Tác động của ô nhiễm không khí ngoài trời đối với COVID-19: đánh giá bằng chứng từ các nghiên cứu trong ống nghiệm, động vật và con người

Vào cuối năm 2019, thành phố Vũ Hán, Trung Quốc đã trở thành tâm chấn của dịch viêm phổi do một loại coronavirus mới, hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng-coronavirus-2 (SARS-CoV-2), gây ra một căn bệnh có tên là bệnh coronavirus 2019 (COVID-19) vào tháng 2 năm 2020 bởi Tổ chức Y tế Thế giới. Nhiễm COVID-19 không đặc hiệu, từ hoàn toàn không có triệu chứng đến thể nặng có thể phải thở máy và / hoặc dẫn đến tử vong. Mặc dù tuổi cao hơn và các bệnh đi kèm liên tục được báo cáo là các yếu tố nguy cơ dẫn đến tiên lượng không thuận lợi về COVID-19, những bệnh nhân trẻ hơn không có các yếu tố nguy cơ đã biết cũng đang được đưa vào chăm sóc đặc biệt, mặc dù ở mức độ ít hơn và với một loạt các triệu chứng khác nhau. Các bệnh đi kèm được báo cáo bao gồm tăng huyết áp, béo phì, tiểu đường, bệnh tim mạch, COPD, bệnh thận mãn tính và bệnh ác tính. Các triệu chứng, khi có mặt, phản ánh sự tham gia của hệ thống khá khác nhau, bao gồm các triệu chứng của nhiễm trùng đường hô hấp dưới (ví dụ:ho, sốt và khó thở), suy giảm thần kinh, biểu hiện ngoài da, hoặc các vấn đề về dạ dày-ruột, đặc biệt ở người cao tuổi. Suy đa cơ quan và các biến chứng tim phổi, chẳng hạn như viêm cơ tim, thuyên tắc phổi và hội chứng suy hô hấp cấp, là một trong những biến chứng chính của COVID-19 nghiêm trọng. Một số dạng nặng và tử vong do nhiễm SARS-CoV-2 được nghi ngờ là phát sinh từ phản ứng viêm không cân đối dẫn đến giải phóng chủ yếu các cytokine tiền viêm, còn được gọi là “cơn bão cytokine”.

Dữ liệu thực nghiệm và dịch tễ học mới nổi hiện đang cho thấy sự liên quan của ô nhiễm không khí trong các kết quả liên quan đến COVID-19. Theo đề xuất của các tài liệu hiện có về nhiều loại vi rút đường hô hấp, ô nhiễm không khí có thể đóng một vai trò trong bệnh tật và tử vong liên quan đến COVID-19 theo các cơ chế cụ thể.

Ô nhiễm không khí là một hỗn hợp phức tạp của các thành phần dạng khí và dạng hạt khác nhau cả về không gian và thời gian. Các nghiên cứu dịch tễ học liên quan đến COVID-19 cho đến nay đã nghiên cứu các tác động dựa trên vật chất dạng hạt (PM) có hai kích thước, ví dụ như các hạt có thể hít vào được (các hạt có đường kính khí động học cắt 50% là 10 µm (PM10) và các hạt mịn (hạt với đường kính khí động học cắt bỏ 50% là 2,5 µm (PM2,5). Điều đáng nói ở đây là cả PM 10 và PM 2.5là một đại diện cho các hạt siêu mịn (đường kính <0,1 µm). Kích thước rất quan trọng trong việc xác định khả năng vận chuyển PM và điểm đến cuối cùng trong đường hô hấp hoặc dòng máu. Tùy thuộc vào nguồn của nó, PM có thể có các sáng tác khác nhau. Khí PM có nguồn gốc từ than, nhiên liệu hoặc đốt củi là có hại nhất và là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh mãn tính, bao gồm tim phổi và các bệnh chuyển hóa, các bệnh thoái hóa thần kinh, ung thư và nhẹ cân. Các chất ô nhiễm dạng khí được khảo sát cho đến nay ở cấp độ quần thể liên quan đến COVID-19 và các vi rút hô hấp khác bao gồm các oxit nitơ (NOx) và ozon (O3). SỐ 2là chất gây ô nhiễm không khí chính trong môi trường đô thị, chủ yếu phát sinh từ giao thông, đặc biệt là từ ô tô chạy bằng động cơ diesel, và có liên quan đến bệnh hen suyễn, COPD, viêm tiểu phế quản và các bệnh tim mạch. Mức độ đối lưu O3phụ thuộc vào các chất ô nhiễm phát ra khác, bao gồm NOx và VOC, cũng như các thông số khí hậu, và có liên quan đến tỷ lệ tử vong và bệnh tật do hô hấp tim dư thừa.

