Koppling av neurodegenerativa sjukdomar till elementfördelning genom geospatial statistik

Hur plats och element kan påverka nervsystemet och hjärnan (NDSGeoStat).

I Sverige är vi exponerade för naturliga och industriella hotspots av potentiellt hälsofarliga grundämnen, de flesta metaller. Naturliga hotspots, som till exempel sura sulfatjordar, kan påverka miljön negativt genom att frigöra tungmetaller under försurningsprocessen. Antropogena hotspots för utsläpp av grundämnen i Sverige är till exempel kopplade till historisk gruvverksamhet. Denna verksamhet har genererat stora volymer gråberg och anrikningssand med höga koncentrationer av metaller som potentiellt släpps ut i miljön över tid. Andra antropogena källor för hälsofarliga grundämnen är industriell verksamhet, såsom smältning och raffinering, samt användning av konstgödsel och andra kemikalier i jordbruket. Sammantaget är naturliga och antropogena hotspots där hälsofarliga ämnen frisätts viktiga att studera, eftersom de kan påverka miljön och människors hälsa avsevärt.

Projektet fokuserar på geologiska och geokemiska data i berggrund, sediment, vatten, och luft, och hur metaller från dessa källor kan vara kopplade till neurodegenerativa sjukdomar såsom Alzheimer, multipel skleros, Parkinson, och Lewy body demens. Järn, aluminium, mangan, nickel, koppar, zink, bly och kadmium är några av de frigjorda metaller som har visat sig spela en roll i utvecklingen av några av dessa sjukdomar.
Järnansamlingar har till exempel noterats i olika hjärnregioner hos individer med multipel skleros, medan förhöjda kopparnivåer i leverproteiner har kopplats till sjukdomens utveckling. Dessutom har tillstånd som Alzheimer och Parkinsons sjukdom associerats med dessa metaller.

I projektet kommer de vetenskapliga områdena medicinsk geologi, geospatial statistik och miljöforensik att kombineras för att lokalisera hotspots av grundämnen och studera hur sådana påverkar frekvensen av vissa sjukdomar i olika geografiska regioner.

NDSGeoStat börjar med en omfattande geospatial statistik vilken innebär att samla in, kombinera och visualisera olika typer av geovetenskapliga data. Dessutom används geospatial statistik för att koppla neurodegenerativa sjukdomar till fördelningen av grundämnen (metaller) på olika platser i Sverige. I nästa steg används medicinsk geologi för att definiera hur egenskaper hos berg och jord samt mark- och vattenanvändning inverkar på folkhälsan. Projektet kommer att använda geovetenskapliga och medicinska data för att hitta nya och bekräfta etablerade samband mellan geologiska faktorer och folkhälsa. I ett senare skede utforskas de hypotetiska sambanden med hjälp av miljöforensik. Detta är ett systematiskt och vetenskapligt tillvägagångssätt som använder geovetenskaplig information för att ge tillförlitliga slutsatser om källorna och tidpunkten för utsläpp av element och föroreningar i miljön, naturliga såväl som orsakade av mänsklig aktivitet. Avancerade analystekniker används för att undersöka grundämnens koncentrationer och isotopförhållanden i olika miljöer. Det sista steget är att kombinera all ny information i form av en riskbedömningskarta, som kan användas för att visualisera interaktioner mellan geokemi och folkhälsa.

De förväntade resultaten av NDSGeoStat är omfattande och banbrytande. Framför allt kommer påvisade kopplingar mellan NDS och grundämnen i olika miljöer att möjliggöra visualisering av upptäckta samband på en riskkarta. I projektet produceras också en interaktiv karta som ska illustrera förhöjda metallkoncentrationer i Sverige, ge en djupare förståelse av isotopspårning av föroreningar, dessas mobilitet och eventuella koppling till folkhälsan. Projektet kommer dessutom att ge viktig information om förekomst av neurotoxiska element i mark, grundvatten och lakvatten från industriverksamhet.

Projektet representerar ett avgörande steg mot en säkrare och hälsosammare miljö. Denna pilotstudie kommer att stödja Sveriges mål att uppnå en giftfri miljö för att skydda människors hälsa och biologisk mångfald från skadliga effekter av både naturliga och antropogena ämnen.

Projektet är en del av PRECISE – innovativ precisionshälsa vid Luleå tekniska universitet. NDSGeoStat genomförs mellan juni 2023 och maj 2027 av doktorand Katelyn Murphy.

Vetenskapliga ledare

• Lena Alakangas
• Sarah Conrad
• Tobias Bauer

Extern samarbetspartners

Karolinska Institutet, Miljömedicin, Metaller och Hälsa

ALS Scandinavia, Emma Engström