Inhalasjonstoksikolgi

Innhold

Menneskeskapt luftforurensning består av partikulært materiale (PM) og gasser som stammer fra industri, transport, forbrenningsprosesser og andre kilder. Disse stoffene kan inhaleres og ha alvorlige konsekvenser for luftveier, hjerte- og karsystemet og generell helse.

Svevestøv og gasser i luften

Når vi puster inn, tar vi ikke bare inn oksygen – vi eksponeres også for mikroskopiske partikler og gasser som flyter fritt i luften rundt oss. Mange av disse kommer fra menneskeskapte kilder som industri, transport og forbrenningsprosesser. Samlet utgjør de det vi kaller luftforurensning, og en stor del av dette er partikulært materiale, ofte omtalt som svevestøv.

Svevestøv består av små, faste partikler som svever i lufta over tid. De varierer i størrelse, og nettopp størrelsen avgjør hvor de havner i luftveiene – og hvor farlige de kan være. For å forstå dette deler vi svevestøvet inn i tre hovedkategorier:

PM10 består av partikler mindre enn 10 mikrometer i diameter. Disse kan nå de øvre luftveiene og forårsake irritasjon i nese, svelg og bronkier.
PM2.5 er enda mindre – under 2,5 mikrometer – og har evne til å trenge dypt inn i lungene, helt ned til alveolene. Der kan de utløse inflammasjon og bidra til utvikling av både lungesykdom og hjerte-karsykdom.
PM0.1, eller ultrafine partikler, er under 0,1 mikrometer. Disse er så små at de kan passere gjennom lungebarrieren og nå blodbanen – og i noen tilfeller til og med krysse blod–hjerne-barrieren. Dette gir potensial for effekter langt utover luftveiene, inkludert påvirkning på nervesystemet.

Men det er ikke bare størrelsen som betyr noe. Innholdet i partiklene spiller også en viktig rolle for helserisikoen. Svevestøv kan inneholde tungmetaller som bly, kadmium, nikkel og arsen, samt polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) som oppstår ved ufullstendig forbrenning. Mange av disse stoffene er kjente karsinogener og kan gi både akutte og kroniske helseeffekter.

I tillegg til svevestøv inneholder luftforurensning en rekke gasser som kan skade kroppen på ulike måter:

Nitrogendioksid (NO₂) er en reaktiv gass som irriterer luftveiene og kan forverre astma og bronkitt. Den kommer særlig fra biltrafikk og forbrenning.
Bakkenær ozon (O₃) dannes når sollys reagerer med forurensende gasser.
Ozon virker oksidativt på lungevevet og kan forårsake både inflammasjon og nedsatt lungefunksjon.
Svoveldioksid (SO₂) er en gass som kan gi bronkial sammentrekning og utløse luftveisplager, særlig hos personer med astma eller KOLS.
Karbonmonoksid (CO) binder seg sterkere til hemoglobin enn oksygen, og reduserer dermed kroppens evne til å transportere oksygen. Selv lave konsentrasjoner kan gi hodepine og svimmelhet – og høye doser kan være dødelige.
Flyktige organiske forbindelser (VOC), som benzen, er vanlige i eksos og industrielle utslipp. Noen av dem, som benzen, er kjent for å være kreftfremkallende.

Et spesielt viktig begrep i denne sammenhengen er aerosoler – en samlebetegnelse for små partikler og væskedråper i lufta. De kan komme fra mange ulike kilder: industri, veitrafikk, støv, tobakksrøyk og forbrenning. Partikkelstørrelsen avgjør hvor langt de trenger inn i kroppen:

Nanopartikler, som måler mellom 1 og 100 nanometer, kan krysse cellemembraner og trenge inn i vev og blodkar. På grunn av sin lille størrelse og store overflate i forhold til masse, kan de bære med seg giftige stoffer og forårsake oksidativt stress.
Dieseleksos og tobakksrøyk er to kjente kilder til slike ultrafine partikler. De inneholder reaktive forbindelser som kan utløse betennelsesprosesser både i lungene og i resten av kroppen.
Støv fra sement, metallindustri og forbrenning kan inneholde både grove og fine partikler, og bidrar til en rekke helseeffekter – fra irritasjon i luftveiene til økt risiko for hjerte- og karsykdommer.

