Revista Asma 2016-03-05

Entrenas Costa LM. Rev Asma. 2016;1(3):106-112

Asma y contaminación

Autor

Luis Manuel Entrenas Costa

Unidad de Gestión Clínica de Neumología, Hospital Universitario Reina Sofía. Córdoba, España

Correspondencia

Luis Manuel Entrenas Costa
Unidad de Gestión Clínica de Neumología, Hospital Universitario Reina Sofía
Avda. de las Ollerías 1, portal 10, 4º 2ª. 14001 Córdoba, España
Tel.: +34 606 968 036.
E-mail: luis.m.entrenas@gmail.com

Resumen

La contaminación atmosférica es una mezcla de partículas en suspensión y gases generados por las actividades industriales, los vehículos o las centrales termoeléctricas, a lo que se añade la combustión de biomasa y combustibles fósiles que afectan al pulmón, ya que este ofrece una amplia superficie en contacto directo con el medio externo. El mecanismo de acción más aceptado es un aumento del estrés oxidativo en el epitelio respiratorio. Cuando las partículas en suspensión y los gases, que poseen un gran poder de oxidación, entran en contacto con el epitelio, se induce la formación de radicales libres hasta un nivel que es imposible neutralizar, poniendo en marcha la cascada inflamatoria, aunque la capacidad del individuo de dar respuesta al incremento del estrés oxidativo puede evitar o mitigar la aparición de síntomas.

Los efectos sobre el asma bronquial pueden cifrarse en dos vertientes. En primer lugar, se asocia con un aumento de las exacerbaciones, lo cual implica un incremento en el número de visitas a urgencias y de hospitalizaciones, junto con un peor control de la enfermedad, manifestado por un aumento de los síntomas y del uso de la medicación de rescate. En segundo lugar, se ha sugerido que la exposición a la contaminación atmosférica origina nuevos casos de asma, poniéndose como ejemplo el incremento de la incidencia en China, donde un desarrollo industrial exponencial origina una exposición a contaminantes elevada en un amplio porcentaje de la población.

Introducción

Contaminar es “alterar nocivamente la pureza o las condiciones normales de un medio por agentes químicos o físicos”1. Cuando estos agentes se hallan en la atmósfera, entran en contacto directo con el pulmón, ya que este se encuentra expuesto al medio externo y ofrece una amplia superficie para que la contaminación pueda ejercer su efecto nocivo. Los mecanismos de defensa pulmonar son los encargados de combatir esta agresión, pero con frecuencia, y dependiendo de la concentración de los agentes nocivos, se verán desbordados.

Desde el punto de vista histórico, la relación entre contaminación y aparato respiratorio puede encontrarse desde la más remota antigüedad, con la combustión de biomasa o exposiciones laborales como principal origen. El punto de inflexión hay que buscarlo en la Revolución Industrial, con el empleo generalizado de combustibles fósiles como fuentes de energía industrial o propulsores de los vehículos de motor. Actualmente se estima que la mitad de la población mundial habita en zonas urbanas, donde se expone de manera progresiva a concentraciones crecientes de estos contaminantes atmosféricos capaces de causar patología respiratoria2. La otra mitad, especialmente en los países en vías de desarrollo, utiliza combustibles derivados de la biomasa (leña, carbón vegetal, estiércol, residuos vegetales…) como fuente para cocinar, la calefacción o el alumbrado3. En este último grupo se ha calculado que, de forma global, la contaminación atmosférica constituye el tercer factor de riesgo para el desarrollo de enfermedad4, sobre todo si el contacto se mantiene a lo largo del tiempo, ya que el efecto persiste hasta décadas después de la exposición5.

En el caso concreto del asma, un estudio realizado en diez ciudades europeas6 (entre las que se incluyen Barcelona, Bilbao, Granada, Sevilla y Valencia) concluyó que la contaminación del tráfico rodado puede estar implicada en el 14% de los casos de asma infantil y en el 15% de las exacerbaciones. Vivir en una ciudad se considera como un factor de riesgo para el asma, siendo la contaminación una de las principales causas implicadas7. El crecimiento desordenado de grandes núcleos urbanos en China, India y el Sureste asiático, junto con el aumento de las emisiones a la atmósfera de contaminantes originados por un gran crecimiento industrial y de la motorización, hacen presagiar una explosión del problema del asma en el futuro8.

