging, waaronder veranderingen in de methyleringsstatus. 23 Zo werd in Californië in wangslijmvlies van kinderen van gemiddeld 9 jaar de methyleringsstatus onderzocht van 3 genen die coderen voor NO-synthase, omdat de NO-regulatie een belangrijke rol speelt bij het ontstaan van allergische reactie in longen en luchtwegen. Niet alle NO-synthasegenen reageerden, maar de effecten die er waren hingen duidelijk samen met blootstelling aan PM2,5. 24 Vanwege de uiterst complexe samenstelling van fijn stof heeft men tot op heden nog geen markers kunnen vinden die een integrale en kwantitatieve afspiegeling zijn van de blootstelling aan fijn stof. Daarom kan alleen de uitwendige blootstelling gemeten worden. De veronderstelling is nu dat technologieën als genomics en proteomics 4 NED TIJDSCHR GENEESKD. 2013;157: A6704

5 kunnen helpen een biomarker voor inwendige blootstelling aan fijn stof te vinden. 25 Het recent opgestarte EUproject Exposomics, waarin ook onderzoeksgroepen uit Utrecht en Maastricht participeren, zal dit verder verkennen; in dit project zal ook de smartphonetechnologie om luchtverontreiniging te meten, toegepast worden. 26 Klinische betekenis Is er op het spreekuur iets van te merken dat fijn stof bij kinderen klachten kan geven? Voor de huisartsgeneeskundige praktijk geldt dat respiratoire aandoeningen bij kinderen zeker een reden kunnen zijn om door te vragen naar mogelijke bronnen voor blootstelling aan fijn stof. Hoe is de verkeerssituatie rondom het huis, of rondom de speelplaats op school? Daarnaast kan voorlichting over het verbeteren van de situatie thuis opruimen van huishoudelijk stof, vermijden van passief roken zeker ook effectief zijn. Conclusie Fijn stof maakt deel uit van luchtverontreiniging in al haar vormen en fijn stof is op zich ook weer een complex mengsel dat van locatie tot locatie van samenstelling kan verschillen. In de praktijk kan blootstelling aan fijn stof dan ook niet los gezien worden van blootstelling aan andere luchtverontreinigende componenten. Voor kinderen wordt de verkeersuitstoot, in het bijzonder door dieselmotoren, als een zeer voorname bron van blootstelling aan fijn stof gezien. Deze blootstelling is een gezondheidsrisico. Maar er zijn meerdere bronnen van blootstelling aan fijn stof en deze kunnen zich ook binnenshuis bevinden. Gezien de verschillen in samenstelling en bronnen van luchtverontreiniging zijn de resultaten van de diverse studies naar het verband tussen blootstelling aan fijn stof en nadelige gezondheidseffecten bij kinderen niet direct met elkaar te vergelijken. Bovendien kunnen tussen studies subtiele verschillen in de diagnostiek van bijvoorbeeld astma voorkomen, en zijn er verschillen in methodes om blootstelling te meten of te schatten. Toch is de wetenschappelijke consensus dat kinderen gevoeliger voor fijn stof zijn dan volwassenen, met name afgemeten aan het aantal respiratoire ziektes en allergieën. Hierbij gaat het dan vooral om jonge kinderen. Preventieve maatregelen die de blootstelling van jongere kinderen aan fijn stof kunnen reduceren, zouden dus overwogen moeten worden. Te denken valt aan het inrichten van verkeersarme zones rond plaatsen waar veel jonge kinderen in de buitenlucht zijn, zoals sportvelden en speelpleinen rond scholen en kinderdagverblijven. Dit artikel maakt deel uit van een serie artikelen in het NTvG over public health. Belangenconflict en financiële ondersteuning: geen gemeld. Aanvaard op 19 juli 2013 Citeer als: Ned Tijdschr Geneeskd. 