Ved å forstå hva disse partiklene består av, hvor de kommer fra, og hvordan de oppfører seg i kroppen, får vi et bedre grunnlag for å vurdere risikoen – og for å beskytte sårbare grupper i samfunnet.

Hvordan svevestøv oppstår og hva det betyr for kroppen

Svevestøv dannes ikke på én måte, men gjennom flere trinn som starter i lufta rundt oss. Det begynner gjerne med varme gasser som slippes ut fra forbrenning – for eksempel fra motorer, vedfyring eller industriprosesser. Når disse gassene kjøles ned, skjer noe interessant: de kondenserer og danner ultrasmå partikler, ofte usynlige selv i mikroskop.

Dette kalles nukleasjon – det første trinnet i dannelsen av svevestøv. I denne fasen dannes partikler som er så små at de lett kan følge luftstrømmer ned i lungene – og i mange tilfeller også videre, ut i blodet.

Etter hvert kan disse små partiklene vokse ved at andre gasser fester seg til dem og kondenserer på overflaten. Noen partikler smelter også sammen i lufta og danner større enheter – en prosess som kalles agglomerasjon. Til sammen skaper dette et mangfold av partikler i ulike størrelser, former og kjemisk sammensetning.

Disse ultrafine partiklene dannes ofte ved forbrenning, for eksempel fra diesel, vedfyring eller metallindustri. På grunn av sin lille størrelse har de en stor overflate i forhold til volum – det gjør dem ekstremt reaktive. De kan bære med seg andre stoffer, som tungmetaller eller organiske forbindelser, og disse følger med helt inn i kroppen.

Partikler i lufta kan komme direkte fra kilden (vi kaller dem da primære aerosoler), eller de kan dannes i atmosfæren når gasser reagerer med hverandre – disse kalles sekundære aerosoler.

Mange av de mest skadelige partiklene er sekundære, fordi de er små, usynlige og kjemisk aktive.

Så selv om svevestøv ser uskyldig ut på et bilde av byluft, er det i virkeligheten et komplekst og potensielt farlig mikroskopisk landskap – fullt av partikler som kroppen vår ikke er laget for å håndtere. Og jo mindre de er, jo lenger kommer de.

Ultrafine partikler, dieseleksos og hvorfor størrelse betyr mer enn vi tror

Ultrafine partikler er blant de mest helseskadelige komponentene i luftforurensning. Disse partiklene er mindre enn 0,1 mikrometer og oppstår hovedsakelig ved forbrenning – som i dieselmotorer, vedfyring eller metallindustri.

Selv om de veier nesten ingenting, har de en enorm overflate i forhold til massen, og det er nettopp denne egenskapen som gjør dem så aktive i kroppen.

Disse små partiklene fungerer som transportører for andre skadelige stoffer. Når de dannes i varm, forurenset luft, kan gasser som benzen, svoveldioksid og andre flyktige forbindelser kondensere på overflaten deres.

Dermed bærer partikkelen ikke bare én risiko, men et helt kjemisk arsenal.

Når vi puster dem inn, kan de ikke bare trenge helt ned i lungene, men også over i blodbanen – og fra blodet videre til andre organer, inkludert hjertet og hjernen.

Et spesielt viktig eksempel er dieseleksospartikler, eller DEP.

Disse partiklene består av en fast karbonkjerne, dekket av lag med hydrokarboner, sulfater og svovelsyre.

De dannes ved ufullstendig forbrenning av diesel, og er typisk under 0,2 mikrometer – altså ultrafine.

På grunn av sin størrelse og sammensetning er DEP særlig knyttet til både lungekreft, hjerte- og karsykdom og systemisk inflammasjon.

Hvordan partikler fester seg i luftveiene

Når vi puster inn svevestøv, handler ikke alt om hvor små partiklene er – det handler også om hvordan de beveger seg og fester seg i luftveiene.

Ulike mekanismer styrer hvor partiklene ender opp, og hvorfor noen blir fanget i nesa, mens andre når helt ned til alveolene.

De større partiklene, typisk over 2,5 mikrometer, har høy treghet.

Når luftstrømmen plutselig endrer retning i forgreiningene i luftveiene, klarer ikke disse partiklene å følge strømmen – de kolliderer med veggen og blir liggende igjen. Dette kalles treghetsavsetning, og skjer hovedsakelig i nese, svelg og de øvre luftveiene.

Lenger ned i luftveiene, hvor luftstrømmen er langsommere, spiller tyngdekraften en større rolle.

