Długotrwała ekspozycja na PM2,5 a czynność płuc w mukowiscydozie – 10 lat obserwacji

Długotrwała ekspozycja na drobny pył zawieszony PM2,5 może mieć znaczenie dla przebiegu choroby płuc u osób z mukowiscydozą. W dziesięcioletnim badaniu wykorzystującym dane UK Cystic Fibrosis Registry osoby mieszkające w Londynie i zaklasyfikowane do grupy o wysokiej ekspozycji na PM2,5 miały większy spadek ppFEV₁ niż osoby z grupy o niskiej ekspozycji. Dla dwutlenku azotu nie stwierdzono analogicznej zależności. Wyniki wskazują, że środowisko życia może być jednym z modyfikowalnych czynników związanych z długoterminową czynnością płuc w mukowiscydozie.

Zanieczyszczenie powietrza a mukowiscydoza

Mukowiscydoza jest chorobą uwarunkowaną genetycznie, jednak zmienność jej przebiegu klinicznego nie może być wyjaśniona wyłącznie przez warianty genu CFTR. Na tempo progresji choroby płuc wpływają również zakażenia, stan odżywienia, dostęp do leczenia, uwarunkowania socjoekonomiczne oraz ekspozycje środowiskowe.

Zanieczyszczenie powietrza jest dobrze poznanym czynnikiem ryzyka niekorzystnych następstw oddechowych między innymi w astmie i przewlekłej obturacyjnej chorobie płuc. Znacznie mniej danych dotyczy jednak osób z mukowiscydozą, mimo że ich układ oddechowy jest szczególnie podatny na przewlekłe uszkodzenie.

Wcześniejsze badania sugerowały zależności pomiędzy zanieczyszczeniem powietrza a zaostrzeniami płucnymi, pogorszeniem czynności płuc, zakażeniami dróg oddechowych czy koniecznością intensyfikacji leczenia. Wyniki poszczególnych analiz były jednak niejednorodne, między innymi z powodu różnic w sposobie określania ekspozycji i długości obserwacji.

Autorami publikacji są Muhammad Saleem Khan, Benjamin Barratt, Bethan Davies, Nicholas J Simmonds oraz Frédéric B Piel. Badacze reprezentowali między innymi UK Small Area Health Statistics Unit, School of Public Health, Faculty of Medicine, Imperial College London; National Institute for Health & Care Research Health Protection Research Unit in Environmental Exposures and Health; Medical Research Council Centre for Environment and Health; Environmental Research Group, School of Public Health, Imperial College London; Adult Cystic Fibrosis Centre, Royal Brompton Hospital oraz National Heart and Lung Institute, Imperial College London.

Artykuł został opublikowany online 5 lutego 2026 roku w czasopiśmie Thorax.

Jak zaprojektowano badanie

Autorzy przeprowadzili podłużne badanie kohortowe wykorzystujące dane UK Cystic Fibrosis Registry z lat 2008–2017. Analizowano osoby z mukowiscydozą posiadające adres zamieszkania na terenie Greater London oraz powtarzane pomiary czynności płuc.

Podstawowym analizowanym parametrem była procentowa wartość należnej natężonej objętości wydechowej pierwszosekundowej, czyli ppFEV₁. Wartości FEV₁ standaryzowano na podstawie wieku, płci i wzrostu przy zastosowaniu równań GLI-2012.

Spośród 8965 osób z mukowiscydozą, które miały zarejestrowaną wizytę roczną w UK Cystic Fibrosis Registry w 2016 roku, 527 mieszkało w Londynie. Z dalszej analizy wyłączono 134 osoby: 114 ze względu na wiek uniemożliwiający uzyskanie wiarygodnych standardowych badań czynności płuc na początku okresu obserwacji, 15 po przeszczepieniu płuc oraz 5 z powodu brakujących danych dotyczących ekspozycji związanych z nieprawidłowym kodem pocztowym.

Ostatecznie kohorta obejmowała 393 osoby z mukowiscydozą, w tym 122 dzieci oraz 271 dorosłych. Łącznie wykorzystano 3333 pomiary ppFEV₁.

