Κάθαρση, ρινοφαρυγγική

Η πρώτη γραμμή άμυνας οργανώνεται στο επίπεδο των ρινικών κοιλοτήτων, με την πολύπλοκη διαμόρφωση και τη στενή εγκάρσια διατομή τους, λόγω της οποίας η ροή του εισπνεομένου ρεύματος γίνεται στροβιλώδης, ενώ διατηρεί το υψηλό μέγεθός της (à649).
 Στη ρινοφαρυγγική περιοχή κατακρατούνται σωματίδια μεγάλου μεγέθους, συγκρουόμενα στα τοιχώματα των ρινικών χοανών. Η καθήλωση διαφόρων αεροσολών στην περιοχή  αυτή συνεπάγεται φλεγμονή, συμφόρηση, εξέλκωση ακόμη και καρκίνο σε περιπτώσεις παρατεταμένης εκθέσεως σε καρκινογόνα υλικά. Η κάθαρση σωματιδίων που δεν διαλύονται αμέσως και δεν αντιδρούν με τις εκκρίσεις της ΡΦ κοιλότητας είναι αμιγώς μηχανική. Το πρόσθιο 1/3 της ρινικής κοιλότητας (όπου καθηλώνονται τα περισσότερα σωματίδια μεγέθους μεγαλύτερου των 5μm) υφίσταται κάθαρση με τον πταρμό ή άλλη ισχυρή εκπνευστική προσπάθεια και με διάφορα εξωτερικά μέσα. Η οπίσθια μοίρα της ρινικής κοιλότητας και οι ρινικές χοάνες, καλύπτονται από κροσσωτό επιθήλιο και εμφανίζουν βλεννοκροσσωτή κάθαρση υπό ταχύτητα 6 mm/min. Έχει υπολογισθεί ότι απαιτούνται 4-5 min για να συντελεστεί κάθαρση της οπίσθιας μοίρας των ρινικών κοιλοτήτων, μέσω της ρινικής βλεννοκροσσωτής συσκευής. Η διαμερισμένη ύλη που κατακρατήθηκε στην περιοχή παροχετεύεται με τον τρόπο αυτό προς το φάρυγγα, από όπου αποχρέμπτεται ή καταπίνεται. Στο ΓΕΣ, η καταπινόμενη ύλη υφίσταται διάφορες αντιδράσεις και μερικά από τα παραγωγά τους μπορεί να απορροφηθούν στη συστηματική κυκλοφορία. Με τον τρόπο αυτό, μπορεί να απορροφηθούν υλικά που είναι αδιάλυτα στο περιβάλλον των ρινικών κοιλοτήτων. Αντίθετα, διαλυτά σωματίδια ή σταγονίδια απορροφούνται αμέσως από το ρινικό βλεννογόνο προς το αίμα και μέρος αυτών αποβάλλεται από τους νεφρούς.



ΔΥΣΜΕΝΕΙΣ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ
ΓΕΝΙΚΑ. Οι συγκεντρώσεις των αιωρούμενων σωματιδίων κυμαίνονται ως προς το χρόνο, γύρο από μια μέση τιμή, αλλά και ως προς το χώρο, ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες ρυπάνσεως από αστικούς ή βιομηχανικούς ρύπους [βλ.: επιδράσεις στο αναπνευστικό σύστημα]. Οι δυσμενείς επιδράσεις της ρυπάνσεως της ατμόσφαιρας στην υγεία βασίζονται στις χωροχρονικές διακυμάνσεις των συγκεντρώσεων των ρύπων. Προοπτικές μελέτες που σχεδιάζονται στη βάση της χρονικής διακυμάνσεως και αναζητούν συσχέτιση των μέσων συγκεντρώσεων των ΡΜ προς το μέσο όρο του ορισθέντος τελικού σημείου (π.χ., θνητότητα). Χρησιμοπιείται πληθώρα διαμέσων χρόνων μεταξύ της εκθέσεως και της εμφανίσεως του τελικού σημείου (π.χ., 1 ημέρα). Οι περιβαλλοντικές, επιδημιολογικές, ταυτοχρονικές  μελέτες επιχειρούν να συγκρίνουν το ορισθέν ως τελικό σημείο, π.χ., τη θνητότητα, σε πόλεις με υψηλές τιμές ρυπάνσεως προς πόλεις με χαμηλές, ενώ στις προοπτικές μελέτες, καταγράφονται, π.χ., θάντος, σε μια ομάδα πληθυσμού υπό συνθήκες ρυπάνσεως. Οι δυσμενείς επιδράσεις καταχωρούνται στον επόμενο πίνακα.$$$

ΣΥΓΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ ΤΩΝ ΔΥΣΜΕΝΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΤΗΣ             ΡΥΠΑΝΣΕΩΣ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ
θνητότητα από καρδιαγγειακά και αναπενσυτικά αίτια
εισαγωγή στο Νοσοκομείο για καρδιαγγειακά αίτια
παρόξυνση άσθματος σε γνωστούς ασθματικούς
συμπτώματα και χρήση φαρμάκων διασώσεως μεταξύ ασθματικών ασθενών
παροξύνσεις χρόνιας αποφρακτικής πνευμονοπάθειας
μείωση της πνευμονικής λειτουργίας
πνευμονικός καρκίνος

Εικόνα 1. ο σχετικός κίνδυνος θανάτου από όλες τις αιτίες, από αναπνευστικές και καρδιαγγειακές παθήσειςμετά από κατά 10 μg/m3 αύξηση των ΡΜ10. Αποτελέσματα από μια μεταανάλυση Ευρωπαϊκών μελετών που διενεργήθηκε για την ομάδα εργασίας του WHO.  
Εντός μικρού χρόνου 1 2- ημερών από την ημέρα καταγραφής του επεισοδίου ρυπάνσεως, παρατηρείται αύξηση όλων των αιτιών θανάτου σημαντική αύξηση των παροξύνσεων άσθματος, αύξηση της χρήσεως φαρμάκων διασώσεως για άσθμα, αύξηση των θανάτων από ΧΑΠ, παροξύνσεις ΧΑΠ, και αύξηση της θνητότητας και των εισαγωγών στο Νοσοκομείο λόγω καρδιαγγειακών παθήσεων. Οι δυσμενείς επιδράσεις στο καρδιαγγειακό που συσχετίζονται με αύξηση των συγκεντρώσεων ΡΜ έχουν τεκμηριωθεί επαρκώς, ενώ προοπτικές μελέτες έχεου καταδείξει τη σχέση των αυξημένων συγκεντρώσεων των ΡΜ με την επίπτωση του εμφράγματος του μυοκαρδίου αυξημένου καρδιακού ρυθμού, και μείωσεως της διακυμάνσεως του καρδιακού ρυθμού. Ενώ πειραματικά δεδομένα πιστοποιούν αύξηση της φλεγμονής στους πνεύμονες, και μεταβολές της διαμέτρου της βραχιακής αρτηρίας σε σχέση με αύξηση της εκθέσεως.
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΦΛΕΓΜΟΝΗΣ ΕΠΙ ΕΚΘΕΣΕΩΣ ΣΕ ΡΜ
Τοξικολογικές μελέτες έχουν εισφέρει στην κατανόηση του μηχανισμού των επιπλοκών στους πνεύμονες και το καρδιαγγειακό σύστημα, που εντοπίζονται σε επιδημιολογικές μελέτες, όπως προαναφέρθηκαν. Στις τοξικολογικές μελέτες έχουν χρησιμοποιηθεί, τόσο ΡΜ, όσο και απομιμήσεις σωματίδιων. Τα τελευταία χρησιμοποιήθηκαν λόγω της ποικιλότητας των ΡΜ και της δυσκολίας παραλήψεως σημαντικής ποσότητας ΡΜ για τις δοκιμασίες και για τις δοκιμασίες της υποθέσεως που σχετίζεται με την δυναμική των διαφόρων συστατικών των ΕΜ.