Partikler som beveger seg sakte, rekker rett og slett å falle ned og legge seg på overflatene i bronkioler og alveoler.

Dette kalles gravitasjonsavsetning, og er spesielt viktig for partikler rundt 1 mikrometer og større.

De aller minste partiklene oppfører seg annerledes.

Nanopartikler, som er mindre enn 0,1 mikrometer, beveger seg ikke i en rett linje – de suser ikke gjennom lufta som små kuler.

I stedet beveger de seg uforutsigbart, nesten som om de ristes rundt av gassmolekylene de kolliderer med.

Dette kalles diffusjon, og gjør at selv de minste partiklene kan deponeres både i alveoler og i de øvre luftveiene.

En siste mekanisme gjelder særlig for fibre, som asbest eller cellulose.

Disse kan fanges opp ved at de ganske enkelt streifer borti veggene i luftveiene. Det kalles interception, og handler mer om formen og lengden på fiberen enn om tyngde eller fart.

Til sammen avgjør disse mekanismene hvor i luftveiene partikler legger seg – og dermed hvilke celler som eksponeres, og hvilke sykdommer som kan utvikles.

Sårbare grupper for svevestøv/partikkelforurensning

Personer med luftveissykdommer som astma, KOLS og infeksjoner, samt de med hjerte- og karsykdommer.

Personer med diabetes og fedme, som kan ha økt betennelsesrespons og kardiovaskulær risiko.

Foster og barn, da deres luftveier ikke er ferdig utviklet.

Eldre personer, som ofte har redusert lungefunksjon og flere underliggende sykdommer

Hva svevestøv gjør med lungene og hjertet

Når vi puster inn svevestøv, er det først og fremst lungene som møter problemet.

De minste partiklene trenger helt ned i de tynneste luftveiene – og her begynner kroppen å reagere.

Lungeepitelet, altså det tynne cellelaget som beskytter luftveiene, blir skadet. Kroppen forsøker å rydde opp, men det gjør den ved å skru på betennelsesresponsen.

Immunceller strømmer til, enzymer skilles ut, og det dannes reaktive oksygenforbindelser (ROS).

Alt dette er kroppens måte å beskytte seg på – men når eksponeringen vedvarer, blir betennelsen et problem i seg selv.

Over tid kan denne kroniske betennelsen føre til innsnevring av luftveiene og økt følsomhet, en tilstand som minner om astma.

Og selv om epitelet har evne til å reparere seg, blir denne prosessen dårligere dersom skaden skjer igjen og igjen.

Resultatet er at lungefunksjonen gradvis svekkes – og det stopper ikke der.

Betennelsen i lungene lekker videre ut i kroppen.

Når det lokale immunforsvaret blir aktivert, slippes det ut signalstoffer som når blodbanen. Dette skaper systemisk inflammasjon, som kan påvirke blodårer og hjerte – selv om selve eksponeringen skjer i lungene.

Hjertet rammes på flere måter.

For det første kan hjertets elektriske aktivitet forstyrres.

Det skjer gjennom påvirkning av det autonome nervesystemet og gjennom betennelsesstoffer som endrer balansen i hjertemuskelen.

Dette kan i noen tilfeller føre til arytmier – altså uregelmessig hjerterytme – som i verste fall er dødelige.

For det andre påvirkes blodtilførselen til hjertet.

Endotelet, altså det tynne cellelaget som dekker innsiden av blodårene, blir irritert og mister noe av sin evne til å regulere blodstrøm.

Det fører til sammentrekning av blodårer (vasokonstriksjon), redusert oksygentilførsel og økt risiko for blodpropp.

Dette gjør at eksponering for svevestøv ikke bare handler om pust – men også om risiko for hjerteinfarkt.

Til slutt kan selve partiklene – eller stoffene som er bundet til dem – faktisk nå hjertet direkte via blodbanen.

Dette kan føre til endringer i hjertemuskelen, en slags uheldig ombygging kjent som maladaptiv remodellering.

Slike endringer svekker hjertets funksjon over tid og øker risikoen for både hjertesvikt og sykehusinnleggelse.

Hvordan kroppen kvitter seg med partikler i lungene

Når vi puster inn partikler fra lufta, starter kroppen umiddelbart arbeidet med å få dem ut igjen. Dette skjer gjennom en kombinasjon av mekaniske, cellulære og immunologiske prosesser. Ulike partikler havner på ulike steder i luftveiene, og kroppen har utviklet flere lag med forsvar for å håndtere dem – fra nesa til de dypeste alveolene.