2013;157:A6704 Leerpunten Fijn stof is een vorm van luchtverontreiniging die bestaat uit een mengsel van vaste en vloeibare deeltjes, aerosolen genoemd. Blootstelling aan fijn stof kan bij volwassenen ernstige longziektes en cardiovasculaire aandoeningen veroorzaken. Er is geen veilige grens van blootstelling aan fijn stof bekend. Kinderen zijn gevoeliger voor de schadelijke effecten van fijn stof op de gezondheid dan volwassenen. Kortdurende blootstelling kan bij kinderen al aanleiding geven tot respiratoire symptomen en het ontstaan van allergische reacties. > Kijk ook op K L I N I S C H E P R A K T I J K Literatuur 1 geraadpleegd op 17 september Air quality in Europe 2012 report. EEA Report No 4/2012. Kopenhagen: European Environment Agency; De Kok TM, Driece HA, Hogervorst JG, Briedé JJ. Toxicological assessment of ambient and traffic-related particulate matter: a review of recent studies. Mutat Res. 2006;613: Oh SM, Ryu BT, Chung KH. Identification of estrogenic and antiestrogenic activities of respirable diesel exhaust particles by bioassaydirected fractionation. Arch Pharm Res. 2008;31: De Kok TM, Hogervorst JG, Briedé JJ, et al. Genotoxicity and physicochemical characteristics of traffic-related ambient particulate matter. Environ Mol Mutagen. 2005;46: European Environment Agency. Interpolated air quality data. europa.eu/data-and-maps/data/interpolated-air-quality-data-1, geraadpleegd op 16 september Dockery DW, Pope CA III, Xu X, et al. An association between air pollution and mortality in six U.S. cities. N Engl J Med. 1993;329: NED TIJDSCHR GENEESKD. 2013;157: A6704 5

6 K L I N I S C H E P R A K T I J K 8 Strak M, Hoek G, Godri KJ, et al. Composition of PM affects acute vascular inflammatory and coagulative markers - the RAPTES project. PLoS ONE. 2013;8:e WHO. Exposure to air pollution: a major public health concern. www. who.int/ipcs/features/air_pollution.pdf, geraadpleegd op 17 september Lim SS, Vos T, Flaxman AD, Danaei G, et al. A comparative risk assessment of burden of disease and injury attributable to 67 risk factors and risk factor clusters in 21 regions, : a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study Lancet. 2012;380: McCreanor J, Cullinan P, Nieuwenhuijsen MJ, et al. Respiratory effects of exposure to diesel traffic in persons with asthma. N Engl J Med. 2007;357: WHO Air quality guidelinesfor particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide. Global update Summary of risk assessment. Genève: WHO; Wild CP, Kleinjans J. Children and increased susceptibility to environmental carcinogens: evidence or empathy? Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2003;12: Schüepp K, Sly PD. The developing respiratory tract and its specific needs in regard to ultrafine particulate matter exposure. Paediatr Respir Rev. 2012;13: Weinmayr G, Romeo E, De Sario M, et al. Short-term effects of PM10 and NO2 on respiratory health among children with asthma or asthma-like symptoms: a systematic review and meta-analysis. Environ Health Perspect. 2010;118: McConnell R, Islam T, Shankardass K, et al. Childhood incident asthma and traffic-related air pollution at home and school. Environ Health Perspect. 2010;118: Hogervorst JG, de Kok TM, Briedé JJ, et al. Relationship between radical generation by urban ambient particulate matter and pulmonary function of school children. J Toxicol Environ Health. 2006;69: Brauer M, Hoek G, Smit HA, et al. Air pollution and development of asthma, allergy and infections in a birth cohort. Eur Respir J. 2007;29: Clark NA, Demers PA, Karr CJ, et al. Effect of early life exposure to air pollution on development of childhood asthma. Environ Health Perspect. 2010;118: Sacks JD, Stanek LW, Luben TJ, et al. Particulate matter-induced health effects: who is susceptible? Environ Health Perspect. 2011;119: Carlsten C, Melén E. Air pollution, genetics, and allergy: an update. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2012;12: Van Leeuwen DM, Pedersen M, Hendriksen PJ, et al. Genomic analysis suggests higher susceptibility of children to air pollution. Carcinogenesis. 2008;29: Baccarelli A, Wright RO, Bollati V, et al. Rapid DNA methylation changes after exposure to traffic particles. Am J Respir Crit Care Med. 2009;179: Breton CV, Salam MT, Wang X, et al. Particulate matter, DNA methylation in nitric oxide synthase, and childhood respiratory disease. Environ Health Perspect. 2012;120: Wild CP. The exposome: from concept to utility. Int J Epidemiol. 2012;41: Daily dose of toxics to be tracked. Exposome studies will tie environmental exposure to biological triggers of disease. Nature News. 27 november NED TIJDSCHR GENEESKD. 2013;157: A6704