Ο κεντρικός ρόλος της φλεγμονής  Η φλεγμονή διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη δράση των εισπνεύσιμων βλαπτικών σωματιδίων και η τοξικολογία έχει εισφέρει τον κρίσιμο ρόλο της φλεγμονής στις καρδιαγγειακές και πνευμονικές επιδράσεις των ΡΜ, καθώς τα ΡΜ έχουν δείξει σωρεία προφλεγμονωδών δράσεων σε μελέτες εκθέσεως ατόμων και πειραματοζώων, καθώς επίσης και σε πειραματόωα πστα οποία χορηγήθηκαν ΡΜ με ενσταλλάξεις. Ο μηχανισμός των προφλεγονωδών επιδράσεων των ΡΜ έχει μελετηθεί επισταμένα και η ικανότητα των ΡΜ να διεγείρουν προφλεγμονωδεις αντιδράσεις στους πνεύμονες τοξικολογικών μοντέλων έχει επανειλημμένα επιδειχθεί. Έτσι, τα ΡΜ ή τα υποκατάστατά τους έχουν δειχθεί ότι διεγείρουν τον πυρηνικό παράγονα Κβ (:
nuclear factor kappa B), και άλλα προφλεγμονώδη σήματα, στους πνεύμονες και καλλιέργειες κυττάρων, καθώς, επίσηςπροκαλούν αύξηση των προφλεγμονωδών μεσολαβητών, όπως της ιντερλευκίνης -8 (IL-8) στα κυτταρικά καλλιεργήματα. Αυτές οι προφλεγμονώδεις δράσεις εξηγούν τις παροξύνσεις του άσθματος και της ΧΑΠ που αναγνωρίζονται σε επεισόδια ρυπάνσεως. 
φλεγμονή και καρδιαγγειακές παθήσεις Η φλεγμονή αποτελεί το υπόστρωμα ορισμένων  καρδιαγγειακών παθήσεων. Υπαρχουν ενδείξεις αναπτύξεως συστηματικής φλεγμονής κατά ακολουθία αυξήσεως της συγκεντρώσεως των ΡΜ όπως αποδεικνύεται με αύξηση της CRP των λευκών αιμοσφαιρίων, των αιμοπεταλίων, του ινοδογόνου και της αυξήσεως της γλοιότητας του αίματος.
Όπως είναι γνωστό, η αθηροσκλήρυνση είναι το υπόστρωμα του οξέος στεφανιαίου συνδρόμου,, ωβς κύριας αιτίας νοσηρόττηας και θνητότητας. Η αθηρογένεση είναι μια φλεγμονώδης διεργασία, που ενεργοποιείται με την ενδοθηλιακή βλάβη και την απραγωγή σσυτηματικών δεικτών φλεγμονής που αποτελούν παράγοντες κινδύνου για έμφραγμα μυοκαρδίου, καθώς, επίσης, και εγκεφαλικό έμφρακτο. Επανειλημμένες εκθέσεις σε ΡΜ10 μπορεί, μέσω επιτάσεως της συστηματικής φλεγμονής, να επιδεινώνεται η αγγειακή φλεγμονή επί αθηροσκληρύνσεως και να προαχθεί η δημιουργία αθηρωματικής πλάκας ή η ρήξη. Έτσι, η φλεγμονή στους πνεύμονες μπορεί να εξηγήσει τόσο τις τοπικές, όσο και τις συστηματικές επιδράσεις της εκθέσεως σε αιωρούμενα σωματίδια μεγέθους ΡΜ10 [βλ.: εικόνα 2].

 

 

 

 

 

 

 

 

Οι φλεγμονώδεις απαντήσεις σε αιωρούμενα σωματίδια ή τα ίδια τα σωματίδια μπορούν επίσης να επηρεάσουν τη νευρική ρύθμιση της καρδιάς και να προκαλέσουν το θάνατο από καρδιακή αρρυθμία. Σε υπσοτήριξη της υποθέσεως αυτής μελέτες επί ανθρώπων και ζώων έχουν δείξει την ανάπτυξη αλλοιώσεων στον καρδιακό ρυθμό και την ποικιλότητά του, σε απάντηση εκθέσεως σε αιωρούμενα σωματίδια.

