Altistuminen lämmölle ja kylmälle varhaisessa elämässä voi vaikuttaa valkoisen aineen kehittymiseen aivoissa

Yli 2 000 esiteini-ikäisen lapsen aivotutkimukset ovat osoittaneet, että varhainen altistuminen kuumuudelle ja kylmälle voi vaikuttaa pitkäaikaisesti aivojen valkoisen aineen mikrorakenteeseen, erityisesti köyhillä alueilla asuvilla. Nature Climate Change -lehdessä julkaistu tutkimus korostaa sikiöiden ja lasten alttiutta äärimmäisille lämpötiloille. Tutkimuksen johti Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal).

Nykyisessä ilmastohätätilanteessa äärimmäisten lämpötilojen vaikutukset ihmisten terveyteen ovat suuri huolenaihe tiedeyhteisölle ja yhteiskunnalle. Lapset ovat erityisen herkkiä lämpötilan muutoksille, koska heidän lämmönsäätelymekanisminsa ovat vielä kehittymättömiä.

"Tiedämme, että sikiöiden ja lasten kehittyvät aivot ovat erityisen herkkiä ympäristön vaikutuksille, ja on alustavia todisteita siitä, että altistuminen kylmälle ja kuumuudelle voi vaikuttaa lasten ja nuorten henkiseen hyvinvointiin ja kognitiivisiin kykyihin", Monika sanoo. Guxens, ISGlobalin, Erasmus MC:n ja CIBERESPin tutkija. "On kuitenkin vain vähän tutkimuksia, joissa arvioidaan mahdollisia muutoksia aivojen rakenteessa näiden altistumisen seurauksena", hän lisää.

Tässä tutkimuksessa Guxensin tiimi tarkasteli valkoisen aineen rakennetta esinuorten aivoissa tunnistaakseen jaksot, jotka olivat alttiita kylmälle ja kuumuudelle varhaisessa iässä. Analyysi sisälsi 2 681 lasta Rotterdamissa tehdystä Generation R -tutkimuksesta, joille tehtiin magneettikuvaus (MRI) iältään 9–12-vuotiaita. MRI-protokolla arvioi aivojen toimintaa mittaamalla veden diffuusion määrää ja suuntaa aivojen valkoisessa aineessa.

Kypsemmissä aivoissa vesi virtaa enemmän yhteen suuntaan kuin kaikkiin suuntiin, mikä antaa alhaisemmat arvot keskimääräiselle diffuusiolle ja korkeammat arvot fraktionanisotropiaksi kutsuvalle markkerille. Tutkimusryhmä käytti kehittynyttä tilastollista lähestymistapaa arvioidakseen kunkin osallistujan altistumisen keskimääräisille kuukausilämpötiloille hedelmöityksestä 8-vuotiaaksi ja niiden vaikutusta näihin MRI-parametreihin (keskimääräinen diffuusio ja fraktiaalinen anisotropia), jotka mitattiin iässä 9–12.

Vastaanottoaika raskauden ja kolmen vuoden välillä

Tulokset osoittivat, että kylmäaltistuminen raskauden ja ensimmäisen elinvuoden aikana sekä lämpöaltistus syntymästä 3-vuotiaaksi liittyi korkeampaan keskimääräiseen diffuusiivisuuteen esinuoruudessa, mikä viittaa hitaampaan valkoisen aineen kypsymiseen. Tässä tapauksessa kylmä ja lämpö määritellään lämpötiloiksi, jotka ovat lämpötilajakauman ala- ja yläpäässä tutkittavalla alueella.

"Valkoisen aineen kuidut ovat vastuussa aivojen eri alueiden yhdistämisestä, jolloin ne voivat kommunikoida. Valkoisen aineen kehittyessä tämä viestintä muuttuu nopeammaksi ja tehokkaammaksi. Tutkimuksemme on kuin valokuva tietyllä hetkellä, ja mitä Näemme tässä kuvassa, että osallistujat, jotka altistuvat enemmän kylmälle ja kuumuudelle, osoittavat eroja parametrissa - keskimääräisessä diffuusivuudessa -, joka liittyy alhaisempaan valkoisen aineen kypsymisen tasoon", selittää Laura Granes, IDIBELLin ja ISGlobalin tutkija ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja..

"Aiemmissa tutkimuksissa tämän parametrin muutokset on yhdistetty kognitiivisten toimintojen heikkenemiseen ja joihinkin mielenterveysongelmiin", hän lisää.

"Suurimmat muutokset viestintäparametreissa havaitaan ensimmäisinä elinvuosina", sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Carles Soriano IDIBELListä, UB:sta ja CIBERSAMista. "Tuloksemme viittaavat siihen, että juuri tänä nopean aivojen kehityksen aikana kylmällä ja kuumuudella voi olla pitkäaikaisia vaikutuksia valkoisen aineen mikrorakenteeseen."

Varhaisen lämpötilaaltistuksen ja fraktionaalisen anisotropian välillä ei havaittu yhteyttä 9–12-vuotiailla. Kirjoittajat ehdottavat, että mahdollinen selitys on se, että nämä kaksi parametria heijastavat erilaisia mikrorakennemuutoksia, ja että keskimääräinen diffuusio voi olla luotettavampi valkoisen aineen kypsymisen indikaattori verrattuna fraktionaaliseen anisotropiaan.

Köyhien perheiden lapset ovat suuremmassa vaarassa

Sosioekonomisten olosuhteiden mukaan ositettu analyysi osoitti, että köyhillä alueilla asuvat lapset olivat alttiimpia kylmälle ja kuumuudelle. Näillä lapsilla kylmä- ja lämpöalttiusikkunat olivat samanlaisia kuin yleisessä kohortissa, mutta alkoivat aikaisemmin. Nämä erot voivat liittyä elinoloihin ja energiaköyhyyteen.

Yksi tärkeä mekanismi, joka voi selittää ympäröivän lämpötilan vaikutuksen hermoston kehitykseen, voi olla unen laadun heikkeneminen. Muita mahdollisia mekanismeja ovat istukan toimintahäiriö, hormonaalisen akselin aktivoituminen, joka johtaa lisääntyneeseen kortisolin tuotantoon, tai tulehdusprosessit.

"Tuloksemme auttavat kiinnittämään huomiota sikiön ja lasten alttiuteen lämpötilan vaihteluille", Gouksens sanoo. Tulokset korostavat myös tarvetta kehittää kansanterveysstrategioita haavoittuvimpien yhteisöjen suojelemiseksi uhkaavalta ilmastohätätilanteelta.