Osoby starsze w dzielnicy Chinatown w Los Angeles osłaniają się przed słońcem. | Zdjęcie: Nick Ut/AP
Upały w Phoenix (stolicy stanu Arizony, USA) są znane z krótkoterminowych uszczerbków na zdrowiu, takich jak udar cieplny i problemy z sercem. W ubiegłym roku temperatury przekraczały tam 32 stopni Celsjusza przez rekordowe 188 dni. Ponad 140 z tych dni przekroczyło 37 stopni.
Nowe badanie opublikowane w Science Advances pokazuje, że długotrwałe wystawienie ciała na ciepło o takiej temperaturze może nawet modyfikować zachowanie ludzkich genów, przyspieszając starzenie się na poziomie molekularnym i potencjalnie wpływając na długoterminowe zdrowie osób.
Efekt ten jest „podobny do wpływu palenia i picia” – wyjaśniła Eunyoung Choi, gerontolog z USC Leonard Davis School of Gerontology i główna osoba, która przeprowadziła to badanie.
W badaniu wzięto pod uwagę osoby w wieku powyżej 56 lat mieszkające na terenie całego kraju i mające bardzo różne doświadczenia związane z upałami. Mieszkańcy bardzo gorących części kraju, takich jak Phoenix – gdzie indeks ciepła, czyli wskaźnik łączący temperaturę powietrza i wilgotność – przekraczał 32 stopni przez ponad połowę roku, wyglądali biologicznie o około 14 miesięcy starzej epigenetycznie, niż podobne osoby mieszkające w chłodniejszych miejscach, takich jak Seattle, gdzie próg ten zostaje przekroczony mniej niż 10 dni w roku.
„Może nie brzmi to jak ogromna różnica,” – zaznaczyła gerontolog z Boston University, Deborah Carr, która nie brała udziału w badaniu – „ale dla osoby dotkniętej tym stanem jest to ogromne obciążenie nie tylko dla ich własnego życia oraz życia ich rodzin i opiekunów, ale także ma większy wpływ na życie społeczne.”
Badania łączą przedwczesne starzenie się z wcześniejszym pojawieniem się problemów zdrowotnych, takich jak demencja, cukrzyca i choroby układu krążenia. Im wcześniej zaczną się te objawy, tym bardziej odbiją się one na samopoczuciu i produktywności ludzi – zaznaczyła Carr.
„Jeśli są one czymś, co pozbawia cię siły roboczej na rok, co zmusza cię do codziennych wizyt u lekarzy przez rok, co zwiększa twój budżet na leki – to naprawdę może mieć ogromny wpływ [na życie danej osoby]” – wyjaśniła.
Starzenie epigenetyczne
Naukowcy śledzili biologiczny wiek osób biorących udział w badaniu, szukając subtelnych zmian w ich DNA po upływie różnych okresów wystawienia na upał, od kilku dni ekstremalnych temperatur do kilku lat.
„Wiemy, że niektórzy ludzie wydają się starzeć szybciej niż inni, a to dlatego, że starzenie biologiczne nie zawsze pokrywa się ze starzeniem chronologicznym” – oznajmiła Choi.
Wiek biologiczny jest często zależny od znaczników chemicznych, które gromadzą się i są usuwane z DNA ludzi w miarę upływu czasu, w procesie zwanym metylacją; jest on często określany jako „starzenie epigenetyczne”. „Metylacja DNA działa jak włącznik światła dla genów – może je włączać i wyłączać” – wyjaśniła Choi.
Metylacja nie zmienia samych genów, ale modyfikuje sposób ich działania – czasami na lepsze, ale często nie. Wiele badań przeprowadzonych zarówno na zwierzętach, jak i na ludziach wykazało, że wzorce metylacji DNA zmieniają się w czasie i mogą być wykorzystywane jako rodzaj zegara molekularnego, tykającego wraz z wiekiem.
Starzenie epigenetyczne może przyspieszyć się, ponieważ ludzie nie odżywiają się dobrze lub nie ćwiczą wystarczająco często. Jest to również związane ze stresem emocjonalnym lub fizycznym, a także narażeniem na szkody środowiskowe, takie jak zanieczyszczenie powietrza „i, w tym przypadku, upał” – powiedziała Choi.
