ForumMedyczne.edu.pl

Jakub Jędrak*, Polski Alarm Smogowy, Instytut Chemii Fizycznej PAN
Weronika Piestrzyńska, Health & Environment Alliance (HEAL)
dr hab. n. med. Ewa Konduracka, kardiolog, specjalista chorób wewnętrznych, Klinika Choroby i Niewydolności Serca z Pododdziałem Intensywnej Terapii Kardiologicznej Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego, Krakowski Szpital Specjalistyczny im. Jana Pawła II
Zanieczyszczenia powietrza nowotwory płuca
Wstęp

Rak płuca stanowi najczęstszą przyczynę zgonów z powodu chorób nowotworowych na świecie, pierwszą w przypadku mężczyzn, a drugą (po raku piersi) wśród kobiet. Rak płuca jest nadal nowotworem o złym rokowaniu – np. w USA jedynie ok. 17% mężczyzn cierpiących na ten nowotwór żyje dłużej niż 5 lat (dane za 2004 r.1).

W Polsce rak płuca to również najczęściej występujący nowotwór złośliwy. Każdego roku odnotowuje się około 19 tys. nowych zachorowań (ok. 15 tys. zachorowań u mężczyzn i ok. 5 tys. u kobiet3). Dane z Krajowego Rejestru Nowotworów wskazują, że w Polsce częstość zachorowań na nowotwory płuca była wyższa niż średnia dla krajów Unii Europejskiej (dane z 2009 r.) u obu płci2. Podobnie jak na całym świecie, także w Polsce, rak płuca jest główną przyczyną zgonu z powodu chorób nowotworowych – odpowiada aż za 1/3 wszystkich zgonów nowotworowych u mężczyzn. W przypadku kobiet, liczba zgonów z powodu raka płuca jest obecnie porównywalna z liczbą zgonów z powodu raka piersi3.

Mimo że głównym czynnikiem ryzyka pozostaje wciąż czynne palenie tytoniu, to jednak część przypadków raka płuca diagnozuje się u osób niepalących. Przypadki te przypisywane są zawodowej ekspozycji na różne substancje kancerogenne, a także kombinacji czynników genetycznych i środowiskowych, takich jak bierne narażenie na dym tytoniowy, narażenie na azbest, radon oraz zanieczyszczenia powietrza. Temu ostatniemu czynnikowi poświęcony jest niniejszy artykuł.
Wpływ ekspozycji na zanieczyszczenia powietrza na zapadalność i umieralność związaną z rakiem płuca

W 2013 r. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) sklasyfikowała zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego, w szczególności pył zawieszony – jako czynnik o udowodnionym działaniu rakotwórczym (grupa I)4. Poza rakiem płuca, wpływowi zanieczyszczeń powietrza przypisuje się zwiększone ryzyko występowania raka pęcherza. Wcześniej za kancerogenne uznano również spaliny emitowane przez silniki Diesla5.

Choć ryzyko zachorowania na raka płuca, związane z długotrwałym narażeniem na zanieczyszczenia powietrza, jest zazwyczaj mniejsze niż ryzyko związane z wieloletnim paleniem tytoniu, niemniej jednak dotyczy obecnie praktycznie całej populacji. Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), wpływowi zanieczyszczenia powietrza można było przypisać na całym świecie ok. 223 tys. zgonów z powodu raka płuca w 2010 r. (co stanowiło ok. 15% wszystkich zgonów z powodu raka płuca6, z czego ponad połowa miała miejsce w Chinach i innych krajach Azji Wschodniej4, 7.

Związek między narażeniem na zanieczyszczenia powietrza (zazwyczaj zanieczyszczenia pyłowe lub spaliny samochodowe, dla których wskaźnikiem są tlenki azotu) a zapadalnością lub też umieralnością na raka płuca był przedmiotem badań już od dłuższego czasu8-15. Badania takie prowadzono także w Polsce16-17.