Mekanisk eliminering – første forsvarslinje

De største og mest irriterende partiklene fanges opp tidlig. Når de kommer i kontakt med nesehulen, svelget eller de øvre luftveiene, aktiveres refleksene våre. Nysing og hosting er ikke bare plagsomt – det er kroppens måte å raskt kvitte seg med fremmedstoffer som ellers kunne irritert eller trengt lenger ned i lungene.

Det mucciliære transportbåndet

For partikler som slipper forbi det mekaniske forsvaret, står det mucciliære apparatet klart. Dette systemet består av flimmerhår (cilier) på overflaten av spesialiserte epitelceller. Disse hårene beveger seg rytmisk i én retning – oppover – og dytter slimet, sammen med fangede partikler, mot svelget. Her svelges det og sendes videre til mage-tarmkanalen for eliminering.

Denne “renseheisen” jobber kontinuerlig og bruker omtrent 1–2 døgn på å fjerne det som har blitt fanget i slimet. Systemet er helt avgjørende for å holde luftveiene rene og frie for opphopning av støv og mikrober.

Alveolære makrofager

De minste partiklene, spesielt ultrafine, når helt ned til alveolene, der det ikke finnes flimmerhår. Her tar alveolære makrofager over jobben. Dette er immunceller som patruljerer i de luftfylte sekkene i lungene, på jakt etter fremmedstoffer. Når de oppdager en partikkel, omslutter de den og “spiser” den – en prosess som kalles fagocytose.

Makrofagene reagerer raskt – ofte innen 3 til 24 timer – men selve eliminasjonen går mye saktere. Når partiklene først er tatt opp, kan de bli liggende i lungene lenge. Halveringstiden for slike partikler er i snitt over 700 dager, noe som betyr at fullstendig utskillelse kan ta mange år – om det i det hele tatt skjer.

Lymfesystemet

Noen av partiklene som ikke fjernes av makrofager, eller som er tatt opp av dem, føres videre inn i lymfesystemet. Dette systemet fungerer som en langsom, men grundig dreneringsvei. Det transporterer både frie partikler og immunceller med partikler i seg til lymfeknutene, hvor de kan brytes ned eller lagres.

Lymfekarene i lungene er laget slik at også større molekyler – selv med en molekylvekt over 1000 kDa – kan passere. Dette gjør systemet godt egnet til å håndtere vanskelige og langsomt nedbrytbare partikler.

Det adaptive immunforsvaret

Ved langvarig eller gjentatt eksponering kan kroppens medfødte forsvar ikke lenger være nok. Da trår det adaptive immunforsvaret til.

Dendrittiske celler plukker opp partikler og viser frem biter av dem til T-celler, som kan sette i gang en mer spesifikk immunrespons. T-cellene kan deretter aktivere B-celler til å lage antistoffer – altså en målrettet kjemisk forsvarslinje mot bestemte partikler eller partikkelsammensetninger.

Denne typen immunrespons er vanlig ved eksponering for allergener eller skadelige partikler over tid, og er også knyttet til utvikling av allergier og kroniske lungesykdommer.

Gasser i lufta – og hvordan kroppen tar dem opp

Hvor effektivt en gass tas opp, avhenger av flere faktorer.

Noen gasser løses lett i slim eller surfaktant – de blir “fanget” raskt og gir derfor reaksjoner i de øvre delene av luftveiene.

Andre er mer gjenstridige og kan snike seg helt ned til alveolene, hvor de kan gå over i blodbanen og forårsake skade i hele kroppen.

Et viktig mål for opptaksevne er det som kalles blod-gass fordelingskoeffisienten. Denne sier noe om hvor lett gassen flytter seg fra luft til blod.

Jo høyere koeffisient, jo mer effektivt opptak.

Også hvor lenge gassen får ligge i ro mot overflaten spiller en rolle. Ved trening eller tung pusting øker luftstrømmen, og gassene får mindre tid til å diffundere over – med unntak av de gassene som er veldig lettopptakelige.

Slimlaget og surfaktanten i luftveiene fungerer som grenseflater – de er noen mikrometer tykke, men det er nok til at det kan gjøre diffusjonsveien enten lett eller vanskelig. Jo tynnere laget er, jo lettere kan gassene passere.

