LIVE UPDATE

Un studiu efectuat la copiii cu astm dezvăluie influența unor amestecuri riscante de poluanți atmosferici

Timp citire articol: 6 minut(e)

Astmul, o boală pulmonară cronică care provoacă crize repetate de respirație dificilă, constricție toracică și crize de tuse, este în creştere în întreaga lume. Potrivit Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii aproximativ 235 de milioane de oameni sunt afectaţi de astm, la nivel mondial, iar un raport al Inițiativei Globale pentru Astm estimează că încă 100 de milioane de persoane ar putea să sufere de astm până în 2025. Boala este comună în rândul copiilor, aproximativ 7% dintre copiii din SUA suferă de astm iar în România procentul era de 6.4%, în urmă cu câțiva ani. Deși mai multe studii au arătat că respirația poluanților toxici individuali ai aerului, “toxicii aerului”, cresc șansele ca un copil să sufere de astm, se știa puțin despre ce se întâmplă atunci când poluanții se amestecă.

Cercetătorii de la Mount Sinai Icahn School of Medicine, din New York, au dezvoltat un algoritm de învățare automată pe care l-au folosit pentru a identifica amestecuri necunoscute anterior de poluanți toxici din aer care par să aibă legătură cu rezultatele slabe în evoluția astmului la copii. Studiul a examinat expunerea timpurie la zeci de poluanți posibili experimentat de 151 de copii cu forme ușoare până la severe de astm. În timp ce unele cazuri ar putea fi legate de un anume poluant atmosferic consacrat, altele par să fie legate de amestecuri de poluanți care nu au fost niciodată asociați cu astmul.

Rezultatele și o descriere a noului algoritm au apărut în Journal of Clinical Investigation.

„Astmul este o bolă dintre cele mai răspândite care afecteaza copiii în Statele Unite. În acest studiu, am dezvoltat o listă de poluanți atmosferici la care un copil mic poate fi expus, și care poate duce la probleme pe termen mai lung în cazul copiilor cu astm. Rezultatele noastre arată modul în care respirația și combinațiile unor anumiți poluanți pot duce la rezultate slabe la copii cu astm. Sperăm că o viziune mai cuprinzătoare și mai holistică asupra poluării aerului ar putea într-o zi să reducă suferințele copiilor de pe urma astmului”, spune autorul senior al studiului, medicul Supinda Bunyavanich, profesor de pediatrie, genetică și științe genomice la Institutul Icahn.

Folosind un model de algoritm de învățare automată, cercetătorii au descoperit 18 substanțe chimice care pot fi legate de rezultate slabe ale astmului pe parcursul vieții copilului. Mai exact, ei au analizat dacă un copil a necesitat zilnic medicamente pentru controlul astmului, asistență de urgență sau a fost internat în spital în urma stărilor astmatice. În același timp, specialiștii au găsit noi legături între rezultatele observate și 20 de amestecuri diferite de poluanți. Multe dintre substanțele chimice din amestecurile identificate nu au fost până acum asociate de riscul de astm pe termen lung.

„Precum mulți alți oameni de știință, am vrut să oferim o imagine mai cuprinzătoare a modului în care substanțele toxice din aer contribuie la astmul dobândit în copilărie. În mod tradițional, din motive tehnice, a fost dificil să se studieze până acum ce efecte au asupra sănătății mai multe substanțe toxice la un loc. Am reușit să depășim acest obstacol prin utilizarea unui model de învățare automată”, spune dr. Gaurav Pandey, profesor de genetică și științe genomice.

Cercetătorii au cartografiat pentru prima dată estimările emisiilor pentru 125 de poluanți cunoscuți în zonele rezidențiale și anul de naștere a 151 de copii din regiunea metropolitană New York, ca parte a studiul Airway in Asthma. Datele privind emisiile au fost obținute folosind evaluările toxicității aerului efectuate de Agenția Națională pentru Protecția Mediului. Apoi, cercetătorii au aplicat un algoritm inedit, pe care l-au numit “Extragerea profilului ExposurE bazat pe date (DEEP)”, pentru a testa dacă nivelurile crescute ale poluanților observați la începutul vieții copilului au fost corelate cu problemele de astm raportate în jurul vârstei de 12 ani.

DEEP se bazează pe un algoritm puternic de învățare automată numit eXtreme Gradient Boosting (EXBoost), care construiește modelul de predicție din sute de “arbori de decizie” sau modalități posibile prin care fiecare poluant, singur sau în combinație cu alții, ar putea fi asociat cu problemele de astm observate mai târziu în viața pacientului.

Rezultatele au arătat că este posibil ca unii poluanți să fi avut o influență de sine stătătoare. De exemplu, expunerea la agentul de impermeabilizare trimetilamină cu miros de amoniac a crescut șansele ca un copil cu astm să petreacă o noapte în spital. Alți poluanți au acționat singuri sau în combinație. S-a dovedit că expunerea la acid acrilic a crescut șansele ca un copil să aibă nevoie de medicamente zilnic. Amestecarea acidului acrilic cu alte substanțe chimice nu numai că a crescut această posibilitate, dar a crescut și șansele de vizite la camera de urgență și de spitalizări peste noapte. Interesant pentru cercetători a fost să descopere că unii poluanți, cum ar fi compușii toluenului și ai cobaltului au fost asociați cu rezultate slabe doar în combinație cu alți compuși. În total 16 dintre substanțele chimice pe care le-au evaluat s-au încadrat în această categorie.