Najnowsze oszacowania ryzyka względnego (ang. relative risk, risk ratio – RR) umieralności i zapadalności na raka płuca w przypadku długotrwałego narażenia na zanieczyszczenia pyłowe (PM2,5 i PM10) oraz dwutlenek azotu (NO2) pochodzą z metaanaliz14-15 podsumowujących wyniki kilkunastu dużych badań kohortowych prowadzonych w ciągu kilku ostatnich dekad głównie w USA, Europie Zachodniej i Japonii. Autorzy uwzględniali zarówno prace dotyczące umieralności, jak i zapadalności na tę chorobę, argumentując, że umieralność jest w tym przypadku również dobrym wskaźnikiem zapadalności. W przypadku pyłu PM2,5 RR wynosi 1,09/10 µg/m3 (95%CI: 1,04–1,14), dla pyłu zaś PM10 1,08 (95%CI: 1,00–1,17)14. Ryzyko względne 1,09 na 10 µg/m3 oznacza, że zapadalność na raka płuca zwiększa się o 9% wraz ze wzrostem przewlekłego narażenia populacji na PM2,5 o każde 10 µg/m3.

Analizowano także ryzyko rozwoju raka płuca związane z narażeniem na PM2,5 w trzech różnych grupach: palaczy tytoniu (RR=1,06; 95%CI: 0,97–0,15), byłych palaczy (RR=1,44; 95%CI: 1,04–2,01) oraz osób, które nigdy nie paliły (RR=1,18; 95%CI: 1,00–1,39)14. Pokazuje to, że narażenie na zanieczyszczenia zwiększa ryzyko również u byłych palaczy i osób, które nigdy nie paliły.

W przypadku narażenia na NO2 otrzymano RR =1,04 (95%CI: 1,01–1,08) na każde 10 µg/m3 15. Należy podkreślić, co zaznaczają też autorzy cytowanego badania15, iż rakotwórcze działanie ma zapewne nie sam dwutlenek azotu, lecz inne substancje wchodzące w skład zanieczyszczeń produkowanych przez silniki spalinowe, a których stężenia są silnie skorelowane ze stężeniem NO2. Mogą to być między innymi lotne substancje organiczne, bardzo drobne frakcje pyłu zawieszonego (ang. ultrafine particles), czy też wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) i ich nitrowe pochodne (nitro-WWA).

Warto też zaznaczyć, że 95% przedziały ufności dla przytoczonych tu współczynników ryzyka są dość szerokie. Choć wartości współczynników ryzyka wyznaczone na podstawie wyłącznie badań europejskich różnią się od tych wyznaczonych w badaniach amerykańskich czy japońskich, autorzy14-15 stwierdzają, że odpowiednie przedziały ufności w dużej mierze pokrywają się, a statystyczne testy jednorodności sugerują brak dowodów na istnienie istotnych różnic pomiędzy badaniami prowadzonymi w różnych regionach świata.

Przeprowadzone metaanalizy wszystkich dostępnych badań kohortowych, prowadzonych w kilkusettysięcznych grupach osób obserwowanych przez kilkanaście lat, pokazują więc wyraźny, statystycznie istotny związek między narażeniem na zanieczyszczenia pyłowe i dwutlenek azotu a zapadalnością i umieralnością na raka płuca.

Mimo że skład chemiczny (podobnie jak kształt oraz średni rozmiar ziaren) pyłu zawieszonego zależy silnie od jego źródła, w skład pyłu wchodzą zazwyczaj substancje o udowodnionym lub prawdopodobnym działaniu kancerogennym, takie jak wspomniane już WWA, nitro-WWA, a także substancje z grupy azaarenów czy dioksyn. W powietrzu substancje, takie jak np. WWA o mniejszej liczbie pierścieni, proste węglowodory aromatyczne (benzen, styren), formaldehyd występują również w fazie gazowej. Warto podkreślić, że wiele z tych substancji (m.in. WWA, nitro-WWA, azaareny, benzen) występuje również w dymie tytoniowym18.

Tak więc nie powinno dziwić, że jak już wcześniej wspomniano, zarówno pył zawieszony, jak i ogólniej, zanieczyszczenia powietrza, zostały sklasyfikowane przez IARC jako substancje rakotwórcze, w szczególności zwiększające ryzyko zachorowania lub zgonu z powodu raka płuca. Warto zaznaczyć, że zarówno w przypadku WWA, jak i dioksyn, ilość tych substancji przyjmowana drogą pokarmową jest zazwyczaj znacznie większa, niż ilość na jaką jesteśmy narażeni drogą oddechową. Jednak narażenia tymi dwoma drogami nie można uznać za równoważne, w szczególności w przypadku wpływu na ryzyko raka płuca.
Związek między zanieczyszczeniem powietrza a różnymi typami nowotworów płuca