Dựa trên các phương pháp khoa học tiên tiến, các nhà khoa học thu được những lợi ích đáng kể về mối quan hệ giữa ô nhiễm không khí và đại dịch COVID-19. Kết quả như sau:

Tương tác giữa các chất gây ô nhiễm không khí và SARS-CoV-2 được tóm tắt trong hình trên. Các tài liệu hiện có cho thấy rằng PM và các chất ô nhiễm dạng khí có thể tác động lên COVID-19 theo một số cách. Ô nhiễm không khí có thể làm tăng tỷ lệ mắc và tử vong do COVID-19 thông qua tác động của nó đối với các bệnh đi kèm. Các nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành đối với các vi rút đường hô hấp khác ủng hộ giả thuyết rằng việc tiếp xúc với ô nhiễm không khí có thể tạo điều kiện cho sự xuất hiện của nhiễm COVID-19 thông qua việc giảm phản ứng miễn dịch. Trong ống nghiệm, các nghiên cứu trên động vật và con người đã báo cáo rằng việc tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong không khí dẫn đến tăng tính thấm của niêm mạc và stress oxy hóa, giảm chất chống oxy hóa và protein kháng khuẩn hoạt động bề mặt, cũng như suy giảm khả năng thực bào của đại thực bào. Ngoài ra, sự xâm nhập của SARS-CoV-2 vào tế bào vật chủ thông qua ACE 2 đòi hỏi sự phân cắt protein đột biến của virus bằng protease, và hoạt động của protease như vậy có thể tăng lên do ô nhiễm không khí, như đã được ghi nhận đối với một số loại virus đường hô hấp khác.

Tương tác giữa các chất ô nhiễm không khí / vi rút theo điều kiện khí quyển. Độ ẩm tương đối đóng một vai trò trong việc hút ẩm hoặc ngậm nước của giọt vi rút và do đó, ảnh hưởng đến kích thước của giọt và sự tồn tại của vi rút hô hấp trong không khí. Bức xạ tia cực tím mặt trời (UV) có trong ống nghiệmhoạt động kháng virus và dẫn đến tăng tổng hợp vitamin D. Các chất gây ô nhiễm không khí trong không khí có thể dẫn đến giảm sự xâm nhập của tia cực tím dẫn đến giảm tổng hợp vitamin D. Nhiệt độ ảnh hưởng đến kích thước của giọt virus. Ngoài ra, nhiệt độ thấp làm giảm hoạt động của các tế bào có liên kết đường thở, trong khi nhiệt độ cao có thể có hoạt tính kháng vi-rút. Hạt nhân dạng giọt dùng để chỉ các giọt virut có kích thước ≤5μm, nó còn được gọi là khí dung virut trong không khí hoặc virut. Ngoài tác động phổ biến của các chất ô nhiễm không khí, dẫn đến giảm khả năng phòng thủ miễn dịch của hệ hô hấp, các chất dạng hạt (PM) có thể tham gia vào quá trình vận chuyển vi rút đường hô hấp.

Chú thích:

• AMP: các protein và peptide kháng khuẩn;
• ELF: dịch lót biểu mô;
• RASS: hệ thống renin-angiotensin-aldosterone;
• AT1R: loại 1 thụ thể angiotensin 2.

Trong không khí xung quanh, các chất ô nhiễm và vi rút hô hấp thể hiện những tương tác phức tạp. Theo thành phần của chúng, PM và vi rút có thể tương tác và thay đổi hoạt động của vi rút như được hiển thị trong ống nghiệmhọc. Ngoài ra, PM được biết là mang vi sinh vật như virus, và SARS-CoV-2 RNA đã được xác định trên PM. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ vi rút này có thể lây nhiễm trong không khí xung quanh trong bao lâu và liệu tải lượng vi rút thấp có trong bình xịt có đủ để gây nhiễm trùng hay không. Tương tác trong khí quyển giữa các chất khí và vi rút cũng rất phức tạp và phụ thuộc vào các yếu tố góp phần vào khí tượng như bức xạ UV và độ ẩm tương đối. Bằng cách giảm bức xạ UV (có hoạt tính kháng vi rút), chất ô nhiễm không khí có thể thúc đẩy sự tồn tại của vi rút trong không khí xung quanh và cũng làm giảm tổng hợp vitamin D, do đó có thể đóng một vai trò trong phản ứng miễn dịch chống lại nhiễm vi rút.

Mặc dù cần có các nghiên cứu cụ thể hơn để khám phá sự tương tác giữa các chất gây ô nhiễm không khí và SARS-CoV-2 trong không khí xung quanh và tác động của chúng đối với sức khỏe con người, đánh giá này nhấn mạnh rằng việc phơi nhiễm ô nhiễm không khí cả ngắn hạn và dài hạn đều có thể làm trầm trọng thêm các yếu tố lây truyền SARS-CoV-2 và mức độ nghiêm trọng và khả năng gây chết của COVID-19 thông qua nhiều cơ chế. Các nghiên cứu trong tương lai cũng nên xem xét vai trò của ô nhiễm không khí trong nhà, đặc biệt là sinh khối và khói thuốc lá, trong COVID-19. Thực tế là cả sinh học và hóa học khí quyển đều có liên quan riêng biệt cho thấy rằng một cách tiếp cận toàn diện hơn để quản lý và giảm thiểu dịch bệnh là cần thiết cả trong việc giải quyết đại dịch COVID-19 hiện tại và các dịch virus trong tương lai. Chúng ta không thể bỏ qua rằng môi trường xung quanh của chúng ta có thể làm trầm trọng thêm không chỉ bệnh mãn tính, nhưng cả bệnh truyền nhiễm. Dựa trên các mối quan hệ giữa ô nhiễm không khí và COVID-19, và dựa trên nguyên tắc phòng ngừa, chúng tôi khuyến nghị giảm ô nhiễm không khí từ tất cả các nguồn, đặc biệt là từ giao thông đường bộ và phát sinh nhiệt, thông qua việc tăng cường chính sách y tế công cộng.

Nguồn: err.ersjournals.com