Снижение загрязнения воздуха благоприятно повлияет на остроту зрения у детей

Миопия, или близорукость, — насущная проблема общественного здравоохранения во всем мире. В Восточной Азии ее распространенность среди выпускников школ достигает 80–90%. Многие факторы влияют на развитие миопии, включая генетическую предрасположенность, образ жизни (например, чтение или использование экрана) и факторы окружающей среды. Недавние исследования указывали на то, что загрязнение воздуха может способствовать развитию миопии. Биологически это объясняется тем, что хроническое воздействие загрязняющих веществ, таких как PM_2.5 и NO₂, может вызывать окислительный стресс и воспаление на поверхности глаза. Это воспаление, в свою очередь, может запустить каскад реакций, способствующих ремоделированию внеклеточного матрикса и аномальному удлинению склеры и глазного яблока. Теоретически, улучшение качества воздуха должно повысить остроту зрения. Однако до сих пор было сложно количественно оценить эту пользу, поскольку необходимо учесть множество переменных, таких как социально-экономические факторы, генетика и образ жизни.

Международная группа ученых применила новейшие методы анализа для решения этой проблемы. Цель исследования состояла в том, чтобы идентифицировать ключевые факторы, влияющие на остроту зрения у детей, количественно оценить потенциальную пользу от мер по очистке воздуха и выявить, как различные факторы риска влияют на зрение в зависимости от возраста и степени тяжести миопии.

Исследователи проанализировали данные 29 971 ребенка (средний возраст 10,4 года), набранного в рамках программы скрининга зрения в Китае с марта 2021 года по декабрь 2023 года. Набор данных включал информацию о демографических характеристиках участников, привычках (например, продолжительность сна, время выполнения домашних заданий, частота занятий спортом), семейном анамнезе миопии, а также двухлетние средние показатели воздействия загрязнителей воздуха (PM_2.5 и NO₂) и наличия зеленых насаждений вблизи места жительства.

Поскольку традиционные статистические методы (например, линейная или логистическая регрессия) часто не справляются со сложными взаимодействиями между множеством переменных, влияющих на зрение, ученые применили машинное обучение (AutoML). В качестве финальной прогностической модели была выбрана модель градиентного бустинга. Для оценки важности каждого фактора и направления его влияния на некорригированную остроту зрения (UCVA) использовались значения SHapley Additive exPlanations (SHAP), которые позволяют получить более точное представление о вкладе каждой переменной.

Анализ SHAP подтвердил, что миопия является результатом влияния множества факторов, которые взаимодействуют, иногда усиливая, а иногда компенсируя друг друга. Ключевыми факторами, связанными с изменениями UCVA, были: тип школы (начальная, средняя или старшая школа), миопия у родителей (генетическая предрасположенность), ночное освещение (использовалось для оценки социально-экономического статуса) и уровни NO₂ и PM_2.5.

Более высокие уровни загрязнения NO₂ и PM_2.5 были связаны с отрицательными значениями SHAP, что указывало на тенденцию к ухудшению зрения. И наоборот, наличие зеленых насаждений было связано с лучшей остротой зрения.

Проведенный анализ подгрупп показал, что значимость факторов меняется в зависимости от степени тяжести миопии. У детей с тяжелой миопией (-6,00 диоптрий и более) острота зрения в основном объяснялась немодифицируемыми факторами, демографические/генетические факторы объясняли около 81,0% вариации UCVA. Однако в случаях «школьной миопии» (легкая или умеренная миопия, типичная для школьного возраста), модифицируемые факторы (окружающая среда и привычки) играли гораздо более заметную роль, объясняя почти четверть вариаций UCVA (11,9% для окружающей среды, 13,6% для привычек). Таким образом, загрязнение воздуха оказывало более сильное влияние на зрение в случаях «школьной миопии», чем в случаях тяжелой миопии.

Для количественной оценки потенциальной пользы очищения воздуха исследователи смоделировали сценарий «чистого воздуха», при котором уровни NO₂ и PM_2.5 были снижены до концентраций, наблюдаемых в 20% районов с наименьшим загрязнением. В этом сценарии средняя UCVA для всей популяции улучшилась примерно на 0,04 единицы. Самая большая польза наблюдалась среди учащихся начальных классов. Прогнозируется, что у них средняя UCVA увеличится примерно на 0,09 единиц.

Эта возрастная разница биологически объяснима, глаза маленьких детей все еще развиваются и потому более восприимчивы к повреждениям, вызванным загрязнением. Однако их зрительная система сохраняет высокую степень пластичности, что потенциально позволяет лучше восстанавливать зрительную функцию при снижении воздействия загрязнения. Кроме того, учащиеся начальной школы обычно проводят больше времени на свежем воздухе, что означает более высокий уровень воздействия окружающего загрязнения и, соответственно, большую пользу от его снижения.

Авторы подчеркивают, что, хотя генетика и факторы образа жизни (например, время за экраном) оказывают значительное влияние на зрение, качество воздуха представляет собой важный модифицируемый фактор риска, который можно улучшить с помощью государственной политики и изменения инфраструктуры. Улучшение качества воздуха может принести двойную пользу: прямое снижение окислительного стресса, вызываемого загрязнителями, и косвенное поощрение безопасного пребывания детей на свежем воздухе, что также важно для зрения.

Исследователи призывают рассматривать улучшение качества воздуха как часть комплексной стратегии по борьбе с миопией. Поскольку школьники проводят значительную часть дня на школьном кампусе или рядом с ним (около 10 часов ежедневно), меры по снижению загрязнения, сосредоточенные вокруг учебных заведений, могут иметь существенное значение. Предлагаемые меры включают установку систем очистки воздуха внутри классных комнат, создание «зон чистого воздуха», ограничивающих движение автомобилей с высоким уровнем выбросов на прилегающих к школам улицах и введение «школьных улиц» с низким уровнем дорожного движения в часы, когда учащиеся приходят и уходят из школы.

У четырех маленьких детей с амаврозом Лебера улучшилось зрение после генной терапии