W pracy Hamry i wsp.14 oszacowano również ryzyko wpływu długotrwałego narażenia na pył zawieszony na rozwój gruczolakoraka płuca (adenocarcinoma). Było one zdecydowanie większe niż dla nowotworów płuc ogółem –RR wynosiło 1,40 (95%CI: 1,07–1,83) na 10 µg/m3 dla pyłu PM2,5 oraz 1,29 (95%CI: 1,02–1,63) na 10 µg/m3 dla pyłu PM10. Również Raaschou-Nielsen i wsp.12 wskazują na znacznie silniejszy związek między narażeniem na zanieczyszczenia powietrza a prawdopodobieństwem wystąpienia raka gruczołowego niż nowotworów płuc ogółem. Co więcej, w tej ostatniej pracy nie wykazano istnienia istotnego związku między narażeniem na zanieczyszczenia powietrza a prawdopodobieństwem wystąpienia raka płaskonabłonkowego płuca.

Wyniki te są interesujące w kontekście obserwowanego od kilku dekad w krajach rozwiniętych zmniejszenia względnej częstości występowania raka płaskonabłonkowego płuca w stosunku do częstości występowania raka gruczołowego19-24, 12. Są dwie hipotezy tłumaczące to zjawisko. Pierwsza głównej przyczyny upatruje w zmianie składu i typu papierosów, jaka nastąpiła w ciągu lat19, 22, 25. Z jednej strony istotne zmniejszenie zawartości substancji smolistych sprawia, że palacze narażeni są na mniejsze stężenia związków z grupy WWA. Jednocześnie jednak nastąpiła zmiana sposobu palenia – palacze zaciągają się dymem głębiej i częściej, by zrekompensować mniejszą (w stosunku do papierosów starego typu) zawartość nikotyny. Powoduje to, iż dym dociera do dalszych partii płuc. Dodatkowo zwiększyła się zawartość azotanów w tytoniu, co z kolei przekłada się na większą ekspozycję palaczy na rakotwórcze N-nitrozoaminy1, 19-21, 25.

Przypuszcza się, że występowanie raka gruczołowego płuca wiąże się większym stopniu z ekspozycją na N-nitrozoaminy, raka płaskonabłonkowego zaś w większym stopniu z ekspozycją na związki z grupy WWA12.

Postawiono także alternatywną hipotezę, również podpartą przekonującymi argumentami23, 24. Tłumaczy ona zmiany względnej częstości występowania różnych rodzajów raka płuca zmianami w ciągu kilkudziesięciu ostatnich lat poziomu zanieczyszczenia powietrza tlenkami azotu i systematycznym spadkiem (w krajach rozwiniętych) stężeń WWA12. Za tym wyjaśnieniem przemawia wiele czynników, m.in. fakt, że udział raka gruczołowego wśród wszystkich nowotworów płuc zaczął się zwiększać przed wprowadzeniem papierosów ze zmniejszoną zawartością substancji smolistych21, 23-24, a być może także informacja, że choć obecność filtrów w papierosach redukuje ryzyko raka płaskonabłonkowego płuca, to jednak zdaje się nie wpływać znacząco na ryzyko wystąpienia raka gruczołowego19.

Należy raz jeszcze podkreślić, że narażenie na tlenki azotu (które nie są uważane za związki rakotwórcze) koreluje z narażeniem na wiele innych szkodliwych substancji, z których część ma udowodnione działanie kancerogenne.
Sytuacja w Polsce
Na tle innych krajów europejskich, wpływ zanieczyszczenia powietrza na zdrowie ludzkie, w szczególności na powstawanie nowotworów (w tym raka płuca) wydaje się szczególnie istotny w przypadku Polski, kraju o najbardziej zanieczyszczonym powietrzu wśród krajów Unii Europejskiej. Ponieważ w Polsce typowe długookresowe narażenie na PM2,5 to 20–30 µg/m3 (a w najbardziej zanieczyszczonych miejscowościach południowej Polski ponad 40 µg/m3)26, ryzyko raka płuca może być w nich większe nawet o 20–40% w porównaniu z czystszymi obszarami kraju. Konkretne wartości ryzyka dla zgonu związanego z rakiem płuca (a także dla umieralności całkowitej, umieralności związanej z chorobami układu krążeniowo-oddechowego oraz umieralności związanej z chorobą niedokrwienną serca), a także wynikające z nich liczby przedwczesnych zgonów, które można przypisać wpływowi pyłu PM2,5 w jedenastu polskich aglomeracjach przedstawiono w pracy Badydy i wsp.27.

