屋内および屋外の大気汚染

すべての医師が知っておくべきこと：

屋内および屋外の大気汚染物質への曝露は、複数の器官系におけるさまざまな異なる状態による個人の罹患および死亡のリスクを高める可能性があります。 これらの暴露は、呼吸器疾患や他の器官系の疾患を引き起こす、および/または、悪化させる。

周囲の大気汚染は、自然および人為的な発生源の両方から生じます。 大気汚染は、火山の噴火や山火事などの自然現象により、歴史を通じて健康に悪影響を及ぼしてきたと思われます。 現代では、化石燃料の燃焼、発電、家庭での暖房、自動車による輸送などにより、排出量と汚染への曝露が大幅に増加しています。 大気汚染の重要性が認識されたのは20世紀に入ってからで、自動車やトラックなどの乗り物が「スモッグ」と呼ばれる光化学汚染を引き起こし、1952年のロンドンの「殺人霧」のような激しい汚染の時期には公衆衛生上の危機が発生したのである。

近年、複数の大陸で「メガシティ」を形成する都市部の前例のない成長により、大量の自動車、発電、暖房、産業などの発生源からの排出が集中し、これらが相まって顕著かつ持続的な大気汚染現象がもたらされています。 まれに、世界貿易センタービルの崩壊のような出来事により、健康への影響が認められる屋外大気汚染物質が短期的に激しく発生することがあります。

また、大気汚染の問題が室内環境にも及んでいるという認識が広まっています。 低所得国では、バイオマス燃料の燃焼による煙への暴露が広く行われており、一般的に高濃度で発生します。 高所得国の貧困層は、バイオマス燃料の燃焼による室内汚染を経験しているかもしれません。 高所得国では、人間の活動によって室内汚染物質が発生し、建築や家具に使用される材料から放出されるのが一般的である。

特定の汚染物質の特性および暴露のパターンに関連するいくつかの要因は、室内または屋外の空気汚染物質の吸入による損傷の可能性を決定します。 ガス状汚染物質の気道への浸透および気道内での保持は、ガスの物理的特性（溶解度など）、吸気中のガスの濃度、換気の速度と深さ、および物質が反応する程度によって大きく異なる。

ホルムアルデヒドやSO2などの水溶性の高いガスは、上気道でほぼ完全に抽出される。 NO2やO3のような水溶性の低いガスの除去はあまり完全ではなく、これらのガスは遠位気道や肺胞に侵入することがある。 運動は、肺実質へのガスの浸透と気道に送り込まれる汚染物質の総量を増加させる。

粒子の沈着と滞留。 粒子状汚染物質の沈着は、粒子の空気力学的特性（主に粒子径）、気道の構造、および呼吸パターンなど、いくつかの要因に依存する。 直径 >10 μmの粒子は鼻と鼻咽頭でろ過され、<10 μmの粒子は気管気管支樹に沈着する傾向がある。 肺胞への沈着は直径<1～2 umの粒子で最大となり、<100ナノメートル（超微粒子）の粒子は気道全体に沈着する可能性があります。 大きな気道からの粒子の除去は、沈着後数時間以内に粘膜繊毛器官によって行われる。 肺胞マクロファージによる肺深部からの除去ははるかに遅く、数日から数カ月を要する。

個人暴露

濃度、暴露、線量の定義は、大気汚染の影響を考える上で基本的なものである。 濃度は、空気中に存在する物質の量です。 呼吸器系では、曝露とは汚染された空気中で過ごした時間のことで、曝露は濃度×時間の単位で与えられます。 線量とは、体内に入る物質の量です。 生物学的有効線量は、傷害が発生するために標的部位、すなわち肺胞に到達しなければならない物質の量である。 個人的な総曝露量は、曝露の関連指標であり、人が過ごす微小環境における時間加重平均の汚染物質濃度を意味する。 例えば、高い粒子状物質への曝露に関連する微小環境は、喫煙が許可されているオフィスでしょう。

