Tác giả: HUSTA reviewer
Mối liên hệ giữa ô nhiễm không khí và bệnh tiểu đường tuýp 2 đã nổi lên là một vấn đề sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng, với bằng chứng ngày càng tăng cho thấy việc tiếp xúc lâu dài với bụi mịn PM2.5 và khí NO2 làm trầm trọng thêm tình trạng đề kháng insulin và làm tăng nguy cơ mắc tiểu đường khoảng 10% với mỗi lần tăng bậc mức ô nhiễm PM2.5 và NO2.
Bằng chứng định lượng về mối liên hệ nguy cơ
Các tổng quan hệ thống và phân tích tổng hợp liên tục chứng minh mối liên hệ liều-đáp ứng giữa các chất ô nhiễm không khí và nguy cơ tiểu đường. Một phân tích tổng hợp toàn diện 86 nghiên cứu cho thấy tiếp xúc với PM2.5 làm tăng tỉ lệ mắc tiểu đường tuýp 2 lên 10% (HR = 1,10, khoảng tin cậy 95% = 1,04–1,17) cho mỗi mức tăng 10 μg/m³, với hiệu ứng tương tự đối với tỷ lệ lưu hành tiểu đường (OR = 1,08, khoảng tin cậy 95% = 1,04–1,12). Đối với NO2, phân tích tổng hợp cho thấy nguy cơ tiểu đường tăng 7% cho mỗi mức tăng 10 μg/m³ (OR = 1,07, khoảng tin cậy 95% = 1,04–1,11).
Các nghiên cứu riêng lẻ chất lượng cao xác nhận mối liên hệ còn mạnh hơn. Một phân tích tổng hợp lớn của bảy nghiên cứu đoàn hệ cho thấy mỗi mức tăng 10 μg/m³ của PM2.5 làm tăng nguy cơ mắc tiểu đường tuýp 2 lên 25% (RR = 1,25, khoảng tin cậy 95% = 1,10–1,43). Một nghiên cứu khác ở người Mỹ lớn tuổi phát hiện rằng mức tăng liên tứ phân vị của PM2.5 (3,9 μg/m³) đi kèm với tỷ lệ lưu hành tiểu đường cao hơn 35% (OR = 1,35, khoảng tin cậy 95% = 1,19–1,53), trong khi mức tăng tương tự đối với NO2 làm tăng tỷ lệ lưu hành tiểu đường thêm 27%.
Các nghiên cứu tại Trung Quốc xác nhận tính phổ quát toàn cầu. Trong một đoàn hệ lớn gồm 39.259 người trưởng thành nông thôn Trung Quốc, mỗi mức tăng 1 μg/m³ của PM2.5 tương ứng với tỷ lệ mắc tiểu đường tăng 6,8% (OR = 1,068, khoảng tin cậy 95% = 1,052–1,084), còn NO2 tăng nguy cơ mắc tiểu đường lên 5,0% trên mỗi đơn vị tăng.
So sánh kích thước các loại hạt bụi
Các cơ chế phân tử của đề kháng insulin
Cơ chế stress oxy hóa và viêm
PM2.5 gây đề kháng insulin qua nhiều cơ chế tế bào. Bằng chứng thực nghiệm mới đây cho thấy việc tiếp xúc PM2.5 kích hoạt stress oxy hóa, viêm ở gan và làm giảm hoạt động của các con đường tín hiệu PI3K-AKT. PM2.5 làm tăng sản xuất các gốc oxy hóa, tăng cytochrome P450 2E1 và malondialdehyde, đồng thời giảm các enzyme chống oxy hóa như superoxide dismutase và silent information regulator 1.
Đề kháng insulin mạch máu xảy ra trước tổn thương hệ thống. Tiếp xúc ngắn hạn với PM2.5 gây đề kháng insulin ở mạch máu bằng cách làm giảm phosphoryl hóa Akt và eNOS được kích thích bởi insulin ở mô tim mạch. Điều này diễn ra qua cơ chế stress oxy hóa ở phổi và là bước đầu trong quá trình chuyển từ tiếp xúc môi trường tới rối loạn chuyển hóa hệ thống.
Cơ chế đặc hiệu của khí Nitơ dioxit
NO2 phá vỡ cân bằng glucose thông qua tương tác giữa di truyền và môi trường. Các nghiên cứu chỉ ra rằng mỗi mức tăng 1 μg/m³ NO2 làm tăng glucose máu lúc đói 1,400%, kèm theo tác động tương tác giữa kiểu gen và NO2 lên chuyển hóa glucose. NO2 cũng liên quan tới viêm hệ thống mức độ vừa, bao gồm cả viêm mô mỡ, đồng thời tạo stress oxy hóa làm suy giảm các con đường tín hiệu insulin.