Niedawno także organizacja HEAL Polska (Health and Environment Alliance), używając wartości ryzyka względnego podanych w pracy Hamry i wsp. oszacowała, jaki odsetek przypadków nowotworów płuc można przypisać w wybranych miastach Polski wpływowi zanieczyszczeń powietrza28-29. Analizowano wpływ pyłu zawieszonego PM2,5, zakładając, że poziom bazowy, przy którym długoterminowe narażenie na tę substancję nie zwiększa ryzyka wystąpienia raka płuca, to zalecana przez WHO maksymalna wartość stężenia średniorocznego, wynosząca 10 µg/m3. Zastosowano algorytm, wykorzystujący dostępne dane na temat poziomów zanieczyszczeń po 2002 r., a następnie policzono trzy warianty: optymalny dla RR=1,09 oraz dla dolnego (RR =1,04) i górnego (RR =1,14) zakresu przedziału ufności.

W Krakowie, najbardziej zanieczyszczonym w ciągu ostatnich kilkunastu lat dużym mieście Unii Europejskiej, w 2012 r., we wszystkich tych wariantach, zanieczyszczeniu powietrza można przypisać odpowiednio ok. 25%, 12% i 35% wszystkich przypadków raka płuca. Najprawdopodobniej więc zanieczyszczenie powietrza odpowiada za co czwarty przypadek raka płuca w tym mieście. Przeanalizowano w ten sposób sytuację 29 polskich miejscowości, dla których średnia w wariancie optymalnym wynosiła 12,62%; m.in. Wrocław z 17% przypadków raka płuca przypisywanych wpływowi zanieczyszczeń powietrza, Nowy Sącz (22%), Bielsko-Biała (20%) czy Katowice (21%). W dużo czystszej Bydgoszczy jest to 7%, w Gdańsku, Słupsku i Szczecinie ok. 6%, a w Koszalinie 2%.

Warto podkreślić, że w wielu miejscowościach w Polsce stan powietrza jest równie zły, a często wyraźnie gorszy niż w Krakowie. Niedawny raport Światowej Organizacji Zdrowia26 pokazuje, iż wśród 50 stacji pomiarowych w Europie o najwyższym średniorocznym stężeniu PM2,5 jest ponad 30 stacji z miejscowości polskich (dane za 2013 r.), a zwycięzcą w tej niechlubnej konkurencji jest Żywiec, a nie tak jak w roku 2012 Kraków. Choć poziomy zanieczyszczeń pyłowych oraz WWA z roku na rok wykazują w Polsce pewną tendencję spadkową (co ma związek nie tyle z działaniami naprawczymi, ile raczej z ocieplaniem się klimatu i coraz łagodniejszymi w ostatnich latach zimami), to w Polsce wciąż się odnotowuje wysokie roczne stężenia PM2,5, nawet 3–4-krotnie przekraczające zalecenia WHO.

Przy tak dużym narażeniu populacji, nawet dużo bardziej ostrożne oszacowania, bazujące na niższych wartościach ryzyka niż użyty przez HEAL RR=1,09 (np. na odpowiadającej dolnemu krańcowi przedziału ufności wartości 1,04 lub wyznaczonym wyłącznie z metaanaliz zachodnioeuropejskich badań kohortowych RR=1,03) prowadzą do wniosku, że odsetek przypadków raka płuca, który należy przypisać narażeniu na zanieczyszczenia powietrza w Polsce jest znaczny i wyraźnie większy niż w innych krajach Unii Europejskiej.

Chociaż w Polsce nie przeprowadzono dużych badań kohortowych pozwalających na oszacowanie związku narażenia populacji na drobne pyły oraz ocenę ewentualnej różnicy siły tego związku w porównaniu z obserwowanym w innych krajach, w Polsce problem wydaje się poważniejszy nie tylko dlatego, że stężenia zanieczyszczeń pyłowych są tak wysokie, ale także dlatego, że zanieczyszczenia powietrza w Polsce mogą być bardziej toksyczne. W porównaniu z krajami, w których prowadzono cytowane wyżej badania kohortowe, w sezonie grzewczym pył zawieszony w Polsce zawiera kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt razy więcej rakotwórczych związków z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych30-31, azaarenów31 czy związków z grupy dioksyn32-33. Podobnie jest w przypadku innych policyklicznych związków aromatycznych i pochodnych WWA, takich jak nitro-WWA34-36; niektóre z nich są bardziej kancerogenne niż benzo[a]piren, którego rakotwórczy i mutagenny charakter jest dobrze poznany36-37.

