Air pollution is a complex mixture of gases (e.g., ozone), particulate matter, and organic compounds present in outdoor and indoor air. Dogs exposed to severe air pollution exhibit chronic inflammation and acceleration of Alzheimer's-like pathology, suggesting that the brain is adversely affected by pollutants. We investigated whether residency in cities with high levels of air pollution is associated with human brain inflammation. Expression of cyclooxygenase-2 (COX2), an inflammatory mediator, and accumulation of the 42-amino acid form of β-amyloid (A β42), a cause of neuronal dysfunction, were measured in autopsy brain tissues of cognitively and neurologically intact lifelong residents of cities having low (n:9) or high (n:10) levels of air pollution. Genomic DNA apurinic/apyrimidinic sites, nuclear factor- κB activation and apolipoprotein E genotype were also evaluated. Residents of cities with severe air pollution had significantly higher COX2 expression in frontal cortex and hippocampus and greater neuronal and astrocytic accumulation of A β42 compared to residents in low air pollution cities. Increased COX2 expression and A β42 accumulation were also observed in the olfactory bulb. These findings suggest that exposure to severe airpollution is associated with brain inflammation and A β 42 accumulation, two causes of neuronal dysfunction that precede the appearance of neuritic plaques and neurofibrillary tangles, hallmarks of Alzheimer's disease.

Mexico City (MC) residents are exposed to severe air pollution and exhibit olfactory bulb inflammation. We compared the olfactory function of individuals living under conditions of extreme air pollution to that of controls from a relatively clean environment and explore associations between olfaction scores, apolipoprotein E (APOE) status, and pollution exposure. The olfactory bulbs (OBs) of 35 MC and 9 controls 20.8±8.5 years were assessed by light and electron microscopy. The University of Pennsylvania Smell Identification Test (UPSIT) was administered to 62 MC/25 controls 21.2±2.7 years. MC subjects had significantly lower UPSIT scores: 34.24±0.42 versus controls 35.76±0.40, p=0.03. Olfaction deficits were present in 35.5% MC and 12% of controls. MC APOE ε 4 carriers failed 2.4±0.54 items in the 10-item smell identification scale from the UPSIT related to Alzheimer's disease, while APOE 2/3 and 3/3 subjects failed 1.36±0.16 items, p=0.01. MC residents exhibited OB endothelial hyperplasia, neuronal accumulation of particles (2/35), and immunoreactivity to beta amyloid βA42 (29/35) and/or α-synuclein (4/35) in neurons, glial cells and/or blood vessels. Ultrafine particles were present in OBs endothelial cytoplasm and basement membranes. Control OBs were unremarkable. Air pollution exposure is associated with olfactory dysfunction and OB pathology, APOE 4 may confer greater susceptibility to such abnormalities, and ultrafine particles could play a key role in the OB pathology. This study contributes to our understanding of the influences of air pollution on olfaction and its potential contribution to neurodegeneration.