Componentes de la contaminación atmosférica

La contaminación atmosférica es una mezcla de partículas en suspensión y gases generados por las actividades industriales, los vehículos y las centrales termoeléctricas, a lo que se añade la combustión de biomasa y combustibles fósiles. Los contaminantes pueden clasificarse en primarios (los liberados directamente a la atmósfera) y secundarios (resultantes de las reacciones químicas entre los primarios). Los principales componentes de la contaminación son:

PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN

Constituyen un aerosol generado tanto por actividades humanas como de origen natural9. Su composición y tamaño varían según la fuente que las origina y si son derivadas de combustión o no9, lo que condiciona su diámetro aerodinámico, que es el factor crítico para determinar el lugar de depósito a lo largo del tracto respiratorio. Las partículas más importantes son las de metales pesados, hidrocarburos aromáticos y radicales libres, porque son capaces de causar estrés oxidativo, de especial importancia para los asmáticos. Dentro de estas partículas en suspensión se incluye a las esporas de hongos y a los pólenes, que por su capacidad inmunogénica se asocian con la aparición de síntomas del asma8.

La exposición aguda a partículas en suspensión de entre 2,5 y 10 mm en asmáticos, tanto en adultos como en niños, se asocia con la aparición de síntomas, especialmente en estos últimos si tienen alguna sensibilización alérgica previa10. La exposición crónica se asocia con mal control del asma y caída de la función pulmonar, tanto en adultos como en niños11. En ambos casos, la exposición, tanto aguda como crónica, se relaciona con un aumento del consumo de los recursos sanitarios8.

GASES

Los gases con gran poder de oxidación emitidos a la atmósfera juegan un papel importante en el asma, dado el cometido que tiene el estrés oxidativo en ella. El ozono troposférico se origina por reacciones fotoquímicas entre la irradiación solar y los gases contaminantes precursores, entre los que se encuentran los óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles. La elevación de la temperatura que se produce durante el verano actúa como factor facilitador de esta reacción12.

Estos óxidos se forman tras la reacción del ozono con el óxido nítrico originado por los combustibles fósiles, por lo que en los sitios de alta emisión de estos contaminantes, como las carreteras con alta densidad de tráfico rodado, hay una relativa depleción de ozono al intervenir en estas reacciones6. En el interior de las viviendas, la fuente principal de los óxidos de nitrógeno son los electrodomésticos que queman gas natural.

La fuente principal de óxidos de azufre en los países desarrollados son los que se producen durante los procesos industriales. Tienen gran capacidad de reducción, por lo que se cree que los mecanismos implicados en el empeoramiento de los síntomas del asma son diferentes.

Los contaminantes gaseosos son muy variables, porque en ellos influye tanto su capacidad de persistir en el ambiente como la de oxidación. Mientras que el ozono es un agente muy oxidante, el dióxido de nitrógeno no posee tanta capacidad de oxidación, y se debate si realmente causa patología en los asmáticos o simplemente es un marcador de la contaminación relacionada con el tráfico8.

CONTAMINACIÓN RELACIONADA CON EL TRÁFICO RODADO

Está formada por un complejo de partículas en suspensión derivadas de la combustión, a la que se suman otros elementos provenientes del asfalto y el desgaste de neumáticos y frenos, junto con gases como los óxidos de nitrógeno. Estas emisiones son capaces de generar otros contaminantes secundarios, como ozono, nitratos y aerosoles orgánicos. Por esta complejidad y el incremento del tráfico rodado, tanto en los países desarrollados como en las economías emergentes, los problemas que origina este tipo de contaminación han despertado gran interés, plasmado en la bibliografía médica en los últimos años.

Un estudio realizado en 2010, sugiere que vivir en un entorno a 300-500 metros de una autopista transitada es un factor de riesgo importante para la salud humana13. A esta distancia se estima que hay expuesto un alto porcentaje de la población, tanto en las ciudades norteamericanas como en las europeas6.

La exposición a la contaminación del tráfico rodado aumenta los síntomas respiratorios14, disminuye la función pulmonar15 y provoca un aumento del uso de los recursos sanitarios tanto en niños como en adultos16. La fase 3 del estudio ISAAC identificó un efecto dosis-respuesta entre los síntomas de asma y la exposición a tráfico pesado14. De manera análoga, reducir la exposición al tráfico también reduce los episodios de agudización, como se ha demostrado en estudios realizados en California17 y tras la implantación de la zona de baja emisión en Londres18.

El asma y sus circunstancias

Además de los propios componentes de la contaminación, existen una serie de circunstancias que pueden convertir a un individuo con asma en más o menos susceptible al efecto de la misma. Así, la exposición prenatal puede afectar al riesgo postnatal de desarrollar asma y exacerbaciones19.

Los niños tienen unos pulmones en desarrollo, junto con una inmadurez metabólica. Si a esto se suma una mayor tasa de ventilación ajustada a su peso y la realización frecuente de actividades al aire libre, los convierte en más susceptibles19.

Las exacerbaciones son más prevalentes y graves en los niños que en las niñas20, lo que se atribuye, al menos en parte, a un tamaño relativo menor de la vía aérea en los varones durante los primeros años de vida, sin que parezca claro que la contaminación juegue un papel en ello8. En los adultos, el asma es más frecuente en las mujeres20, pero tampoco parece existir una clara influencia del sexo en las agudizaciones causadas por la contaminación8. En los ancianos sí parece existir un aumento de las complicaciones del asma relacionado con la exposición a la contaminación atmosférica8.