Przemawiające do wyobraźni jest przeliczenie ilości wdychanego z powietrzem benzo[a]pirenu na równoważną liczbę papierosów, którą musiałaby wypalić osoba dorosła o przeciętnej aktywności fizycznej, by dostarczyć do organizmu taką samą ilość tej substancji. W zależności od miejscowości i uwzględnianego roku, równoważnik ten może wynosić od kilkuset do nawet 3 tysięcy papierosów rocznie!

Przyczyną takiego stanu rzeczy jest głównie tzw. niska emisja, czyli zanieczyszczenia spowodowane przez domowe kominki, piece oraz kotły opalane węglem i drewnem. Odpowiadają one za ok. połowę emisji pyłu zawieszonego, ponad 80% emisji substancji z grupy WWA i większość emisji dioksyn. Inne istotne źródła rakotwórczych substancji w powietrzu to zakłady przemysłowe (koksownie, huty, rafinerie ropy naftowej, elektrownie węglowe) i motoryzacja, zwłaszcza pojazdy z silnikami Diesla.

W Polsce istotnym źródłem substancji kancerogennych obecnych w powietrzu, takich jak np. styren (podejrzewa się, że ta substancja ma działanie rakotwórcze), benzen, formaldehyd, substancje z grupy WWA oraz dioksyny, wydaje się także spalanie odpadów z tworzyw sztucznych w domowych paleniskach. Bardzo trudno jest oszacować narażenie populacji i skutki zdrowotne związane z tym procederem (który pomimo swojej szkodliwości wciąż jest powszechny); w niektórych miejscach mogą one być jednak bardzo poważne.

Do tej pory mówiliśmy o zanieczyszczeniu powietrza zewnętrznego. Warto jednak wspomnieć, że w krajach rozwijających się (np. kraje afrykańskie, Indie38) równie istotnym lub nawet większym problemem jest zanieczyszczenie powietrza wewnątrz domostw. Oczywiście, jakość powietrza zewnętrznego ma ścisły związek z jakością powietrza wewnątrz budynków, ale tu chodzi nam przede wszystkim o zanieczyszczenia, których źródło stanowi przygotowywanie posiłków z użyciem prymitywnych urządzeń spalających biomasę. Poziomy generowanych w ten sposób zanieczyszczeń, takich jak pył zawieszony czy WWA, zazwyczaj wielokrotnie przewyższają (nieraz i tak bardzo wysokie) stężenia tych zanieczyszczeń na zewnątrz. Problem ten występuje, mimo że nie na tak dużą skalę, jak w krajach rozwijających się, także w Polsce. Choć np. kuchnie węglowe posiada obecnie już coraz mniej osób, to piec czy kocioł opalany węglem lub drewnem, czy też kominek znajdują się w bardzo wielu polskich domach. Każde tego typu urządzenie, w mniejszym lub większym stopniu (w zależności od konstrukcji, stanu technicznego, kultury użytkownika i rodzaju paliwa), stanowi nie tylko potencjalne źródło śmiertelnie niebezpiecznego tlenku węgla39, ale też przyczynia się do zwiększania poziomu szkodliwych substancji, takich jak pył zawieszony czy WWA wewnątrz budynku.
Podsumowanie

Badania prowadzone w wielu miejscach na świecie pokazują wyraźnie, że zanieczyszczenia powietrza, zarówno zewnętrznego, jak i wewnętrznego, znacząco zwiększają zapadalność i umieralność związaną z rakiem płuca. Wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie ludzkie, w szczególności na powstawanie nowotworów płuca, wydaje się szczególnie istotny w Polsce, gdzie nie tylko występują najwyższe w całej Unii Europejskiej poziomy zanieczyszczeń pyłowych, ale także, w sezonie grzewczym, wyjątkowo duże są stężenia w powietrzu wielu innych substancji o udowodnionym działaniu kancerogennym, takich jak np. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.
Podziękowania

Autorzy dziękują dr. hab. Michałowi Krzyżanowskiemu za cenne uwagi.