Associations between personal exposures to VOCs and alterations in cardiovascular physiology: Detroit Exposure and Aerosol Research Study (DEARS)

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dc.contributor.author

Shin, Hwashin Hyun

Jones, Paul

Brook, Robert

Bard, Rob

Oliver, Karen

Williams, Ron

dc.date.accessioned

2024-05-06T13:18:22Z

dc.date.available

2024-05-06T13:18:22Z

dc.date.issued

2015-01-06

dc.description - en

Volatile organic compounds (VOCs) are found in indoor and outdoor air. They arise from multiple sources and have a wide range of potential health effects. Identifying their contribution to air pollution related illness in non-occupational settings is complicated by difficulties in identifying sources and in accurately evaluating exposure. In addition, statistical analyses show the concentrations of the different chemicals to be highly related to one another, limiting the potential to use epidemiological analyses to associate specific pollutants with health effects. The Detroit Exposure and Aerosol Research Study (DEARS) has proven to be a valuable source of data useful in defining the variation in urban air pollution with time and location. It has examined how humans are exposed to various pollutants in many situations, and studied the impact of these exposures sources upon observable health effects. This study made use of DEARS data on personal exposure of 63 non-smoking subjects to 25 VOCs, and related this data to measurements of six indicators of cardiovascular health (systolic and diastolic blood pressure, heart rate, brachial artery diameter, brachial artery flow-mediated dilatation and nitroglycerin-mediated arterial dilatation). Using statistical methods, the VOCs were combined into three uncorrelated groups, which were then used to relate to health endpoints. While the three groups of VOCs were associated with some of the six cardiovascular health outcomes, they may operate via different biological mechanisms, which remain unknown. These results suggest that VOCs may have rapid impacts upon the human cardiovascular system; however, understanding the health implications and the mechanisms responsible require additional investigations. These results broaden the understanding of the relationship between air pollution and cardiovascular disease, will be useful in assessments of the health impacts of air pollution, and provide a new methodology for additional studies that relate VOC exposure to health. This study was led by the US Environmental Protection Agency and involved scientists from Queen's University and the University of Michigan, in addition to Health Canada.

dc.description.abstract - en

Background An adult cohort consisting of 63 participants engaged in the US EPA's recent Detroit Exposure and Aerosol Research Study (DEARS) and a University of Michigan cardiovascular sub-study conducted during summer and winter periods over 3 years between 2004 and 2007 (5 seasons in total). Through all participants' wearing of a monitoring vest, personal exposures to various air pollutants were measured. Purpose The study objective was to identify the association between personal exposure to volatile organic compounds (VOCs) and six cardiovascular health endpoints in an adult non-smoking cohort of the DEARS. Methods Twenty five VOCs were collected using the DEARS exposure vest incorporating advanced passive diffusion tube. Six cardiovascular health endpoints including systolic and diastolic blood pressure (SBP, DBP), heart rate (HR), brachial artery diameter (BAD), brachial artery flow-mediated dilatation (FMD) and nitroglycerin-mediated arterial dilatation (NMD) were collected by novel, in-home clinical examinations. To reduce the number of personal VOCs highly correlated to each other, a principal component analysis was conducted. Accounting for more individual variations in association between personal VOCs and cardiovascular health endpoints, a linear mixed model was employed, where cohort subjects were not necessarily to have the same linear association. Results Applying the principal component analysis, 3 out of 12 components were retained, which appeared to involve a petroleum source (1st component), a 1-3 butadiene source (2nd component), and an ambient (Freon) source (3rd component). Petroleum related VOCs were associated with increases in FMD and showed mixed relationships with NMD (lag 0–1 day increased NMD, lag 2 days decreased NMD). Butadiene related VOCs decreased DBP but increased HR and BAD. Freon (ambient background) related VOCs increased HR. Conclusions We observed mixed and variable results in this first study to evaluate the relationships between personal exposures to VOCs of different origin on cardiovascular physiology. In sum, the findings suggest that VOCs may have rapid impacts upon the human cardiovascular system; however, understanding the health implications and the mechanisms responsible is beyond the scope of this investigation.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Arrière-plan Une cohorte d'adultes composée de 63 participants engagés dans la récente étude de recherche sur l'exposition et les aérosols à Detroit (DEARS) de l'EPA des États-Unis et dans une sous-étude cardiovasculaire de l'Université du Michigan menée pendant les périodes d'été et d'hiver sur 3 ans entre 2004 et 2007 (5 saisons au total) . Grâce au port par tous les participants d'un gilet de surveillance, les expositions personnelles à divers polluants atmosphériques ont été mesurées. But L'objectif de l'étude était d'identifier l'association entre l'exposition personnelle aux composés organiques volatils (COV) et six paramètres de santé cardiovasculaire dans une cohorte d'adultes non-fumeurs du DEARS. Méthodes Vingt-cinq COV ont été collectés à l’aide du gilet d’exposition DEARS intégrant un tube de diffusion passif avancé. Six paramètres de santé cardiovasculaire, notamment la pression artérielle systolique et diastolique (PAS, DBP), la fréquence cardiaque (FC), le diamètre de l'artère brachiale (BAD), la dilatation médiée par le flux de l'artère brachiale (FMD) et la dilatation artérielle médiée par la nitroglycérine (NMD) ont été collectés par de nouveaux examens cliniques à domicile. Afin de réduire le nombre de COV personnels fortement corrélés les uns aux autres, une analyse en composantes principales a été réalisée. Tenant compte de variations plus individuelles de l'association entre les COV personnels et les paramètres de santé cardiovasculaire, un modèle mixte linéaire a été utilisé, dans lequel les sujets de la cohorte ne devaient pas nécessairement avoir la même association linéaire. Résultats En appliquant l'analyse des composants principaux, 3 composants sur 12 ont été retenus, qui semblaient impliquer une source pétrolière (1er composant), une source de 1-3 butadiène (2e composant) et une source ambiante (Fréon) (3e composant). Les COV liés au pétrole étaient associés à des augmentations de la fièvre aphteuse et présentaient des relations mixtes avec la NMD (décalage de 0 à 1 jour d'augmentation de la NMD, décalage de 2 jours de diminution de la NMD). Les COV liés au butadiène ont diminué le DBP mais ont augmenté le HR et le BAD. Les COV liés au fréon (fond ambiant) ont augmenté la HR. Conclusions Nous avons observé des résultats mitigés et variables dans cette première étude visant à évaluer les relations entre les expositions personnelles à des COV d'origine différente sur la physiologie cardiovasculaire. En résumé, les résultats suggèrent que les COV pourraient avoir des impacts rapides sur le système cardiovasculaire humain ; cependant, comprendre les implications sur la santé et les mécanismes responsables dépasse la portée de cette enquête.