Gassens ferd stopper likevel ikke med opptaket fra luft til blod. Neste steg er fordelingen til vevene. Her er det blodstrøm og vevenes egenskaper som bestemmer hvor gassen havner – og dermed hvor den kan gjøre skade.

Hvor gjør gassene skade?

Det varierer med vannløseligheten:

Gasser som er svært lett løselige, som ammoniakk og svoveldioksid, tas raskt opp i slimhinnene i øvre luftveier og kan gi svie i øyne, nese og svelg.
Gasser med middels løselighet, som ozon, når ned til trakea og bronkier og kan føre til betennelsesreaksjoner.
Lavløselige gasser som nitrogendioksid og fosgen går lenger ned, helt til alveolene, og kan trenge inn i blodbanen og spre seg systemisk.
Noen gasser, som karbonmonoksid og hydrogensulfid, er nesten uløselige i vann, men de binder seg lett til molekyler i blodet og gir alvorlige effekter på hele kroppen – særlig i hjernen og hjertet.

Akutte effekter av gasseksponering

Når vi puster inn irriterende gasser, reagerer kroppen raskt med ulike forsvarsmekanismer i luftveiene. Den første responsen skjer allerede i nesa, hvor irritantreseptorer sender signaler via trigeminalnerven.

Dette utløser prikking, kløe og økt slimproduksjon som skal beskytte mot videre skade.

Reaksjonen varierer mye fra person til person, og sees blant annet ved det som kalles Sick Building Syndrome – hvor dårlig inneklima gir plager i nese og luftveier.

Bronkokonstriksjon og luftveisreaksjoner

Mange gasser fører til at muskulaturen rundt luftveiene trekker seg sammen. Dette reduserer diameteren i bronkiene og gjør det tyngre å puste.

Slimproduksjonen øker, og luftveiene blir hyperreaktive – altså ekstra følsomme for nye irritanter. Tilstanden kan kjennes som hoste, hvesing, dyspné og rask, overflatisk pusting.

Denne reaksjonen kan utløses både av miljøfaktorer som eksos og tobakksrøyk, og av kroppens egne signalstoffer som histamin og acetylkolin, eller via muskarinreseptorer.

Nervebasert betennelse

Et viktig system i luftveiene er TRP-kanalene – små sensorer som oppdager kjemiske trusler. Når de aktiveres, utløses en form for nevroinflammasjon. Dette fører til utvidelse av blodårer, utsiving av proteiner fra blodet og tilstrømning av hvite blodceller – alt sammen en del av kroppens beskyttende respons, men det kan også føre til hevelse og betennelse i luftveiene.

Alvorlig lungeskade og ødem

Ved høy eller langvarig eksponering kan skadene bli omfattende.

Barrieren mellom blod og luft blir tykkere, gassutvekslingen svekkes og lungene blir stive.

Celleskade i epitel og endotel kan forstyrre koagulasjonssystemet, og det beskyttende surfaktantlaget svekkes.

Dette kan føre til sammenklappede alveoler (atelektase) og alvorlig pustesvikt.

Kroniske luftveisreaksjoner

Over tid kan gjentatt eksponering for partikler, gasser eller infeksjoner føre til langvarige sykdomstilstander i luftveiene. Dette skjer ofte i yrker med høy eksponering, men også ved langvarig luftforurensning eller røyking. Her får du en oversikt over de viktigste kroniske responsene i lungene – hva som skjer i kroppen, hvorfor det skjer, og hvilke stoffer som er vanlige årsaker.

Astma og luftveisobstruksjon

Astma er en tilstand hvor luftveiene reagerer overdrevent på irritanter. Dette gir episoder med bronkokonstriksjon, som fører til tung pust, piping i brystet og hoste. Reaksjonen utløses oftest av luftbårne partikler eller kjemikalier som kroppen tolker som farlige.

Eksempler på utløsere er:

Partikler: Melstøv, lateks, dyreproteiner og enzymer (f.eks. i vaskemidler)
Kjemikalier: Metaller som nikkel og krom, trestøv, pesticider og diisocyanater (finnes i maling og skum)

Ved astma har luftveiene blitt «trente» til å reagere kraftigere enn normalt, og reaksjonen oppstår ofte selv ved lave eksponeringsnivåer.

