Air pollution exposure during pregnancy and childhood and brain morphology in preadolescents

Lubczyńska, Małgorzata J.; Muetzel, Ryan L.; El Marroun, Hanan; Hoek, Gerard; Kooter, Ingeborg M.; Thomson, Errol M.; Hillegers, Manon; Vernooij, Meike W.; White, Tonya; Tiemeier, Henning; Guxens, Mònica

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Air pollution exposure during pregnancy and childhood and brain morphology in preadolescents

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dc.contributor.author: Lubczyńska, Małgorzata J.; Muetzel, Ryan L.; El Marroun, Hanan; Hoek, Gerard; Kooter, Ingeborg M.; Thomson, Errol M.; Hillegers, Manon; Vernooij, Meike W.; White, Tonya; Tiemeier, Henning; Guxens, Mònica
dc.date.accessioned: 2024-03-06T17:30:34Z
dc.date.available: 2024-03-06T17:30:34Z
dc.date.issued: 2020-11-19
dc.description - en: Health Canada conducts studies to assess potential health impacts of exposure to air pollutants. Emerging evidence suggests that the prenatal and early childhood period is associated with sensitivity to adverse health impacts of exposure to air pollutants. In this study, scientists in Spain, the Netherlands, and Canada collaborated to examine relationships between early life exposures and brain morphology in preadolescents. Using brain imaging techniques, the researchers found that early-life exposure to air pollutants was associated with changes in the size of various parts of the brain. These changes were broadly consistent with delayed brain maturation and with known impacts of early-life stress. This study supports the notion that early-life exposure to air pollution can impact brain development, adding to evidence that the perinatal period may be an important vulnerability window for effects of environmental contaminants.
dc.description.abstract - en: Background Studies investigating the relationship between exposure to air pollution and brain development using magnetic resonance images are emerging. However, most studies have focused only on prenatal exposures, and have included a limited selection of pollutants. Here, we aim to expand the current knowledge by studying pregnancy and childhood exposure to a wide selection of pollutants, and brain morphology in preadolescents. Methods We used data from 3133 preadolescents from a birth cohort from Rotterdam, the Netherlands (enrollment: 2002–2006). Concentrations of nitrogen oxides, coarse, fine, and ultrafine particles, and composition of fine particles were estimated for participant's home addresses in pregnancy and childhood, using land use regression models. Structural brain images were obtained at age 9–12 years. We assessed the relationships of air pollution exposure, with brain volumes, and surface-based morphometric data, adjusting for socioeconomic and life-style characteristics, using single as well as multi-pollutant approach. Results No associations were observed between air pollution exposures and global volumes of total brain, and cortical and subcortical grey matter. However, we found associations between higher pregnancy and childhood air pollution exposures with smaller corpus callosum, smaller hippocampus, larger amygdala, smaller nucleus accumbens, and larger cerebellum (e.g. -69.2mm3 hippocampal volume [95%CI -129.1 to -9.3] per 1ng/m3 increase in pregnancy exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons). Higher pregnancy exposure to air pollution was associated with smaller cortical thickness while higher childhood exposure was associated with predominantly larger cortical surface area. Conclusion Higher pregnancy or childhood exposure to several air pollutants was associated with altered volume of several brain structures, as well as with cortical thickness and surface area. Associations showed some similarity to delayed maturation and effects of early-life stress.
dc.description.abstract-fosrctranslation - fr: Arrière-plan Des études examinant la relation entre l’exposition à la pollution atmosphérique et le développement du cerveau à l’aide d’images par résonance magnétique voient le jour. Cependant, la plupart des études se sont concentrées uniquement sur les expositions prénatales et ont inclus une sélection limitée de polluants. Ici, nous visons à élargir les connaissances actuelles en étudiant l’exposition de la grossesse et de l’enfance à un large choix de polluants ainsi que la morphologie cérébrale des préadolescents. Méthodes Nous avons utilisé les données de 3 133 préadolescents d'une cohorte de naissance de Rotterdam, aux Pays-Bas (inscription : 2002–2006). Les concentrations d'oxydes d'azote, de particules grossières, fines et ultrafines, ainsi que la composition des particules fines ont été estimées pour les adresses personnelles des participantes pendant la grossesse et l'enfance, à l'aide de modèles de régression d'utilisation des terres. Des images structurelles du cerveau ont été obtenues entre 9 et 12 ans. Nous avons évalué les relations entre l'exposition à la pollution atmosphérique, les volumes cérébraux et les données morphométriques de surface, en ajustant les caractéristiques socio-économiques et du mode de vie, en utilisant une approche à un ou plusieurs polluants. Résultats Aucune association n’a été observée entre les expositions à la pollution atmosphérique et les volumes globaux du cerveau total et de la matière grise corticale et sous-corticale. Cependant, nous avons trouvé des associations entre des expositions plus élevées à la pollution de l'air pendant la grossesse et l'enfance avec des corps calleux plus petits, un hippocampe plus petit, une amygdale plus grande, un noyau accumbens plus petit et un cervelet plus grand (par exemple -69,2 mm3 de volume hippocampique [IC à 95 % -129,1 à -9,3] par 1 ng). /m3 d'augmentation de l'exposition pendant la grossesse aux hydrocarbures aromatiques polycycliques). Une exposition plus élevée à la pollution atmosphérique pendant la grossesse était associée à une épaisseur corticale plus petite, tandis qu'une exposition plus élevée pendant l'enfance était associée à une surface corticale principalement plus grande. Conclusion Une exposition plus élevée pendant la grossesse ou l'enfance à plusieurs polluants atmosphériques était associée à une modification du volume de plusieurs structures cérébrales, ainsi qu'à l'épaisseur et à la surface corticales. Les associations ont montré une certaine similitude avec un retard de maturation et des effets du stress au début de la vie.
dc.description.fosrctranslation - fr: Santé Canada mène des études pour évaluer les effets potentiels sur la santé de l'exposition aux polluants atmosphériques. De nouvelles données suggèrent que la période prénatale et la petite enfance sont associées à une sensibilité aux effets néfastes sur la santé de l'exposition aux polluants atmosphériques. Dans cette étude, des scientifiques espagnols, néerlandais et canadiens ont collaboré pour examiner les relations entre les expositions précoces et la morphologie cérébrale des préadolescents. En utilisant des techniques d’imagerie cérébrale, les chercheurs ont découvert qu’une exposition précoce aux polluants atmosphériques était associée à des changements dans la taille de diverses parties du cerveau. Ces changements étaient globalement cohérents avec un retard de maturation cérébrale et avec les impacts connus du stress au début de la vie. Cette étude soutient l'idée selon laquelle une exposition précoce à la pollution atmosphérique peut avoir un impact sur le développement du cerveau, confirmant ainsi que la période périnatale peut constituer une fenêtre de vulnérabilité importante aux effets des contaminants environnementaux.
dc.identifier.doi: https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110446
dc.identifier.uri: https://open-science.canada.ca/handle/123456789/1998
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
dc.title - en: Air pollution exposure during pregnancy and childhood and brain morphology in preadolescents
dc.type - en: Article
dc.type - fr: Article