De asemenea, cercetătorii au descoperit că factorii demografici pot juca un rol suplimentar. De exemplu, expunerea la o combinație de hidrochinonă și diclorură de etiliden a fost cel mai puternic predictor al spitalizărilor peste noapte. Studiul a constatat că acei copii care au intrat în această categorie erau, de asemenea, mai tineri și proveneau din familii cu venituri mai mici decât cei care nu au fost expuși la poluanți.

„Studiul nostru este un exemplu al modului în care învățarea automată are potențialul de a modifica cercetarea medicală. Ne permite să înțelegem cum o mare varietate de factori de mediu, (expozomul), ne influențează sănătatea. În viitor, intenționăm să folosim DEEP și alte tehnici de informatică pentru a cerceta factorii de mediu asociați cu alte tulburări complexe”, spune dr. Pandey.

Expozomul este un concept recent, care a intrat în atenţia oamenilor de ştiinţă, pentru că este un barometru al stării de sănătate. Termenul a fost folosit pentru prima dată de epidemiologul britanic, Christopher Wild, în 2005, când acesta a publicat un studiu cu titlul “Completarea genomului cu expozomul: Provocarea remarcabilă a măsurării expunerii la mediu în epidemiologia moleculară”. Conform acestuia expozomul reprezintă măsurarea tuturor expunerilor unei persoane, de la naștere pe întregul parcurs al vieții, la factorii de mediu (non-genetici), bacterii, viruși ciuperci, particule provenite din poluare și din alte substanțe chimice, etc, și a modului în care aceste expuneri se raportează la sănătate. Factorii exteriori, non-genetici spun specialiştii, au o pondere de 90% în instalarea bolilor cronice, precum şi în cazul maladiilor ale căror cauze sunt încă neclare.

Beatrice Popa

Articole recente

O echipă de cercetători a prezentat structura receptorului ALK, cu un rol determinant în mai multe forme de cancer

O genă care sintetizează o proteină numită kinaza limfomului anaplastic, implicată în creșterea celulelor - ALK - este factorul determinant al mai…

5 decembrie 2021 13:05

Aspirina ar putea crește riscul de insuficiență cardiacă la anumite categorii de pacienți

Persoanele care iau aspirină și care au cel puțin un factor de risc pentru insuficiență cardiacă au fost asociate cu…

5 decembrie 2021 10:47

Primele 2 cazuri cu varianta Omicron, în România. Respectă Decalogul măsurilor de Prevenție împotriva COVID-19

Era inevitabil, spun medicii care au atras atenția încă de săptămâna trecută că este o chestiune de zile până va…

5 decembrie 2021 9:00

Pacienții vaccinați împotriva Covid-19 care s-au infectat cu varianta omicron nu au complicații

Un medic sud-african care tratează pacienții testați pozitiv pentru varianta omicron a declarat că persoanele vaccinate împotriva Covid-19 nu par…

4 decembrie 2021 15:00

Mecanismul acțiunii genei Roquin asupra activității celulelor imune, descoperit de imunologi

O echipă de imunologi de la Universitatea Ludwig Maximilians din Munchen a descoperit cum mutațiile genei Roquin-1 declanșează autoimunitatea - deficitul unui…

4 decembrie 2021 12:19

Două gene care protejează cancerul ovarian de răspunsul imun, descoperite de cercetători

Imunoterapiile în combinație cu chimioterapia au demonstrat beneficii clinice surprinzătoare în tratamentul multor tipuri de cancer. Cu toate acestea, unele…

4 decembrie 2021 10:02

Articol susținut de Sanador -
Oncologia intervențională, un domeniu inovator în tratamentul tumorilor maligne

Tratamentul patologiei oncologice a suferit modificări radicale în ultimii ani, cu beneficii evidente în privința prelungirii și îmbunătățirii calității vieții…

3 decembrie 2021 18:12

Testarea pentru Covid-19 ar putea fi realizată și în cabinetele medicilor de familie

Testarea pentru Covid-19 ar putea fi realizată și în cabinetele medicilor de familie, în cadrul unui pachet pentru pacienţii suspecţi, alături…

3 decembrie 2021 18:04

OMS consideră că este prea devreme pentru a stabili dacă vaccinurile actuale sunt sau nu eficace împotriva variantei omicron

Organizația Mondială a Sănătății (OMS) consideră că este prea devreme pentru a stabili dacă vaccinurile actuale sunt eficace împotriva variantei…

3 decembrie 2021 17:14

UNOPA: Accesul la tratament al pacienților cu HIV a fost întrerupt de multe ori în acest an din cauza bugetului insuficient, iar testarea a scăzut la mai puțin de 50%

Accesul la tratament al pacienților cu HIV a fost întrerupt în acest an de mai multe ori din vina autorităților…

3 decembrie 2021 16:25