Bronchiolitis Obliterans – arrdannelse i de små luftveiene

Bronchiolitis obliterans er en sjelden, men alvorlig lungesykdom hvor de minste luftveiene (bronkiolene) tettes igjen med arrvev (fibrose). Det starter gjerne med tørr hoste og tung pust, som utvikler seg gradvis til utmattelse og pustevansker også i hvile. Tilstanden kan være immunmediert og utløses enten av infeksjoner eller toksiske stoffer.

Vanlige årsaker inkluderer:

Kjemikalier: Diacetyl (fra smøraroma, f.eks. i popcornfabrikker), svovelgass og forbrenningsprodukter
Infeksjoner: CMV, Pseudomonas og Mycoplasma pneumonia

KOLS – Kronisk Obstruktiv Lungesykdom

KOLS kjennetegnes av vedvarende betennelse og strukturelle forandringer i luftveiene. Det begynner gjerne med kronisk hoste og økt slimproduksjon, og utvikler seg over tid til alvorlig pustesvikt. Typisk sees:

Flere slimproduserende celler (gobletceller)
Færre ciliebærende celler, som svekker slimtransporten
Fortykkede submukøse kjertler som fører til mer slim
Nedsatt evne til å rense luftveiene

Sykdommen forverres gradvis og kan føre til permanent nedsatt lungekapasitet. Tobakksrøyk er den vanligste årsaken, men yrkeseksponering og luftforurensning spiller også en rolle.

Lungekreft

Lungekreft deles grovt inn i to hovedtyper:

Ikke-småcellet lungekreft (NSCLC): 85 % av tilfellene. Her er passiv røyking og innendørs matlaging med dårlig ventilasjon viktige risikofaktorer – særlig ved bruk av kull, olje og høy temperatur uten avtrekk.
Småcellet lungekreft (SCLC): 15 % av tilfellene. Sterkt knyttet til tobakksrøyking og har ofte rask utvikling og dårlig prognose.

Pulmonær fibrose – stive og arrfylte lunger

Ved pulmonær fibrose erstattes normalt lungevev med kollagenrikt bindevev. Dette gjør lungene stive og hindrer effektiv gassutveksling. Årsakene kan være yrkesrelaterte eller idiopatiske (uten kjent årsak).

Vanlige utløsere inkluderer:

Asbest (asbestose): Tidligere brukt i bygg og isolasjon
Silika og mineralstøv: Fra gruveindustri og sandblåsing
Infeksjoner: Kan i noen tilfeller føre til fibrose i etterkant

Tobakksrøyk og partikkelavsetning

Aktiv vs. passiv røyking

Aktiv røyking (hovedstrøm): Røyken som trekkes direkte inn av røykeren.

Passiv røyking (sidestrøm): Røyken som spres i omgivelsene og inhaleres av ikke-røykere.

Tidligere var passiv røyking vanlig i lukkede rom, inkludert biler.

Flyktige forbindelser i tobakksrøyk

Forbindelse	Hovedstrøm (Aktiv 20 sigaretter/dag)	Sidestrøm (Passiv 8t/dag)
CO (karbonmonoksid)	40-400 mg	14.4-96 mg
Nikotin	10-40 mg	0.08-0.4 mg
Formaldehyd*	0.2-1.8 µg	0.03-0.4 µg
Benzene*	0.2-2.0 µg	0.04-0.32 µg
Nitrosamin*	0.05-1.0 µg	0.03-0.4 µg

Formaldehyd, benzen og nitrosaminer er kreftfremkallende.

Partikler i tobakksrøyk

Partikkel og bundne stoffer	Hovedstrøm (Aktiv røyking)	Sidestrøm (Passiv røyking)
Partikler	100-400 mg	0.24-0.240 µg
Partikkelmasse i lunger	50-90 %	11 %
Partikkelstørrelse	0.1-1.0 µm	0.01-0.1 µm
Nitrosamin*	6-200 µg	0.024-0.24 µg
Benzopyren*	0.2-1.0 µg	0.001-0.011 µg
Cadmium	~2.0 µg	0.001-0.014 µg

Partikler i passiv røyking er mindre (<0.1 µm), noe som øker deres evne til å trenge dypt inn i lungene.