Nie wszystkie osoby można było przypisać do określonego tercyla ekspozycji przez cały okres obserwacji. Do modelu dotyczącego PM2,5 zakwalifikowano 298 osób, natomiast do modelu dotyczącego NO₂ – 354 osoby.

Jak określano ekspozycję?

Dla każdej corocznej oceny klinicznej wyznaczano średnie stężenie zanieczyszczeń w okresie 365 dni poprzedzających wizytę. Roczne średnie stężenia PM2,5 i NO₂ podzielono następnie na trzy tercyle odpowiadające niskiej, średniej i wysokiej ekspozycji.

Każdą osobę przypisywano do określonej kategorii na podstawie jej profilu ekspozycji w ciągu dziesięcioletniego okresu obserwacji.

Jakie czynniki uwzględniono?

W analizie rozpatrywano wiek, płeć i wzrost jako zmienne współtowarzyszące, masę ciała, genotyp CFTR oraz zakażenie Pseudomonas aeruginosa jako potencjalne mediatory, a status socjoekonomiczny jako potencjalny czynnik zakłócający.

Autorzy analizowali również stosowanie modulatorów CFTR i antybiotyków wziewnych jako potencjalnych modyfikatorów efektu. Dostępność modulatorów CFTR była w latach 2008–2017 znacznie mniejsza niż obecnie, dlatego przeprowadzono także analizy wrażliwości uwzględniające tę kwestię.

Jako wskaźnik statusu socjoekonomicznego wykorzystano kwintyle wskaźnika deprywacji Townsend. W analizie podłużnej zastosowano liniowe modele mieszane z losowymi wyrazami wolnymi. Modele uwzględniały między innymi płeć, genotyp CFTR, deprywację oraz zmieniające się w czasie: wiek, wzrost, masę ciała i wynik posiewu w kierunku P. aeruginosa.

Analizy wykonano w środowisku R w wersji 4.4.1.

PM2,5 a spadek ppFEV₁

W całej londyńskiej kohorcie średnia wartość ppFEV₁ zmniejszyła się w ciągu okresu obserwacji z 73,3% do 63,1%. Odpowiadało to średniemu spadkowi o około 1,1 punktu procentowego rocznie.

U dorosłych średnia wartość ppFEV₁ zmniejszyła się z 70,0% do 60,1%, czyli o około 0,99 punktu procentowego rocznie. U dzieci zmniejszyła się natomiast z 81,5% do 69,6%, co odpowiadało około 1,19 punktu procentowego rocznie.

Najważniejszy wynik dotyczył PM2,5. W skorygowanym modelu średnia bezwzględna zmiana ppFEV₁ do 2017 roku w grupie wysokiej ekspozycji wynosiła −13,3 punktu procentowego, przy 95% CI od −24,1 do −4,0. W grupie niskiej ekspozycji wynosiła natomiast −8,5 punktu procentowego, przy 95% CI od −11,7 do −6,4.

Oznacza to, że w modelu badaczy osoby zaklasyfikowane do tercyla wysokiej długoterminowej ekspozycji na PM2,5 miały większy spadek ppFEV₁ niż osoby z tercyla niskiej ekspozycji.

Nie należy jednak interpretować różnicy pomiędzy tymi wartościami jako bezpośredniego, indywidualnego efektu przyczynowego określonego stężenia PM2,5. Badanie miało charakter obserwacyjny, a ekspozycja była modelowana na podstawie miejsca zamieszkania.

Analiza osób, które nie zmieniły miejsca zamieszkania

Autorzy przeprowadzili analizę wrażliwości obejmującą 110 osób, których kod pocztowy nie zmienił się podczas okresu badania. W tej grupie dostępnych było 1225 pomiarów ppFEV₁.

Kierunek wyniku był zgodny z analizą główną. Do 2017 roku spadek ppFEV₁ wynosił 10,5 punktu procentowego w grupie wysokiej ekspozycji oraz 6,2 punktu procentowego w grupie niskiej ekspozycji.

