Las enfermedades cardiovasculares son la causa principal de muerte en EE. UU. y afectan de manera desproporcionada a las personas de posición socioeconómica más baja, una disparidad que se ha atribuido a una mayor exposición tanto a la contaminación del aire relacionada con el tráfico (TRAP) como a los factores de estrés social crónicos. Los estudios han demostrado que la exposición al estrés crónico puede aumentar enormemente la susceptibilidad a la TRAP, aunque cada vez hay más pruebas que sugieren que la contaminación del aire relacionada con el tráfico (TRAP) también puede afectar considerablemente la función del eje hipotálamo-hipofisario-adrenal (HPA) y la respuesta al estrés agudo, lo que complica las interacciones. 

En esta propuesta de ViCTER, cuantificaremos y compararemos el estrés crónico y agudo, la contaminación del aire relacionada con el tráfico y sus múltiples interacciones en la configuración de la función cardiovascular. como investigadores experimentados en ciencia atmosférica e ingeniería mecánica (Wexler), regulación cardiovascular y función autónoma (Chen) y ciencia de la exposición y epidemiología socioambiental (Clougherty), estamos en una posición única para trazar un mapa de este terreno inexplorado. Utilizaremos un sistema de administración de contaminación del aire relacionada con el tráfico único con mediciones de concentración y composición química en tiempo real, mediciones resueltas en el tiempo de la función cardiovascular (telemetría) y perfiles biológicos en múltiples puntos temporales para marcadores de estrés crónico y agudo (p. ej., cortisol, PCR, citocinas). Planteamos la hipótesis de que: (1) la composición de la contaminación del aire relacionada con el tráfico (vehículos livianos y pesados) afecta la función cardiovascular de manera diferente; (2) el estrés crónico puede aumentar la respuesta cardiovascular a la contaminación del aire relacionada con el tráfico (TRAP) durante el transcurso del estudio; (3) la contaminación del aire relacionada con el tráfico (TRAP) puede comprometer la resiliencia cardiovascular al desafío del estrés.

Existe un consenso creciente sobre la influencia de los factores ambientales en el riesgo de padecer la enfermedad de Alzheimer y las demencias relacionadas con la enfermedad de Alzheimer. En consonancia con esta hipótesis, las trayectorias cognitivas de los participantes de la cohorte de diversidad longitudinal (LDC) del Centro de investigación de la enfermedad de Alzheimer de UC Davis (UCD ADRC) difieren geográficamente. Estas diferencias geográficas pueden surgir de exposiciones diferenciales a contaminantes ambientales. 

En este estudio traslacional, demostraremos nuestra hipótesis central de que las partículas ultrafinas (PMUF) ingresan al cerebro de las personas expuestas y aumentan el riesgo de deterioro cognitivo y del Alzheimer y enfermedades relacionadas. Los estudios se han centrado principalmente en PM2.5 (partículas finas con un diámetro aerodinámico <2.5 µm) en el riesgo de Alzheimer y enfermedades relacionadas. Las PMUF son un subconjunto de PM2.5. Debido a su tamaño más pequeño (<0.1 µm), cuando son inhaladas pueden atravesar barreras biológicas para acceder a múltiples órganos, incluyendo el cerebro. Los datos de este proyecto identificarán la neuropatología relevante para el Alzheimer y las enfermedades relacionadas asociadas con las partículas ultrafinas. 

Además, este proyecto aborda (1) la plausibilidad biológica y la relevancia clínica de las partículas ultrafinas en la contaminación del aire como un factor ambiental que modifica la iniciación y la progresión del Alzheimer y las enfermedades relacionadas con este y contribuye a sus disparidades raciales/étnicas; (2) modelos de exposición al Alzheimer y las enfermedades relacionadas con este, y (3) la generación de datos necesarios para respaldar las estrategias de salud pública y regulatorias para controlar las fuentes clave de partículas ultrafinas asociadas con el Alzheimer y las enfermedades que se relacionan con este. 

La enfermedad de Alzheimer es la enfermedad neurodegenerativa relacionada con la edad más presente en los Estados Unidos. Más del 90% de los casos son idiopáticos y existe un creciente consenso sobre cómo la interacción entre genes y ambiente influye en la edad de aparición y avance de esta enfermedad. Los estudios preclínicos respaldan una relación causal entre la contaminación del aire relacionada con el tráfico (TRAP) y un mayor riesgo de enfermedad de Alzheimer, pero muchos de estos estudios utilizaron partículas ambientales concentradas o gases de escape de diésel que no contemplan la complejidad de las exposiciones actuales a TRAP en el mundo real. 

Hemos diseñado un modelo de exposición único utilizando la exposición en tiempo real a TRAP recopilada en un importante sistema de túneles de autopistas, que preserva los componentes gaseosos y particulados de TRAP en el mundo real y captura las fluctuaciones diarias en los niveles de contaminantes. Aprovecharemos este modelo para probar nuestra hipótesis central de que TRAP disminuye el tiempo de aparición y/o aumenta la gravedad de los fenotipos similares a la enfermedad de Alzheimer a través de la activación de células microgliales secundaria a la inflamación pulmonar, abordando los siguientes objetivos específicos: (1) Determinar qué componente(s) de las emisiones del vehículo causan neuroinflamación y neurodegeneración, (2) investigar el papel del eje pulmón-cerebro en la mediación de los efectos de TRAP sobre los fenotipos de la enfermedad de Alzheimer. Nuestros objetivos más amplios a largo plazo son informar las intervenciones regulatorias y sanitarias destinadas a reducir el riesgo de enfermedad de Alzheimer para las personas que viven, trabajan o asisten a la escuela cerca de carreteras con mucho tráfico.