Naukowcy przyjrzeli się próbkom krwi pobranym od ponad 3600 starszych osób dorosłych w Stanach Zjednoczonych i ocenili epigenetyczny wiek ludzi. Za pomocą modeli klimatycznych i pogodowych, uwzględniających zarówno temperaturę, jak i wilgotność – czynniki, które wpływają na niebezpieczeństwo związane z różnymi rodzajami upałów – naukowcy mogli ustalić, ile ciepła doświadczyły te osoby w ciągu kilku dni, kilku miesięcy, roku i sześciu lat przed pobraniem próbki.
Wyniki były jasne. Osoby, które były częściej wystawione na działanie ciepła w dłuższej perspektywie, starzały się biologicznie szybciej niż osoby mieszkające w chłodniejszych miejscach. Badacze uwzględnili przy tym także czynniki takie jak: status finansowy, wykształcenie, aktywność fizyczna i palenie papierosów.
Naukowcy od lat wiedzą, że wystawienie na upał jest związane z długoterminowymi problemami, takimi jak zwiększone ryzyko problemów z sercem. Ale „mechanizmy tego, jak to się dzieje, nie są jasne” – powiedział Tom Clanton, fizjolog i ekspert ds. ciepła w UF College of Health and Human Performance, który nie brał udziału w badaniu. Praca ta, jak powiedział, zaczyna wyjaśniać w jaki sposób mogą wystąpić te opóźnione efekty. Na poziomie genomu wystawienie na ciepło sprawia, że „w pewnym sensie przyspieszasz drogę do starego i wrażliwego serca” – ujął.
Presja klimatyczna
Upały powodują wiele krótkoterminowych problemów zdrowotnych u osób w każdym wieku. Liczba wizyt na oddziałach ratunkowych wzrasta podczas fal upałów, podobnie jak liczba chorób układu krążenia, problemów z nerkami, a nawet zgonów niezwiązanych bezpośrednio z upałami.
Według Choi, ryzyko wzrasta wraz z przyspieszeniem zmian klimatycznych spowodowanych przez człowieka. Liczba dni ekstremalnych upałów w Stanach Zjednoczonych może wzrosnąć o 20 do 30 dni w dużej części kraju do połowy stulecia, zgodnie z krajową oceną klimatu, kompleksowym rachunkiem przeszłych i potencjalnych przyszłych zmian w kraju z powodu zmian klimatu.
Jednocześnie, jak mówi Carr, ryzyko upałów rośnie z powodu zmian klimatycznych, a populacja USA starzeje się. Organizmy osób starszych zazwyczaj gorzej radzą sobie z ciepłem niż osoby młodsze. Zmniejsza się zdolność pocenia. Mniej krwi przepływa do skóry, gdzie może zostać schłodzona. Niektóre leki wpływają na zdolność ludzi do radzenia sobie z gorącem.
Ale upały utrudniają życie wszystkim, nie tylko osobom starszym – oznajmił Robert Meade, ekspert w dziedzinie fizjologii upałów na Uniwersytecie Harvarda, Chan School of Public Health. „To w zasadzie tak, jakbyś próbował stąpać po wodzie i ktoś podał ci cegłę” – określił. "Stanowią one dodatkowe obciążenie dla wszystkich układów fizjologicznych. To po prostu dodatkowy ciężar, na który trzeba zareagować, aby utrzymać homeostazę".
Meade uważa, że kolejnym krokiem do powiązania wystawienia ciała na upał z konkretnymi problemami zdrowotnymi jest dalsza personalizacja analiz, ponieważ nawet w najgorętszych częściach kraju ludzie bardzo różnie są narażeni na ciepło. „To, czego ludzie faktycznie doświadczają w swoich domach – niezależnie od tego, czy znajdują się w przegrzanej jednostce mobilnej, czy też mają dostęp do klimatyzacji – może mieć bardzo różne temperatury” – wyjaśnił.
Naukowcy wskazują, że kolejnym etapem tego badania powinno być przeprowadzenie analizy, w jaki sposób narażenie na upał w domach ludzi wpływa na zdrowie. Według Meade, ten rodzaj konkretnej, spersonalizowanej oceny ryzyka może pomóc naukowcom dokładniej określić, w jaki sposób ciepło szkodzi ludziom. Możliwe jest nawet, że pomoże w określeniu metody zapobiegawczej przeciwko negatywnych skutkom lub metody odwrócenia ich efektów.