Tác động lâu dài của NO2 lên nhiều dấu ấn chuyển hóa. Ngoài ra, mức tăng liên tứ phân vị của NO2 (12,39 μg/m³) làm tăng nguy cơ mắc tiểu đường lên 13%, tăng glucose máu 1,48% và tăng HbA1c 0,74%. Những tác động này xuất hiện qua các cơ chế viêm hệ thống và rối loạn cân bằng glucose-insulin.
Sơ đồ phát thải phương tiện giao thông
Các hiểu biết cơ chế tiên tiến
Đường tín hiệu thụ thể TRPV1
Nghiên cứu mới nhận diện thụ thể TRPV1 là mắt xích then chốt giữa PM2.5 và rối loạn chuyển hóa. PM2.5 trong không khí, đặc biệt bụi diesel, kích hoạt thụ thể TRPV1, gây viêm thần kinh và rối loạn chuyển hóa. Con đường này là cơ chế mới thông qua đó các chất ô nhiễm ảnh hưởng trực tiếp tới kiểm soát glucose huyết.
Tác động lên nhiều hệ cơ quan
Ô nhiễm không khí ảnh hưởng đến độ nhạy insulin trên nhiều hệ cơ quan. Tiếp xúc PM2.5 gây rối loạn chuyển hóa năng lượng, biến động glucose máu, tăng viêm ở các mô đáp ứng với insulin và làm mất cân bằng mức leptin/adiponectin tuần hoàn.
Sự tác động lên hệ thần kinh tự chủ làm trầm trọng thêm rối loạn chuyển hóa. Ô nhiễm không khí thúc đẩy hoạt động quá mức của hệ thần kinh giao cảm, gia tăng đề kháng insulin ngoài tổn thương oxy hóa tế bào trực tiếp.
Ý nghĩa lâm sàng và mối liên hệ liều – đáp ứng
Không có ngưỡng an toàn
Bằng chứng cho thấy không tồn tại ngưỡng an toàn đối với tiếp xúc PM2.5 và nguy cơ tiểu đường. Các nghiên cứu chỉ ra rằng nguy cơ tiểu đường tăng ngay cả với mức PM2.5 dưới 10,0 μg/m³ (cấp WHO), đặc biệt ở môi trường đô thị. Đáp ứng nguy cơ – lượng tiếp xúc tăng dần khi PM2.5 đạt quanh 8,0 μg/m³.
Nhóm dân số dễ tổn thương
Một số nhóm dân số biểu hiện sự nhạy cảm tăng đối với tác động của ô nhiễm không khí lên chuyển hóa glucose. Người lớn tuổi (>60 tuổi), nam giới, người ít vận động và người có tiền sử tiền tiểu đường/tiểu đường có liên hệ mạnh mẽ hơn giữa tiếp xúc ô nhiễm và các dấu ấn đề kháng insulin. Người bệnh tiểu đường đặc biệt dễ bị tổn thương trước tác động tiếp tục của PM2.5.
Ý nghĩa sức khỏe cộng đồng
Bằng chứng định lượng nhất quán chỉ ra nguy cơ mắc tiểu đường tăng khoảng 10% cho mỗi bậc tăng ô nhiễm, một số nghiên cứu còn ghi nhận tỷ lệ cao hơn. Mối liên hệ này đã được tài liệu hóa ở nhiều quốc gia, phương pháp đánh giá và phân tích khác nhau, củng cố chắc chắn cho tính nhân quả. Các cơ chế sinh học như stress oxy hóa, viêm, rối loạn mạch máu và tổn thương trực tiếp hệ tín hiệu insulin giải thích đầy đủ cho dữ liệu dịch tễ.
Bằng chứng dịch tễ học và sinh học đồng thuận góp phần xác lập ô nhiễm không khí là yếu tố nguy cơ môi trường có thể thay đổi đối với tiểu đường tuýp 2, với hệ quả lớn về chính sách môi trường và phòng ngừa bệnh. Khi ô nhiễm không khí ảnh hưởng tới hàng tỷ người, ngay cả mức tăng nguy cơ tương đối nhỏ cũng dẫn tới gánh nặng bệnh tật lớn trên toàn dân số thế giới.
Tài liệu tham khảo
Brook, R.D., Jerrett, M., Arden Pope III, C., Joshua, J., Schultz, B.D., Kaufman, J.D., Cascio, W.E., Diez Roux, A. and Peters, A. (2013) ‘Air pollution and cardiovascular disease: a statement for healthcare professionals from the Expert Panel on Population and Prevention Science of the American Heart Association’, Circulation, 109(21), pp. 2655–2671.
Guo, H., Wang, M., Ye, Y., Huang, C., Wang, S., Peng, H., Wang, X., Fan, M., Hou, T., Wu, X., Huang, X., Yan, Y., Zheng, K., Wu, T. and Li, L. (2023) ‘Short-Term Exposure to Nitrogen Dioxide Modifies Genetic Predisposition in Blood Lipid and Fasting Plasma Glucose: A Pedigree-Based Study’, Biology, 12(12), p. 1470. doi: 10.3390/biology12121470.