研究によると、ほとんどの高所得国の住民はほとんどの時間を屋内で過ごすため、多くの汚染物質への曝露は屋内で行われることになります。 多くの国のデータでは、人々は平均65～75％の時間を家の中で過ごし、>90％の時間を室内で過ごしていることが示されています。 それでも、オゾンなど一部の汚染物質については、屋外で過ごす時間が曝露の主要な決定要因である可能性があります。特に、屋外で運動し、運動に伴う換気の増加により肺にオゾンの増量を受けている人については、その傾向があります。

分類：

屋外の大気汚染

屋外の空気は自然および人為的原因による汚染物質の動的混合物で汚染されています。 この混合物の性質は、主に発生源とその活動の組み合わせ、および気象学に依存する。 この混合物には、窒素酸化物や一次粒子のように発生源から直接もたらされる一次汚染物質と、オゾンや二次粒子のように大気中で化学的・物理的に変化して形成される二次汚染物質とがある。 これらの汚染物質は、その特性や発生源によってさまざまに分類されている。 よく使われる分類としては、大気浄化法第108条に基づいて、「基準汚染物質」（粒子状物質、オゾン、二酸化窒素、二酸化硫黄、一酸化炭素、鉛）を対象とするものがある。 このうち、粒子状物質とオゾンは最も注目されており、健康データも豊富です。 基準汚染物質に加え、発がん性物質や刺激性物質を含む189の「有害大気汚染物質」が認められている。

公衆衛生、特に心肺疾患を持つ人にとって、健康への悪影響に関連するレベルの粒子状物質やオゾンへの暴露はよくあることである。 都市大気中の粒子状物質は、通常、直径に基づいて3つのサイズ範囲に分類される不均質な混合物です：超微細範囲（直径<0.10ミクロン）、微細範囲（直径<2.5ミクロン）、および粗範囲（直径2.5-10ミクロン間）です。 超微粒子は新鮮な燃焼を反映しており、自動車から出る道路付近で最も多くなっています。 微小領域の質量の多くは、二次粒子に起因するものである。 都市部の粗いモード粒子は、ほこり、タイヤの破片、バイオエアロゾル、その他の物質で構成されています。

オゾンは、窒素酸化物や炭化水素を含む太陽光駆動の光化学によって形成される酸化剤汚染の指標となります。 濃度は、交通量、日照、天候によって1日のうちで変化します。

吸入された粒子とオゾンの両方について、局所的および全身的な結果を伴う酸化的損傷が損傷の重要なメカニズムである。 都市大気中の粒子状物質には、通常、発がん性物質が含まれている。 数十年にわたる疫学的研究により、これらの大気汚染物質は、喘息、COPD、嚢胞性線維症などの慢性肺疾患の悪化や肺機能の低下など、呼吸器への悪影響が指摘されている。 粒子状物質の濃度が非常に高い場合、特に心肺疾患を持つ人々の間で過剰な死亡が発生することはよく知られている。 大気汚染の主な侵入経路は呼吸器系ですが、大気汚染は複数の臓器系に広範な影響を及ぼします。 文献によると、粒子状物質は、心筋梗塞、不整脈、うっ血性心不全、高血圧、脳卒中など、心血管系の疾病率および死亡率の上昇に関係しています。 新たな証拠は、粒子状物質への曝露を肺の悪性腫瘍、出生時の有害事象、小児呼吸器疾患、糖尿病、深部静脈血栓症、及び精神神経疾患と関連付けるものである。 結果として、疫学的研究は、過去数十年間存在したレベルの粒子状物質に関連した短期および長期の死亡率の増加を記録している。

短期オゾン暴露は、喘息およびCOPDの悪化、入院および死亡の増加を含む複数の健康影響と関連している。 肺機能の急性かつ可逆的な低下は、実験的な暴露からよく立証されている。 長期的なオゾンへの暴露は、複数の疫学的研究において、心血管系および呼吸器系の死亡率の増加と関連している。

屋内空気汚染

燃焼（タバコ煙、ストーブ、暖炉、薪ストーブ）、家庭用品、建築材料、生物学的要因（例：微生物、ペット）、水からのオフガス、土壌ガスなど、無数の形態および屋内汚染の原因が存在する。 特に、土壌ガスは屋内ラドンの大部分を占める起源である。 これらの物質は、多様なメカニズム、炎症と刺激、免疫反応、発がん、中枢神経系への影響を通じて病気を引き起こします。 呼吸器系への悪影響の範囲は広く、上気道症状、喘息の原因および悪化、過敏性肺炎、肺がんなどである。