De minste partiklene avsettes dypere i lungene og kan føre til økt helserisiko, selv ved lav eksponering. Dette er spesielt bekymringsfullt fordi:

Partiklene kan bli værende i lungene i lang tid
De kan utløse kroniske betennelsesreaksjoner
Kroppens naturlige rengjøringsmekanismer har vanskeligere for å fjerne partikler fra alveolene

Nikotin og mutagener i tobakksrøyk

Tobakksrøyk er en kompleks blanding av tusenvis av kjemiske forbindelser. Mange av disse er mutagene, det vil si at de kan skade DNA og øke risikoen for kreft. Mutasjonene kan oppstå på flere måter, enten gjennom oksidativt stress eller ved at stoffene metaboliseres til reaktive forbindelser som binder seg til DNA.

Blant de mest kjente mutagene stoffene i røyken finner vi nitrosaminer, formaldehyd, benzen, benzopyren og vinylklorid – mange av dem kjente karsinogener.

Disse forbindelsene finnes hovedsakelig i røykenes partikkelfase, som er betydelig mer mutagen enn gassfasen.

Partiklene fungerer også som bærere for tungmetaller som bly og kadmium, som kan hope seg opp i kroppen og forstyrre cellefunksjoner.

Nikotin – Opptak, metabolisme og toksisitet

Nikotin er det sentrale avhengighetsskapende stoffet i tobakk. Det tas raskt opp gjennom lungene, særlig i alveolene hvor gassutvekslingen foregår. Når en person røyker en sigarett, kan nikotinet nå hjernen i løpet av 10 sekunder, noe som forklarer den umiddelbare og forsterkende belønningseffekten.

pH og absorpsjon

Nikotin er en svak base (pKa 8.0), noe som gjør absorpsjonen svært avhengig av pH:

Sigarettrøyk er sur (pH 5.5–6), noe som gjør nikotinet hovedsakelig ionisert og dermed dårlig absorbert gjennom slimhinnene.
Røyken må derfor trekkes helt ned i lungene for effektivt opptak.
Snus og sigarer har et mer basisk miljø, og gir derfor et høyere opptak allerede i munnhulen. Nikotin i snus absorberes jevnere, men langsommere.

Nikotin kan også krysse placenta og finnes i brystmelk. Siden fosterets miljø er surt, kan nikotin bli fanget der i større konsentrasjoner – et fenomen som kalles ion trapping.

Det betyr at fosteret kan eksponeres for høyere nikotinnivåer enn moren.

Nedbrytning og fordeling i kroppen

I leveren omdannes 70–80 % av nikotinet til kotinin ved hjelp av enzymet CYP2A6. Kotinin brukes ofte som biomarkør for nikotineksponering, siden det har en lengre halveringstid enn nikotin (rundt 15–20 timer mot 2 timer for nikotin).

Kun 5 % av nikotinet er bundet til plasmaproteiner – det meste sirkulerer fritt.

Nikotin fordeler seg raskt til organer med høy blodgjennomstrømning, som lever, nyrer, lunger og milt, men lite til fettvev fordi det er vannløselig. Det akkumulerer lett i sure væsker, som magesaft og morsmelk, noe som gjør det spesielt relevant for spedbarn og foster.

Utskillelse og halveringstid

Nikotin skilles hovedsakelig ut gjennom urinen – hele 95 % av dosen, og 90 % innen et døgn.

Utskillelsen påvirkes av urinens pH: Sur urin øker utskillelsen, mens alkalisk urin reduserer den.

Dette har praktisk betydning ved rusbehandling og toksikologisk overvåkning.

Nikotintoksisitet og e-sigaretter

Den letale dosen (LD50) for nikotin er omtrent 1 mg/kg kroppsvekt. Nikotin finnes i følgende mengder i vanlige produkter:

Sigaretter: 0.2–5 % nikotin
Snus: Vanligvis 0.7–1 % nikotin per porsjon (3–10 mg per enhet)
E-sigaretter: Over 90 % inneholder nikotin, og ofte i like høye konsentrasjoner som vanlig røyk

Nikotin virker på nervesystemet og kan gi avhengighet, skjelvinger, hjertebank og kvalme ved høye doser. For små barn kan selv små mengder være livstruende.

E-sigaretter – mindre kreftfremkallende, men ikke ufarlige

Selv om e-sigaretter har færre forbrenningsprodukter enn vanlig røyk, inneholder dampen flere potensielt helseskadelige stoffer:

Kreftfremkallende komponenter som formaldehyd, acetaldehyd og PAH
Metaller og TSNA (tobakkspesifikke nitrosaminer) som stammer fra varmeelementene
Irriterende stoffer som propylenglykol og acrolein
Smaksstoffer med ukjent toksikologisk profil

Effektene på reproduktiv helse og langtidseksponering er fortsatt usikre. I tillegg kan feilmerking av nikotininnholdet føre til utilsiktet overdosering, og det finnes eksempler på alvorlig forgiftning hos barn.