Dzieci i dorośli

W analizie dzieci spadek ppFEV₁ był podobny w grupach wysokiej i niskiej ekspozycji na PM2,5. Do 2017 roku wynosił odpowiednio 12,1 oraz 13,2 punktu procentowego. Szczegółowa analiza podgrupy dzieci nie dostarczyła więc wyraźnych dowodów na większy spadek czynności płuc przy wysokiej ekspozycji.

Inaczej wyglądały wyniki wśród dorosłych. W grupie wysokiej ekspozycji na PM2,5 średnia skorygowana zmiana ppFEV₁ wynosiła 13,1 punktu procentowego, podczas gdy w grupie niskiej ekspozycji – 6,7 punktu procentowego.

Osoby z ciężkimi genotypami CFTR

Autorzy przeprowadzili także analizę osób z genotypami zaklasyfikowanymi przez nich jako ciężkie. W tej grupie spadek ppFEV₁ w okresie obserwacji wyniósł 18,3 punktu procentowego w grupie wysokiej ekspozycji na PM2,5 oraz 9,2 punktu procentowego w grupie niskiej ekspozycji.

Różnica pomiędzy grupą wysokiej i niskiej ekspozycji w tej analizie nie osiągnęła jednak istotności statystycznej – p=0,105. Wynik należy więc interpretować ostrożnie i nie traktować jako definitywnego dowodu szczególnej podatności osób z określonym genotypem.

Co wykazano dla NO₂

W przypadku dwutlenku azotu wyniki były odmienne. Badacze nie znaleźli dowodów na wyraźny związek pomiędzy długotrwałą ekspozycją na NO₂ a większym spadkiem ppFEV₁.

W skorygowanym modelu średnia zmiana ppFEV₁ w okresie badania wynosiła −9,7 punktu procentowego w grupie wysokiej ekspozycji i −11,4 punktu procentowego w grupie niskiej ekspozycji.

Nie obserwowano zatem gradientu odpowiadającego większemu pogorszeniu czynności płuc wraz ze wzrostem kategorii ekspozycji, jaki widoczny był dla PM2,5.

Autorzy wskazują kilka możliwych wyjaśnień. Przestrzenne różnice stężeń NO₂ w Londynie mogą być ograniczone, a stężenia tego zanieczyszczenia są silnie skorelowane z innymi składnikami zanieczyszczeń komunikacyjnych. NO₂ charakteryzuje się również dużymi zmianami stężenia w niewielkiej odległości od dróg oraz znaczną zmiennością krótkoterminową, co zwiększa możliwość błędnej klasyfikacji indywidualnej ekspozycji.

PM2,5 reprezentuje natomiast mieszaninę cząstek pochodzących z szerszego zakresu źródeł, co według autorów może częściowo tłumaczyć bardziej czytelny sygnał epidemiologiczny.

Podgrupy, nierówności społeczne i ograniczenia

Wyraźne różnice socjoekonomiczne

W londyńskiej kohorcie stwierdzono znaczną nadreprezentację osób mieszkających na terenach o największej deprywacji. 43,5% uczestników mieszkało w obszarach należących do najbardziej zdeprywowanego kwintyla, podczas gdy jedynie 5,9% mieszkało w najmniej zdeprywowanym kwintylu.

Autorzy podkreślają, że status socjoekonomiczny może być związany zarówno z ekspozycją środowiskową, jak i z wynikami zdrowotnymi. Czynnik ten został uwzględniony w modelach statystycznych, jednak obserwowana struktura społeczna londyńskiej kohorty może ograniczać możliwość bezpośredniego przenoszenia wyników na populacje z innych regionów.

Pseudomonas aeruginosa

W latach 2010–2017 średnio 59,5% osób z mukowiscydozą w analizowanej populacji londyńskiej miało dodatni posiew w kierunku Pseudomonas aeruginosa, w porównaniu z 49,1% osób z mukowiscydozą mieszkających w pozostałych częściach Wielkiej Brytanii.