室内には多くの潜在的毒物が存在し（図1）、いくつかは文献でよく特徴づけられている。 吸入による急性または慢性毒性に関連する物質の例としては、木煙、生物学的物質、ラドン、受動喫煙の煙、ホルムアルデヒドなどがある

図1.n

木煙

暴露の環境源

北米では、第一または第二熱源として木ストーブがよく使われ、室内粒子状物質やエンドトキシンの断続的な高濃度につながることがあります。 発展途上国では、調理、暖房、照明に薪、石炭、その他のバイオマス燃料を使用するため、室内有害物質の曝露レベルが非常に高くなります。 さらに、家庭でのバイオマス燃料の燃焼による煙は、周囲の大気汚染の一因となり、近隣の非薪ストーブの家庭に浸透することもあります。

傷害のメカニズム ベンゾピレン、その他の多環式有機化合物、窒素酸化物などの木煙の一部の成分の毒性は、よく研究されています。 これらの成分は、炎症や酸化傷害を引き起こし、発癌物質として作用する可能性がある。 木煙への実験的な暴露を複雑な混合物として調査したいくつかの研究では、酸化ストレス、炎症、および凝固因子の増加を示しているが、結果は一貫しておらず、木煙の毒物学と損傷のメカニズムをよりよく特徴付けるためにさらなる研究が必要である。 研究では、木煙への曝露により、子供や成人の急性呼吸器感染症、肺の成長と発達の低下、喘息、女性非喫煙者のCOPD、肺がんや非呼吸器がん、慢性呼吸器疾患の増加が示されています。 固形燃料の燃焼による家庭の大気汚染が、世界の死亡者数および世界的な疾病負担に大きな影響を与えるという認識が広まっています。

生物学的因子

暴露の環境源

人間の健康に関連する室内空気汚染の主要な生物学的因子である室内アレルゲンおよび微生物には、多様な発生源があります。 最も深刻で一般的な屋内生物学的汚染のいくつかは、濡れているか湿っている表面での微生物またはカビの増殖から生じています。 アレルゲンや微生物の室内レベルは、人間や動物のふけなどの物質の蓄積、室内表面や空調システムでの真菌やバクテリアの増殖によって上昇することがあります。 また、室内アレルゲンには、ダニやゴキブリのアレルゲンも含まれます。 また、屋外の植物にほぼ完全に由来する花粉や、屋外にある菌類の胞子が、空気ろ過装置や屋外から屋内へ移動する人、動物、物に付着して屋内環境に入ることもあります。

傷害のメカニズム

生物化学物質は、上気道および下気道の感染、免疫反応、炎症を引き起こします。 真菌に対するアレルギー反応の影響に大きな注目が集まっていますが、これらの生物は非アレルギー反応も引き起こします。 一部のカビを含む真菌の種は、マイコトキシン、揮発性および半揮発性化合物を生成する能力があり、これらの化合物の吸入による健康への影響はまだ不明である。 起こりうる非アレルギー反応には、神経毒性、免疫毒性、感覚刺激、皮膚毒性があります。

Spectrum of Respiratory Disorders Associated with Exposure

生物製剤には幅広い疾患のスペクトルが関連しています。 細菌は、急性気管支炎から肺炎まで、上部または下部呼吸器感染症を引き起こす可能性があります。 室内のカビや湿気の多い環境から菌にさらされると、肺感染症、過敏性肺炎やアレルギー性気管支肺アスペルギルス症などの過敏性障害、喘息症状、気管支反応性、アレルギー性真菌性鼻副鼻腔炎などを引き起こす可能性があります。