dc.description.fosrctranslation - fr

Les composés organiques volatils (COV) se trouvent dans l'air intérieur et extérieur. Ils proviennent de sources multiples et ont un large éventail d’effets potentiels sur la santé. L'identification de leur contribution aux maladies liées à la pollution atmosphérique dans des contextes non professionnels est compliquée par les difficultés liées à l'identification des sources et à l'évaluation précise de l'exposition. En outre, les analyses statistiques montrent que les concentrations des différents produits chimiques sont étroitement liées les unes aux autres, ce qui limite la possibilité d'utiliser des analyses épidémiologiques pour associer des polluants spécifiques à des effets sur la santé. L'étude de recherche sur l'exposition et les aérosols de Detroit (DEARS) s'est avérée être une source précieuse de données utiles pour définir la variation de la pollution de l'air urbain en fonction du temps et du lieu. Il a examiné comment les humains sont exposés à divers polluants dans de nombreuses situations et a étudié l'impact de ces sources d'exposition sur les effets observables sur la santé. Cette étude a utilisé les données DEARS sur l'exposition personnelle de 63 sujets non-fumeurs à 25 COV et a lié ces données aux mesures de six indicateurs de santé cardiovasculaire (pression artérielle systolique et diastolique, fréquence cardiaque, diamètre de l'artère brachiale, débit de l'artère brachiale). dilatation artérielle médiée et dilatation artérielle médiée par la nitroglycérine). À l’aide de méthodes statistiques, les COV ont été regroupés en trois groupes non corrélés, qui ont ensuite été utilisés pour établir un lien avec les paramètres de santé. Bien que les trois groupes de COV soient associés à certains des six effets sur la santé cardiovasculaire, ils peuvent agir via différents mécanismes biologiques, qui restent inconnus. Ces résultats suggèrent que les COV pourraient avoir des impacts rapides sur le système cardiovasculaire humain ; cependant, la compréhension des implications sur la santé et des mécanismes responsables nécessite des investigations supplémentaires. Ces résultats élargissent la compréhension de la relation entre la pollution atmosphérique et les maladies cardiovasculaires, seront utiles dans l’évaluation des impacts de la pollution atmosphérique sur la santé et fourniront une nouvelle méthodologie pour des études supplémentaires reliant l’exposition aux COV à la santé. Cette étude a été dirigée par l'Environmental Protection Agency des États-Unis et a impliqué des scientifiques de l'Université Queen's et de l'Université du Michigan, en plus de Santé Canada.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2015.01.016

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2434

dc.language.iso

en

dc.publisher

Elsevier

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

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Associations between personal exposures to VOCs and alterations in cardiovascular physiology: Detroit Exposure and Aerosol Research Study (DEARS)

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Article

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