Σχετική δυναμική των συστατικών των ΡΜ10 στην πρόκληση φλεγμονής και ο ρόλος του οξειδωτικού stress. Τα ΡΜ είναι πολύπλοκο και ασταθές μίγμα διαφόρων τύπων σωματιδίων. Πολλά από τα κοινά τους συστατικά έουν χαμηλή δυναμική στην πρόκληση φλεγμονής στους πνεύμονες. Μεταξύ των συστατικών αυτών που εισφέρουν στο σχηματισμό της μάζας των Ρ, αλλά δεν φαίνεται ότι προκαλούν φλεγμονή είναι το αλάτι της θάλασσας, το νιτρικό αμμώνιο, και τα θειικά, η σκόνη του δρόμου και του χώματος. Π.χ., σε μια επιδημιολογική μελέτη οι ημέρες κατά τις οποίες τα σωματίδια προήρχοντο από τη σκόνη που μετέφερε ο αέρας εξαιρούνταν από την ανάλυση,. Ο χειρισμός αυτός ενίσχυσε σε μεγάλο βαθμό τις δυσμενείς επιδράσεις της ρυπάνσεως και υπογράμμισε τη σημασία των σωματιδίων, των προερχομένων από καύσεις.
Αντίθετα, τα πρωτοπαθώς προερχόμενα από καύσεις νανοσωματίδια που προέρχονται κυρίως από αυτοκίνητα, ιδίως κινούμενα με diesel είναι γνωστά ότι προκαλούν φλεγμονή σε ανθρώπινους πνεύμονες και πειραματόζωα. Τα νανοσωματίδια είναι εξαιρετικά μιρά σωματίδια, διαμέτρου < των 100nm κι εκείνα που ευρίσκονται στο περιβάλλον προέρχονται, κυρίως, από την κυκλοφορία. Έχουν την (ενισχυμένη) ικανότητα  να προκαλούν τη γένεση ελεύθερων ριζών που προκαλούν βλάβη και ενεργοποιούν τα πνευμονοκύτταρα προς πρόκληση προφλεγμονωδών μεσολαβητών. Αυτό είναι συνέπεια του γεγονότος ότι τα ναονομικρά χαρακτηρίζονται από: [α] μεγάλη επιφάνεια, προσμίξεις οργανικών υλών και μετάλλων. Όλα αυτά τα χαρακτριστικά τους είναι ικανά να διεγείρουν το οξειδωτικό stress, που δρα ως κλειδί στην ενεργοποίηση φλεγμονωδών εξελίξεων στους πνεύμονες. Αυτό οδηγεί στην μεταγραφή των γονιδίων της φλεγμονής που προκαλεί τις δυσμενείς επιδράσεις στην υγεία.      
►οξειδωτική δράση των νανομικρών. Τα νανομικά έχουν την ικανότητα να διεγείρουν οξειδωτικό stress μετά την καθήλωσή τους στους πνεύμονες.
Μεταβατικά μέταλλα. Ο σχηματισμός ριζών υδροξυλίου 
(•OH) που παράγεται από ιονικό σίδηρο και άλλα μεταβατικά μέταλλα μέσω της αντιδράσεως Fenton έχουν εμπλακεί στο οξειδωτικό stress και τις φλεγμονωέεις επιδράσεις των σωματιδίων. Άλλα μεταβατικά μέταλλα, όπως το χρώμιο, το βανάδιο, και ο χαλκός, έχουν επίσης ανιχνευθεί στα αιωρούμενα σωματίδια τα οποία έχουν την ικανότητα, επίσης, να παράγουν (•OH). Με τη χρήση ηλεκτρονικής φασματοσκοπίας παραμαγνητικού συντονισμού μπορεί να δειχθεί η γένεση (•OH) από τα αιωρούμενα σωματίδια, παρουσία H2O2. Στις μελέτες αυτές, ο σχηματισμός (•OH) εμποδίζεται με χηλικούς παράγοντες.