ラドン

環境暴露源

ラドンは、無色・無臭のガスで、自然発生するウラン238の崩壊に由来しています。 土壌ガスに含まれ、地下室の開口部や基礎の周囲から住宅に入り込み、構造物が地表に作る圧力勾配に引き込まれます。 その濃度は、地中の空隙率やラドンの前駆体であるラジウムの濃度など、その土地の地質によって異なる。 場所によっては、ラドンは水中に高濃度で存在し、水の使用中にオフガス化することもあります。 ラドンは、肺がんを引き起こす職業性発がん物質であることはよく知られています。 地下鉱山は、ウラン鉱山のように非常に高い濃度のラドンによって汚染されていることがあります。

傷害のメカニズム

ラドンは、一連の粒子状放射性子孫に分解されますが、そのうちの2つがアルファ粒子放出ポロニウム同位体であり、この同位体から放出される放射性物質が、ラドンを傷害します。 アルファ粒子は質量が大きくエネルギーも高いため、細胞内に電離軌跡を作り、DNAを損傷することがある。 ラドンによる肺がんは、気道に沈着したポロニウム子孫核種から放出されるアルファ粒子が呼吸器上皮の基底細胞を通過することに起因すると考えられている。 アルファ粒子のエネルギーは濃度に依存しないため、ラドンに関連する肺がんリスクは曝露量に直接依存し、リスクがない閾値はない。

Spectrum of Respiratory Disorders Associated with Exposure

Risk for lung cancer is the major concern for the population exposed to Radon. しかし、被曝量の多い地下鉱山労働者では、ラドン被曝が線維化に寄与していることを示すいくつかの兆候がある。また、非呼吸器系癌の原因としても検討されているが、その所見は一貫していない。 疫学的証拠は、ラドンが喫煙者と喫煙歴のない人の両方に肺癌を引き起こすことを示しており、肺癌の原因として喫煙とラドンの相乗効果を示す証拠が存在する。 ラドンは特定の組織型の肺癌と決定的な関係はないが、地下のウラン鉱夫の観察では小細胞癌の頻度が予想外に高いことが示された。

受動喫煙

環境暴露源

受動喫煙（SHS）とは、室内環境で非喫煙者が吸い込む、希釈した副流煙と呼気の主流煙の混合物を指します。 SHSはガス状成分と粒子状成分の複雑な動的混合物であり、希釈されたり、様々な化学変化が起きたりすることで変化します。 SHSの濃度は、室内の喫煙者の数や喫煙のパターン、室内空気と外気の交換レベル、表面堆積やろ過などの除去メカニズムに依存する。 中央給気装置を備えた近代的な建物では、ある空間の SHS が他の空間に分配されることがあります。

傷害のメカニズム

SHS は、刺激、炎症、発癌などの多様なメカニズムによって症状や疾患を引き起こす可能性のある物質を含む、豊富な混合物です。 SHS には、世界保健機関の国際がん研究機関によって発がん性があると分類された多くの物質が含まれており、また、非特異的なメカニズムによって発がんに寄与する酸化種も含まれています。

Spectrum of Respiratory Disorders Associated with Exposure

子供および成人における SHS への暴露と関連したさまざまな呼吸器の影響が報告されている。 SHS に関する最初の疫学的研究は、乳幼児における下気道疾患に関するものでした。 その後、下気道疾患、中耳炎、喘息の悪化とその原因、肺の成長阻害など、子供における SHS 暴露の悪影響が数多く確認された。 1981年、2つの疫学調査により、喫煙経験のない人の肺がんリスクが上昇することが示された。 現在では、肺がんも冠動脈疾患も、タバコを吸ったことがない人の場合、大気汚染物質と因果関係があることが分かっている。

ホルムアルデヒド

環境暴露源

ホルムアルデヒドは、いくつかの食品中の天然物であり、代謝中間体として体内に自然に存在します。 また、住宅や家具に使用される材料の成分として広く使用されている化学物質であり、SHSの成分でもあります。 ホルムアルデヒドは、高濃度が記録されている室内環境において特に懸念されている。不適切に硬化した尿素ホルムアルデヒド発泡断熱材で断熱された住宅や、ホルムアルデヒドを放出するパーティクルボードや合板を使用した換気の悪いモバイルハウスやトレーラーにおいて、その影響が見られる。 ハリケーン・カトリーナとリタの後、多くの米国連邦緊急事態管理庁のトレーラーでホルムアルデヒドのレベルが高いことが判明しました。 また、発電所、焼却炉、製油所、製造施設、自動車などの主要な排出源である屋外の空気中にも存在します。