Epidemiologi

Luftforurensning er en av de største miljørelaterte helseutfordringene globalt. Ifølge Verdens helseorganisasjon (WHO) er partikulært materiale (PM) den største helserisikoen knyttet til luftforurensning.

99 % av verdens befolkning eksponeres for luftforurensning på nivåer som overstiger WHOs anbefalinger (2019).
Utendørs luftforurensning er estimert å forårsake 4,2 millioner for tidlige dødsfall årlig (2016).
Helseeffekter av luftforurensning inkluderer økt risiko for hjerte- og karsykdommer, luftveissykdommer og kreft.

WHO anbefaler å redusere luftforurensning for å forbedre kardiovaskulær og respiratorisk helse, samt redusere kreftrisiko.

Innendørs luftforurensning fra matlaging

I lav- og middelinntektsland er innendørs luftforurensning en stor helserisiko, spesielt fra matlaging og oppvarming med ved, kull eller annen biomasse.

Eksponering for:
- Damp og gasser, som karbonmonoksid og flyktige organiske forbindelser.
- Svevestøv og partikler, som kan trenge dypt ned i luftveiene.
Konsekvenser:
- Estimert som en alvorlig helserisiko for 2,6 milliarder mennesker.
- Økt forekomst av luftveissykdommer som kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) og akutte luftveisinfeksjoner.

Helsekonsekvenser av luftforurensning globalt

Dødsfall relatert til husholdningsluftforurensning varierer mellom regioner og er særlig utbredt i lav- og mellominntektsland.

De største helseeffektene av luftforurensning inkluderer:
- Iskemisk hjertesykdom (IHD)
- Hjerneslag
- Lungekreft
- Kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS)
- Akutte luftveisinfeksjoner hos barn under 5 år (ALRI)
Regioner med høyest dødelighet:
- Sørøst-Asia og Vest-Stillehavet har de høyeste dødstallene relatert til innendørs luftforurensning.
- Afrika er også sterkt påvirket, spesielt av akutte luftveisinfeksjoner hos barn.

Eksponering for tobakksrøyk

Tobakksrøyk består av en kompleks blanding av kjemiske stoffer som kan skade luftveiene og føre til alvorlige sykdommer.

Hovedeksponering skjer via:
- Damp og gasser, inkludert karbonmonoksid og nitrogenoksider.
- Partikler, som nikotin, tjære og tungmetaller.
Disse stoffene forårsaker betennelse, DNA-skader og øker risikoen for kreftutvikling.

Dødsfall relatert til tobakksrøyk

Tobakksrøyking er en ledende dødsårsak, med høy forekomst av hjerte- og karsykdommer, lungekreft og andre røykerelaterte kreftformer.

Fordeling av dødsårsaker blant røykere:
- Hjerte- og karsykdommer er den vanligste årsaken til røykerelaterte dødsfall (44 % hos kvinner, 57 % hos menn).
- Lungekreft utgjør 21 % av røykerelaterte dødsfall hos kvinner og 15 % hos menn.
- Andre sykdommer, inkludert KOLS og andre kreftformer (som oral-, lever- og nyrekreft), står for en betydelig andel av dødsfallene.
Grafen viser at menn har høyere risiko for røykerelaterte dødsfall sammenlignet med kvinner.

Oppsummering

Luftforurensning består av svevestøv og gasser som kan gi alvorlige helseplager i luftveier og hjerte-kar-systemet. De farligste partiklene er de små – PM2.5 og ultrafine partikler – fordi de trenger dypt ned i lungene og kan passere over i blodbanen. Gassers opptak og toksisitet avhenger av deres løselighet og hvor i luftveiene de deponeres. Akutte responser inkluderer irritasjon, bronkokonstriksjon og inflammasjon, mens kronisk eksponering kan føre til astma, KOLS, lungekreft og fibrose. Kroppen forsøker å kvitte seg med partikler gjennom slimtransport, makrofager og lymfesystemet, men dette er ofte utilstrekkelig. Sårbare grupper som barn, eldre og personer med underliggende sykdom er mest utsatt.