►Η επιφάνεια των νανοσωματιδίων Η επιφάνεια των σωματιδίων είναι γνωστό ότι αποτελεί κρίσιμο παράγοντα φλεγμονής κι είναι γνωστό ότι, ακόμη και  χαμηλής τοξικόττηας σωματίδια πολύ μεγάλης επιφάνειας μπορεί να προκαλέσουν φλεγμονή στους πνεύμονες. Νανοσωματίδια υλών χαμηλής τοξικότητας, χαμηλής διαλυτότητας έχουν πολύ μεγάλη επιφάνεια ανάλογα με τη μάζα τους κι είναι εξαιρετικά φλεγμονογενή, μέσω της μεγάλης τους επιφάνειας και το οξειδωτικό stress που απράγεται μέσω μηχανισμών που δεν είναι ακόμη απόλυτα διευκρινισμένοι,  φαίνεται ότι διαδρματίζουν σημαντικό ρόλο. Τα ΡΜ φαίνεται ότι φέρουν πολύ μεγάλο αριθμό νανοσωματιδίων, ως απομονομένα σωματίδια, αλλά και ως συγκρίματα, που μποεί να είναι αεροδυναμικά μεγαλύτερα, παρ΄ότι ο κλασικός ορισμός των νανοσωματιδίων (δηλαδή μπορεί να είναι >100 nm). 
►οργανικές προσμίξεις Τα νοανοσωματίδια είναι έμφορτα οργανικών προσμίξεων που έχουν την ικανότητα να δημιουργούν ελέυθερες ρίζες οξυγόνου και ν απροκαλούν οξειδωτικό stress. Στα οργανικά αυτά συμπεριλαμβάνονται πολυκυκλικοί, αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH), n-αλκάνια, νιτρο-PAH, και κινόνες που σχηματίζονται από την καύση ή προέρχονται από άκαυστα καύσιμα. Οι αντεπιδράσεις των οργανικών αυτών με ενζυμικά συστήματα απολήγουν στην ανάπτυξη οξειδωτικού stress μέσω παραγωγής οξειδωτικών όπως τα ανιόντα υπεροξειδίου. Αυτά έχουν την ικανότητα να ενεργοποίούν στα απαντώντα στο οεξιδωτικό stress σήματα στα κύτταρα που επάγονται να απελευθερώνουν προφλεγμονώδεις κυτοκίνες, όπως η IL-8. 
►Κινητικότητα των νανοσωματιδίων Τα νανοσωματίδια της ρυπάνσεως του αέρα φαίνονται ότι έχουν την ικανότητα να διαπερνούν τον επιθηλιακό φραγμό και εισέρχσονται στον πνευμονικό διάμεσο χώρο. ΤΑ σωματίδια που προωθούνται στο διάμεσο χώρο ΔΕΝ έχουν τρόπο διαφυγής κι έτσι αθροίζονται εκεί. Στο διάμεσο ιστό μπορούν να ενεργοποιούν κύτταρα και να προκαλούν βλαπτικές φλεγμονώδεις διεργασίες του διαμε΄σου ιστού. Στο διάμεσο χώρο, τα σωματίδια γειτνιάζουν με το αίμα κια, πειραματικά τουλάχιστον, έχει δειχθεί ότι μπορεί να αποκτούν πρόσβαση στο αίμα. Εάν αυτό συμβεί για νανοσωματίδια του περιβάλλοντος, τότε μπορούμε να συνπεράνουμε ότι τα νανοσωματίδια αντιδρούν με τα ενδοθηλιακά κύτταρα και τις πρωτεΐνες πήξεως κι έτσι, να ενισχύουν την αθηρογένεση. Επιπλέον, μπορεί να αντεπιδρούν απ΄ευθείας με το ενδοθήλιο υπερβαίνοντας τις αθηρωματικές πλάκες, και μπορούν, ακόμη, και να πυροδοτούν τη γένεσή τους. Με τον τρ'όπο αυτό, προκαλείται ενεργοποίηση των κυττάρων στις πλάκες, οι οποίες, έτσι, επιδεινώνονται ή προκαλούν ρήγματα στο τοίχωμα των αγγείων κι έτσι να οδηγούν στην ανάπτυξη του οξέος στεφανιαίου συνδρόμου (βλ: εικ2). 
ενδοτοξίνες Οι ενδοτοξίνες είναι βιολογικά προϊόντα που αναγνωρίζονται στην επιφάνεια ορισμένων σωματιδίων που απελευθερώνονται από την εξωτερική επιφάνεια των gram αρνητικών βακτηριδίων (&, &). Χημικά, ορίζονται ως λιποπολυσακχαρίτες και ευρίσκονται, υπό άλλοτε άλλη συγκέντρωση,  στην επιφάνεια των ΡΜ, που προέρχονται  από διάφορες περιοχές. Σε μελέτες έχει διαπσιτωθεί ότι τα έμφορτα ενδοτοξινών ΡΜ μπορεί να είναι κρίσιμος παράγοντας ενεργοποθήσεως κυττάρων, ιδίως των μακροφάγων, προς απελεύθέρωση μεσολαβητών της φλεγμονής. Οι ενδοτοξίνες είναι παρούσες στα συγκρίματα των σωματιδίων (PM10 και ΡΜ2.5).

ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΚΑΙ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΟΣ ΚΑΡΚΙΝΟΣ
Ο πνευμονικός καρκίνος συγκαταλέγεται μεταξύ μεταξύ των κύριων δυσμενών επιδράσεων του φορτισμένου με υψηλές συγκεντρώσεις ΡΜ10 περιβάλλοντος. Στη μελέτη των 6 γνωστότερων πόλεων των ΗΠΑ (&), μελετήθηκαν 8000 θάνατοι σε σχέση με τα επίπεδα ρυπάνσεως. Ο λόγος των διορθωμένων, ως προς το κάπνισμα,  δεικτών θνητότητας για τις πλέον ρυπασμένες πόλεις, συγκριτικά με τις λιγότερο ρυπασμένες έδειξε 25% αύξηση των θανάτων από καρκίνο του πνεύμονος, ΠΚ.
ΧΑΝ
 Ο κίνδυνος προσβολής από ΠΚ εκ της διαβιώσεως σε ρυπασμένη πόλη με υψηλές συγκεντρώσεις σωματιδίων, επιβεβαιώθηκε περαιτέρω από δεδομένα που παρασχέθηκαν από American Cancer Society. Στη μελέτη αυτή, η διαβίωση σε μια περιοχη με 10μg/m3 αύξηση των λεπτών σωματιδίων συνοδεύτηκε με αύξηση 8% του κινδύνου αποβιώσεως από ΠΚ. Τα επιδημιολογικά, αυτά, ευρήματα έχουν υποστηριχθεί από τοξικολογικές μελέτες, επί της γονιδιοτοξικές δράσεις των ΡΜ, στις οποίες έχει δειχθεί ότι oτα ΡΜ έχουν την ικανότητα να προκαλούν αλλοιώσεις στο DNA, μέσω της δράσεων του απ΄αυτά προκαλούμενου οξειδωτικού stress. Η διαδρομή από τη βλάβη του DNA στη συγκέντρωση μιτώσεων, δηλαδή στην μετατροπή σ΄ένα καρκινικό κύτταρο, έχει τεκμηριωθεί επαρκώς. τΤΑ αδρά και λεπτά ΡΜ έχουν δειχθεί ότι παράγουν ρίζες υδροξυλίου στους ιστούς υπό συνθήκες οξεδωτικού stress, το οποίο ενώνεται με την γουανίνη στο DNA προς σχηματισμό ειδικού συμπλόκου, του  8-hydroxy-20-deoxyguanosine, 8-OHdG). Επιπλέον, τα ΡΜ μπορούν να προκαλέσουν το σχηματισμό ρελέυθερων ριζών υδροξυλίου, μέσω των μεταβατικών μετάλλων, που μπόρύν να δρουν χημικά με μόρια του πνεύμονος προς παραγωγή ελευθέρων ριζών. Οργανικά συστατικά, όπως οι ΡΑΗ και οι κινόνες, που ανιχνεύονται στις κατά τις καύσεις απελευθερούμενα ΡΜ10, έχουν ενοχοποιηθεί στην