Long-term exposure to environmental factors and risk of metabolic disorders in children

Badpa, Mahnaz (2024): Long-term exposure to environmental factors and risk of metabolic disorders in children. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Epidemiological studies have yielded evidence that environmental pollution can adversely influence human metabolic health, including conditions such as diabetes and obesity. However, the existing literature has mainly focused on adults or the elderly, leaving a gap in the knowledge about the risks in children. Moreover, potential mechanisms through which early-life exposures may affect children’s metabolism require more evidence. To address this gap, the main objective of this research work was to explore associations between exposure to environmental factors and the risk of metabolic disorders during early childhood, using data from a large-scale public health screening of children in Bavaria, Germany. Long-term exposure estimates of air pollutants, air temperature, greenness, and light at night for each participant’s residence were assessed using high-resolution data from reliable sources. Two important aspects of children’s health were studied in this thesis. In the first publication, a novel approach was employed to investigate the associations between prenatal and early life exposure to air pollution, air temperature, and surrounding greenness, and the development of islet autoimmunity (a crucial precursor of type 1 diabetes). This study used high temporal-spatial resolution data to examine different exposure windows in 85,251 children at the zip code level and 52,636 children at the residential level, all aged between 1.75 and 5.99 years. The results showed a higher risk of islet autoimmunity with decreasing air temperature. In the second publication, the effects of outdoor artificial light at night on body mass were investigated among 62,212 children younger than 11 years, and the analyses revealed significant positive associations, with the effects being more pronounced in boys. In conclusion, this thesis significantly advances our understanding of the adverse health impacts of environmental factors on children’s metabolic health. While affirming prior research findings, it also introduces novel evidence and strengthens the existing body of knowledge. This study stands as one of the first to examine the effects of a wide range of environmental factors on children’s metabolic health. Nevertheless, further research is needed to gain a deeper understanding of the associations and to explore the underlying mechanisms. Moreover, the different geographic regions with different exposure patterns and with the incorporation of behavioral and lifestyle data. impacts of environmental factors on children’s health should be further investigated across different geographic regions with different exposure patterns and with the incorporation of behavioral and lifestyle data.

Abstract

Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass sich Umweltverschmutzung negativ auf die menschliche Stoffwechselgesundheit auswirken kann, einschließlich Erkrankungen wie Diabetes und Adipositas. Die vorhandene Literatur konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf Erwachsene oder ältere Menschen, so dass eine Wissenslücke bzgl. der Risiken bei Kindern besteht. Auch die potenziellen Mechanismen, durch die frühkindliche Expositionen den Stoffwechsel von Kindern beeinflssen können, benötigenweiter evidenz. Um diese Lücke zu schließen, bestand das Hauptziel dieser Forschungsarbeit darin, Zusammenhänge zwischen der Exposition gegenüber Umweltfaktoren und dem Risiko von Stoffwechselstörungen in der frühen Kindheit zu untersuchen. Hierzu wurden Daten aus einem groß angelegten Public Health Screening von Kindern in Bayern verwendet wurden. Anhand von hochauflösenden Daten aus zuverlässigen Quellen wurden für den Wohnort jedes Teilnehmenden Langzeitexpositionsschätzungen für Luftschadstoffe, Lufttemperatur, Grünflächen und Lichtexposition bei Nacht abgeschätzt. Im Rahmen dieser Forschung wurden zwei wichtige Aspekte der Gesundheit von Kindern untersucht. In der ersten Veröffentlichung wurden ein innovativer Ansatz verfolgt, der die Untersuchung verscgidener Expositionszeitfenster mit hochauflösenden zeitlich-räumlichen Daten einschloss. Dieser ansatz diente dazu, die Zusammenhänge zwischen vorgeburtlicher und frühkindlicher Exposition gegenüber Luftschadstoffen, Lufttemperatur, und Grünheit, und der Autoimmunität der Inselzellen (eine entscheidende Vorstufe von Typ-1-Diabetes) bei 85,251 Kindern auf Postleitzahl- und bei 52,636 Kindern auf Wohngebietsebene im Alter zwischen 1.75 und 5.99 Jahren untersucht. Die Ergebnisse zeigten ein höheres Risiko für Inselzellen-Autoimmunität mit abnehmender Lufttemperatur. In der zweiten Veröffentlichung wurden die Auswirkungen von nächtlichem künstlichem Licht im Freien auf die Körpermasse von 62,212 Kindern im Alter von unter 11 Jahren untersucht. Die Analysen ergaben signifikante positive Zusammenhänge, wobei die Auswirkungen bei Jungen stärker ausgeprägt waren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Dissertation unser Verständnis für die negativen gesundheitlichen Auswirkungen von Umweltfaktoren auf die meabolische Gesundheit vn Kindern erheblich erweitert. Sie bestätigt frühere forschungsergebnisse und liefert darüer hinaus neue, die bestehendenErkentnisse Stärkende epidemiologische Evidenz. Diese Studie gehört zu den ersten, die die auswirkunken eines breiten spektrums von umweltfaktoren auf die metabolische Gesundheit von Kindern untersuchen. Dennoch ist weitere Forschung erfordlich, um ein tieferes Verständnis dieser Zusammenhänge zu erlangen und die zugrunde liegenden Mechanismen zu erforschen. Außerdem sollten die Auswirkungen von Umweltfaktoren auf die Gesundheit von Kindern in verschiedenen geografischen Regionen mit unterschiedlichen Expositionsmustern und unter Einbeziehung von Verhaltens- und Lebensstildaten weiter untersucht werden.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Epidemiology, Children's health, Environmental risk, Air temperature, Air pollution, Greenness, Light at night, Islet autoimmunity, Type 1 diabetes, Body mass index, Type 2 diabetes
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 25. April 2024
• 1. Bericht­erstatter:in: Peters, Annette