Według autorów większa i bardziej utrzymująca się częstość dodatnich posiewów P. aeruginosa w Londynie jest kolejnym czynnikiem, który może ograniczać generalizację wyników na regiony o mniejszym obciążeniu tym patogenem.

Mocne strony badania

Do najważniejszych zalet projektu należało wykorzystanie wielokrotnych, wysokiej jakości pomiarów ppFEV₁ z narodowego rejestru mukowiscydozy oraz modelu ekspozycji środowiskowej o wysokiej rozdzielczości przestrzennej.

Podłużny charakter badania pozwalał analizować zmiany zachodzące u tych samych osób w wieloletnim okresie obserwacji i uwzględniać część zmiennych zmieniających się w czasie.

Najważniejsze ograniczenia

Najistotniejszym ograniczeniem jest sposób oceny ekspozycji. Stężenie zanieczyszczeń modelowane dla miejsca zamieszkania nie jest równoznaczne z rzeczywistą dawką, na którą narażona jest konkretna osoba.

Osoby z mukowiscydozą mogą spędzać znaczną część dnia w domu, szkole, miejscu pracy, placówkach medycznych lub innych lokalizacjach. Jakość powietrza wewnątrz budynków może ponadto znacząco różnić się od stężenia zanieczyszczeń na zewnątrz.

Autorzy wskazują dlatego na potrzebę przyszłych badań wykorzystujących osobiste monitory ekspozycji oraz uwzględniających aktywność uczestników w różnych miejscach.

Kolejnym ograniczeniem jest zastosowanie ppFEV₁. Choć parametr ten jest powszechnie używany w praktyce klinicznej i badaniach nad mukowiscydozą, może podlegać pewnym zależnym od wieku i wzrostu obciążeniom statystycznym. Autorzy sugerują, że przyszłe prace mogłyby uwzględniać także wartości z-score.

W przyszłych badaniach warto również analizować inne parametry spirometryczne, częstość zaostrzeń płucnych, śmiertelność, ekspozycję na inne zanieczyszczenia – w szczególności ozon – oraz czynniki związane ze stylem życia i ekspozycją zawodową.

Wyniki dotyczą ekspozycji z lat 2008–2017

Interpretując wyniki, trzeba również uwzględnić okres badania. Ekspozycję analizowano w latach 2008–2017. Autorzy zwracają uwagę, że stężenia PM2,5 i NO₂ w Londynie były w przeszłości większe, natomiast późniejsze działania ograniczające emisje – w tym funkcjonowanie Ultra-Low Emission Zone od 2019 roku – zmniejszyły część różnic pomiędzy Londynem a innymi obszarami.

Badanie nie powinno więc być interpretowane jako opis aktualnego poziomu zanieczyszczenia powietrza w Londynie, lecz jako analiza związku pomiędzy wieloletnią historyczną ekspozycją a zmianami czynności płuc.

Znaczenie kliniczne wyników

Wyniki wspierają hipotezę, że czynniki środowiskowe mogą mieć znaczenie dla długoterminowego przebiegu choroby płuc w mukowiscydozie. Jest to szczególnie istotne obecnie, gdy modulatory CFTR zasadniczo zmieniły rokowanie dużej części chorych, ale nie eliminują ekspozycji środowiskowych.

Autorzy podkreślają, że działania prowadzące do zmniejszenia ekspozycji na PM2,5 mogą być istotne również u osób otrzymujących leczenie modulatorami CFTR.

Szczególnego znaczenia nabiera jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń. Osoba może mieć stosunkowo małą ekspozycję środowiskową na zewnątrz, a jednocześnie pozostawać narażona na źródła PM2,5 w domu lub miejscu pracy. Tego rodzaju narażenie nie zostało bezpośrednio zmierzone w analizowanym badaniu.

Wyniki dla NO₂ pokazują również, że poszczególnych zanieczyszczeń nie należy traktować jako jednorodnej kategorii. Mogą one różnić się źródłem, przestrzennym rozkładem, dynamiką oraz dokładnością, z jaką można oszacować indywidualną ekspozycję.