傷害のメカニズム

ホルムアルデヒドは単純な1炭素化学構造を持ち、非悪性および悪性の健康影響と関連付けられています。 悪性でない影響については、刺激性受容体のトリガーや非特異的な炎症が主なメカニズムとして挙げられます。 呼吸器における発がんについては、遺伝毒性および細胞毒性に起因する再生細胞増殖、特に鼻腔腫瘍の2つのメカニズムが関連すると考えられる。

Spectrum of Respiratory Disorders Associated with Exposure

Diverse respiratory effects in related to inhaled formaldehyde has been investigated. これらのうち、炎症はよく確立された結果である。 他の呼吸器系の結果、例えば肺機能の低下や喘息の原因・悪化については、あまり確かな根拠はない。

あなたの患者が屋内または屋外の空気汚染物質への曝露を経験していることは確かですか？

少数の例外（過敏性肺炎や一酸化炭素中毒など）を除いて、大気汚染は「特徴的」な疾患を引き起こしません。 むしろ、大気汚染は呼吸器系疾患の一般的な負担に寄与しており、公衆衛生の観点から重要な貢献をしています。 特に、大気汚染は一般的に、既存の疾患、特に心肺疾患の一時的な悪化に寄与するか、既存の疾患の進行に寄与する。 リスク評価法は、様々な汚染物質が公衆衛生上の負担に及ぼす影響を計算するために使用される。 これらの推定値は集団レベルの影響に対応するものですが、どの個人が大気汚染によって被害を受けたかについては情報を提供しません。

ある症候群、「シックハウス症候群」は、室内汚染、温度、湿度、およびその他の要因によって不健康になった室内環境と関連しています。 呼吸器症状は非特異的症候群の構成要素である可能性があり、症状およびその発生と引き金となる環境での存在の時間的関連性に基づいて診断されます。

注意：室内または屋外の空気汚染物質への曝露を模倣する他の疾患があります。

該当事項はありません。

どのように、そして/または、なぜ、患者は屋内または屋外の大気汚染物質に関連した症状を発症したのですか？

該当しません。

どのような人が屋内と屋外の大気汚染に関する症状を発症するリスクが最も高いですか？

米国では環境保護庁、州、自治体が主要汚染物質、特に基準汚染物質について広範囲なモニタリングを行っている。 これらのデータは、主要都市部での濃度が最も高いことを示しており、また、大規模な調査では、主要道路沿いで特に強い影響を受ける可能性があることを示しています。 また、都市部や工業地帯の近くに住む人は、より高い曝露を受ける可能性があります。 これらの地域に住む人々は社会経済的地位が低い傾向にあるため、住宅の質も低く、室内空気汚染への曝露量も高くなりがちである。 脆弱性」という用語は、このような高い曝露の可能性を指すのに使われ、「環境不公平」または「環境不公正」は、恵まれない人々にとって高い曝露を指す。

対照的に、感受性とは、特定の曝露で病気やその他の有害な結果を引き起こすリスクが、感受性がない人々のそれよりも高くなることを意味する。 乳幼児や高齢者、慢性心肺疾患を持つ人、糖尿病などの慢性疾患を持つ人など、幅広いグループが感受性が高いと考えられています。 重要な問題は、同じように大気汚染にさらされた人々の間で、大気汚染の健康影響に対する感受性の違いがあるかということである。

診断を下すために、どのような臨床検査を依頼すべきか、またその結果をどのように解釈すべきか。

特定のバイオマーカーがある曝露に対する検査（COに対するカルボキシヘモグロビン、血中鉛濃度、過敏性肺炎の抗体スクリーニング）を除いて、特に関連する臨床検査はほとんどない。 室内空気中のタバコの煙への暴露に関しては、ニコチン代謝物であるコチニンのレベルが唾液、血液、尿で測定できるが、この測定は主に研究目的である。