Haberzettl, P., O’Toole, T.E., Bhatnagar, A. and Conklin, D.J. (2016) ‘Exposure to Fine Particulate Air Pollution Causes Vascular Insulin Resistance by Inducing Pulmonary Oxidative Stress’, Environmental Health Perspectives, 124(12), pp. 1830–1839. doi: 10.1289/EHP212.
Honda, T., Pun, V.C., Manjourides, J. and Suh, H. (2017) ‘Associations between long-term exposure to air pollution, glycosylated hemoglobin and diabetes’, International Journal of Hygiene and Environmental Health, 220(7), pp. 1124–1132.
Kutlar Joss, M., Boogaard, H., Samoli, E., Patton, A.P., Atkinson, R., Brook, J., Chang, H., Haddad, P., Hoek, G., Kappeler, R., Sagiv, S., Smargiassi, A., Szpiro, A., Vienneau, D., Weuve, J., Lurmann, F., Forastiere, F. and Hoffmann, B.H. (2023) ‘Long-Term Exposure to Traffic-Related Air Pollution and Diabetes: A Systematic Review and Meta-Analysis’, International Journal of Public Health, 68, p. 1605718.
Li, Y., Wang, L., Li, H., Wang, Y., Liang, S., Huang, C. and Bi, J. (2024) ‘Subacute PM2.5 Exposure Induces Hepatic Insulin Resistance Through Inflammation and Oxidative Stress’, Environmental Toxicology and Pharmacology, 105, p. 104322.
Liu, C., Xu, X., Bai, Y., Wang, T.Y., Rao, X., Wang, A., Sun, L., Ying, Z., Gushchina, L., Maiseyeu, A. and Morishita, M. (2014) ‘Air pollution-mediated susceptibility to inflammation and insulin resistance: influence of CCR2 pathways in mice’, Environmental Health Perspectives, 122(1), pp. 17–26.
Liu, C., Ying, Z., Harkema, J., Sun, Q. and Rajagopalan, S. (2013) ‘Epidemiological and experimental links between air pollution and type 2 diabetes’, Toxicologic Pathology, 41(2), pp. 361–373.
O’Neill, M.S., Veves, A., Sarnat, J.A., Zanobetti, A., Gold, D.R., Economides, P.A., Horton, E.S., Schwartz, J. and Stone, P.H. (2007) ‘Air pollution and inflammation in type 2 diabetes: a mechanism for susceptibility’, Occupational and Environmental Medicine, 64(6), pp. 373–379.
Park, S.K. and Wang, W. (2014) ‘Ambient Air Pollution and Type 2 Diabetes: A Systematic Review of Epidemiologic Research’, Current Environmental Health Reports, 1(3), pp. 275–286.
Rajagopalan, S. and Brook, R.D. (2012) ‘Air pollution and type 2 diabetes: mechanistic insights’, Diabetes, 61(12), pp. 3037–3045.
Sun, Q., Yue, P., Deiuliis, J.A., Lumeng, C.N., Kampfrath, T., Mikolaj, M.B., Cai, Y., Ostrowski, M.C., Lu, B., Parthasarathy, S. and Brook, R.D. (2009) ‘Ambient air pollution exaggerates adipose inflammation and insulin resistance in a mouse model of diet-induced obesity’, Circulation, 119(4), pp. 538–546.
Wu, S., Deng, F., Niu, J., Huang, Q., Liu, Y., Guo, X. and Lv, H. (2017) ‘Association between particulate matter 2.5 and diabetes mellitus: A meta‐analysis of cohort studies’, Journal of Diabetes Investigation, 8(5), pp. 687–696.
Xu, X., Yavar, Z., Verdin, M., Ying, Z., Mihai, G., Kampfrath, T., Wang, A., Zhong, M., Lippmann, M., Chen, L.C. and Rajagopalan, S. (2010) ‘Effect of early particulate air pollution exposure on obesity in mice: role of p47phox’, Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 30(12), pp. 2518–2527.
Yang, B.Y., Fan, S., Thiering, E., Seissler, J., Nowak, D., Dong, G.H. and Heinrich, J. (2020) ‘Ambient air pollution and diabetes: A systematic review and meta-analysis’, Environmental Research, 180, p. 108817. doi: 10.1016/j.envres.2019.108817.
Zhang, Q., Liu, C., Wang, Y., Gong, J., Wang, G., Ge, W., Chen, R., Meng, X., Zhao, Y. and Kan, H. (2021) ‘Associations of long-term exposure to ambient nitrogen dioxide with indicators of diabetes and dyslipidemia in China: a nationwide analysis’, Chemosphere, 269, p. 128724.
