Abstract

Previous studies provided little evidence related to low-level air pollution exposure on the risk of preterm birth (PTB). Epidemiologic studies on the synergistic effects of different air pollutants on the risk of PTB are scarce. In addition, the evidence from initial studies of prenatal exposure to ambient air pollution and stillbirth is equivocal.

This project assessed the independent and joint effects of prenatal exposure to ambient air pollution on the risk of PTB, and summarized the existing evidence on the relationship between ambient air pollution and the risk of stillbirth through a systematic review and meta-analysis.

The study population comprised 2,568 members of the Espoo Cohort Study, born between 1984 and 1990, living in Espoo, Finland. Individual-level ambient air pollution concentrations were assessed by using dispersion modelling and the land-use regression-based method. PubMed, Scopus and Web of Science databases were searched for studies investigating air pollution and stillbirth.

Results show that the joint effect of PM_2.5 and O₃ exposure during the entire pregnancy (long-term) was substantially higher with an adjusted RR of 3.63 (95% CI: 2.16, 6.10), than what would have been expected from their independent effects (0.99 for PM_2.5 and 1.34 for O₃) and the relative excess risk due to interaction (RERI) was 2.30 (95% CI: 0.95, 4.57). This indicates long-term exposure to PM_2.5 and O₃ may act synergistically potentiating each other’s adverse effects on the risk of PTB. The highest levels of exposure to PM_2.5, PM₁₀ and NO₂ in the week just before delivery (short-term) were related to 67% (95% CI: 14%, 146%), 60% (95%CI: 9%, 134%) and 65% (95% CI: 14%, 137%) increased in the risk of PTB, respectively. There were no significant joint effects of different air pollutant exposure during the week prior to the delivery (short-term) on the risk of PTB. The meta-analysis indicated that prenatal exposure to ambient air pollution increased the risk of stillbirth.

In order to prevent ambient air pollution induced PTB and stillbirth, improvements in air quality are required by implementing laws and regulations and introducing measures to reduce multiple pollutants even in those less pollutant regions of the world.

Tiivistelmä

Aiempien tutkimusten perusteella oli vain vähän tietoa alhaisen ilmansaastealtistuksen vaikutuksista ennenaikaisen synnytyksen riskiin. Myöskään eri ilmansaasteiden yhteisvaikutuksia ennenaikaiseen synnytykseen ei ollut aiemmin tutkittu. Tutkimustulokset raskaudenaikaisen ilmansaastealtistuksen vaikutuksista olivat vähäiset ja ristiriitaisia.

Tässä tutkimushankkeessa arvioitiin ilmansaasteiden raskaudenaikaisen altistumisen riippumattomia ja yhteisvaikutuksia ennenaikaisen synnytyksen riskiin sekä vedettiin yhteen tutkimustieto raskaudenaikaisen ilmansaastealtistuksen vaikutuksista kohtukuolemariskiin toteuttamalla systemaattinen kirjallisuuskatsaus ja siihen pohjautuva meta-analyysi.

Tutkimuspopulaatio käsitti Espoon kohorttitutkimuksen 2568 espoolaista jäsentä, jotka syntyivät vuosien 1984 ja 1990 välillä. Tutkimuksessa arvioitiin yksilökohtaisesti ilmansaasteiden pitoisuudet käyttäen leviämismalleja ja maankäyttötietoja regressiomalleja hyödyntäen. Ilmansaasteiden vaikutuksia kohtukuolemaan selvitettiin systemaattisesti PubMed-, Scopus- ja Web of Science-tietokannoista haettujen alkuperäisjulkaisujen pohjalta.

Pienhiukkasten (PM_2.5) ja otsonin raskauden aikaisen altistuksen yhteisvaikutus oli selvästi suurempi, vakioitu riskisuhde (RR) 3.63 (95 % luottamusväli: 2.16, 6.10), kuin yksittäisten ilmansaasteiden riippumattomat vaikutukset antoivat odottaa (PM_2.5 RR=0.99 ja otsoni RR=1.34). Yhteisvaikutuksesta aiheutuva suhteellinen ylimääräisen riskin estimaatti (RERI) oli 2.30 (95 % luottamusväli 0.95, 4.57). Näiden tulosten perusteella PM_2.5 ja otsonialtistuksella saattaa olla synergistisiä vaikutuksia ennenaikaiseen synnytykseen. Suurimmat altistumiset ilmansaasteille PM_2.5, PM₁₀ ja NO₂ synnytystä edeltävällä viikolla (lyhytaikainen altistus) nostivat ennenaikaisen synnytyksen riskiä 67 % (95 % CI: 14 %, 146 %), 60 % (95 %CI: 9 %, 134 %) ja 65 % (95 % CI: 14 %, 137 %), kukin erikseen. Ennenaikaista synnytystä edeltävän viikon aikaisilla ilmansaastealtistuksilla ei havaittu tilastollisesti merkitseviä yhteisvaikutuksia. Meta-analyysin perusteella raskaudenaikainen altistus ilmansaasteille lisää kohtukuoleman riskiä.

Ilmansaasteiden aiheuttaman ennenaikaisen synnytyksen ja kohtukuoleman riskien ehkäisemiseksi tulisi yhdyskuntailman laatua pyrkiä parantamaan lainsäädännön ja ilmansuojeluohjeiden tuella. Tarvitaan keinoja vähentää samanaikaisesti esiintyvien ilmansaasteiden määrää myös maailman vähemmän saastuneilla alueilla.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Siddika, N., Rantala, A.K., Antikainen, H., Balogun, H., Amegah, A.K., Ryti, N.R.I., … Jaakkola, J.J.K. (2019). Synergistic effects of prenatal exposure to fine particulate matter (PM2.5) and ozone (O3) on the risk of preterm birth: A population-based cohort study. Environmental Research, 176, 108549. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.108549

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Siddika, N., Rantala, A. K., Antikainen, H., Balogun, H., Amegah, A. K., Ryti, N. R. I., … Jaakkola, J. J. K. (2020). Short-term prenatal exposure to ambient air pollution and risk of preterm birth - A population-based cohort study in Finland. Environmental Research, 184, 109290. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109290

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Siddika, N., Balogun, H. A., Amegah, A. K., & Jaakkola, J. J. (2016). Prenatal ambient air pollution exposure and the risk of stillbirth: systematic review and meta-analysis of the empirical evidence. Occupational and Environmental Medicine, 73(9), 573-581. https://doi.org/10.1136/oemed-2015-103086