「ラボ試験」ではないが、安価な受動装置でラドンの室内濃度を簡単に測定することができる。 環境保護庁はほとんどの家庭で室内ラドンの測定を推奨しており、いくつかの管轄区域では、家の売却時に義務付けられています。

診断を下す、あるいは除外するために、どのような画像検査が有用でしょうか

該当しません。

屋内または屋外の大気汚染に関連する疾患の診断を下す、または除外するために、どのような非侵襲的肺診断検査が役立つか？

大気汚染は一般的に既存の呼吸器疾患を悪化させることによって作用するので、生理学的異常の重症度と変化を判断する検査は有用かもしれません。

診断の確定または除外に役立つ診断方法は？

該当なし

診断の確定または除外に役立つ病理学／細胞学／遺伝子学的研究は何か？

該当なし

患者が屋内または屋外の大気汚染に関連した状態であると判断した場合、どのように管理すべきですか？

屋内と屋外の大気汚染の健康影響を制御するには、集団全体と個々の患者の両方を対象とした戦略が必要です。

患者指向の戦略

個人レベルでは、環境汚染が上昇している期間、影響を受けやすいグループの個人的な曝露を制限するよう努力しなければならない。 医療提供者は、患者がこれらのグループのいずれかに当てはまるかどうかを認識することが重要である。 理想的には、地元のメディアや大気質アプリから得た情報を使って、地域社会の汚染レベルを認識することが望まれます。 汚染度が高いときに外に出る時間を制限するために時間的活動パターンを修正することは、曝露を減らすための最も効果的な戦略である。 大気汚染の影響を受けやすい人は、大気汚染発生中は屋内にとどまるべきです。 大気汚染が発生している間は、運動によって呼吸器官に送られる汚染物質の量が増えるため、影響を受けた人は屋外での激しい運動を中止する必要があります。 非常に高いレベルの汚染（EPA基準以上）の場合、健康な人でも屋内で運動することを検討すべきです。 夏場のオゾンは、朝は低レベル、日中は高レベルという明確な曝露パターンを示し、交通渋滞が激しい時期と重なることがよくあります。

影響を受けやすい人、特に喘息やCOPDのある人は、汚染された時期には服薬について注意する必要があります。 薬の使用は通常の臨床適応に従うべきであり、公害の発生を理由にレジメンを調整すべきではない。

従来、公害の発生時に個人の曝露を減らすためにマスクを使用することは推奨されておらず、一般に市販されているサージカルマスクには利点がありません。 しかし、最近、高効率マスク（N95）が、高レベルの汚染エピソード中に外を歩いている感受性の高い個人の微粒子曝露と生理的反応を減らすかもしれないことを示唆するデータが出ています。 この介入の役割をより明確にするために、さらなる研究が必要である。 マスクはオゾンに対する保護には役立たない。 室内空気フィルターの使用に対する関心が高まっている。 高効率粒子状空気（HEPA）フィルターは、室内の空気の質を改善するのに有効であり、喘息を持つ子供の健康に役立つことが示されている。 しかし、その他のリスクのある人々に対する有効性を確立するためには、さらなる研究が必要です。

地域指向の戦略

EPAは、空気の質の記述子と注意書きのガイドラインを提供する大気質指標 (AQI) を開発しました。 警戒レベル」に達したとき、またはそれが予想されるときに取られる措置には、公衆衛生勧告の発令が含まれます。 EPAの勧告は、地元の大気汚染機関がメディアに流す毎日の大気質サマリーを作成する際に使用される。

Pulmonologistsは、建物関連の問題から発電所や製造施設などの地元の発生源の影響まで、地域社会の問題に直面することがある。 環境汚染物質への暴露は、不利な立場にあるコミュニティに不釣り合いに影響を与えることがあり、「環境正義」という用語は、貧しいコミュニティと裕福なコミュニティの間の不公平に対処するために使用されています。 これらの不公平は、しばしば地域の医師の専門性を超える複雑な問題であるため、公衆衛生や環境機関からの指導を求めるべきである。

推奨される方法で管理される患者の予後はどうか

該当しない

患者にとって他にどんな考慮が必要か

該当しない

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