Tampoco se evidencia una mayor susceptibilidad en función de la raza. Hay descrita una diferente incidencia en determinadas comunidades, pero es más explicable por el estatus socioeconómico, que a la larga condiciona otros factores, como la menor disponibilidad de espacios verdes, el acceso a determinados nutrientes, el grado de estrés, etc.21, que a su vez originan una mayor exposición a contaminantes causantes de una peor función pulmonar22.

Se ha atribuido a las dietas ricas en frutas, vegetales y suplementos antioxidantes cierto papel protector frente a los efectos de la contaminación, independientemente del estatus socioeconómico, pero esta afirmación no cuenta con un respaldo bibliográfico suficiente. Lo contrario sucede con la obesidad, que sí puede jugar un papel aumentando la susceptibilidad a los efectos nocivos de la contaminación23.

El tabaquismo pasivo provoca la inhalación de una mezcla de gases y partículas en suspensión, con un efecto nocivo sobre el asma24, por lo que podría ser un potenciador de los efectos de la contaminación25. Lo que está demostrado es que ciertos polimorfismos de algunos genes, como GSTM1, GSTP1 y TNF, asociados a que el asma se afecte más por la contaminación, también se asocian a un incremento del riesgo por exposición a tabaquismo pasivo8.

Mecanismos de acción

El mecanismo de acción más aceptado es un aumento del estrés oxidativo en el epitelio respiratorio. Cuando las partículas en suspensión y los gases como el ozono y los óxidos de nitrógeno, con gran poder de oxidación, entran en contacto con el epitelio, se induce la formación de radicales libres hasta un nivel que es imposible neutralizar. Este aumento de radicales libres pone en marcha la cascada inflamatoria, activando las células y liberando mediadores de la inflamación que llegan a la circulación sistémica, dando lugar a una inflamación subclínica que tiene tanto efectos locales como sistémicos en el aparato respiratorio�.

Cuando existen concentraciones altas de contaminantes atmosféricos, como en las megalópolis de China e India, se produce un efecto irritante e inflamatorio directo sobre los neurorreceptores y el epitelio de la vía aérea. En las ciudades occidentales, los niveles son inferiores, pero el efecto nocivo se ejerce por otros mecanismos8.

Hay contaminantes específicos capaces de inducir inflamación de la vía aérea (ozono, dióxido de nitrógeno y partículas menores de 2,5 mm)27, hiperreactividad bronquial (ozono y dióxido de nitrógeno)28 y estrés oxidativo (ozono, dióxido de nitrógeno y partículas menores de 2,5 mm)27, por lo que se los relaciona con la aparición de exacerbaciones o incluso con el inicio del asma, aunque los mecanismos por lo que esto ocurre no están aclarados.

La Figura 1, basada en la referencia 8, resume los cuatro mecanismos propuestos por el UK’s Committee on the Medical Effects of Air Pollutants. La posible alteración en los genes que regulan la respuesta al estrés oxidativo, el remodelado, las vías de la inflamación, la respuesta inmune o el aumento de la sensibilidad respiratoria a los aeroalérgenos podría conferir un aumento de la susceptibilidad para desarrollar asma bronquial o exacerbar la enfermedad ya existente tras la exposición a la contaminación que actúa en el lugar indicado por el asterisco de la figura (basada en la referencia 8).

Un aspecto importante es la capacidad del individuo de dar respuesta al incremento del estrés oxidativo que genera el contacto con los contaminantes, lo que puede evitar o mitigar la aparición de síntomas. Determinados polimorfismos de la enzima glutatión-S-transferasa, como GSTM1 y GSTP1, pueden modificar la respuesta antioxidante de los asmáticos a los contaminantes30. Además, las variantes GSTM1-null y GSTP1-Ile105Val pueden interactuar con una variante promotora (el genotipo TNF 308-GG) del factor de necrosis tumoral (TNF), jugando un posible papel protector, dependiendo de los niveles de estrés oxidativo, ya que afecta a la respuesta inflamatoria precoz31.

La alteración de la respuesta inmune a través de la oxidación que generan las partículas contaminantes del tráfico rodado, especialmente los hidrocarburos policíclicos y las partículas que emite la combustión de los motores diésel, constituye otra vía por la que la contaminación puede afectar al asma, alterando la función de las células T-reguladoras por un mecanismo epigenético32. La supresión de las funciones de las células T-reguladoras incrementa la gravedad del asma. La hipermetilación del interferón gamma en las células T-efectoras contribuye a que la respuesta predominante sea la Th2, que también se ha asociado a la contaminación33.

La exposición a partículas emitidas por motores de combustión diésel provoca un incremento de la interleucina 17 en suero, junto con un aumento de los síntomas en niños con asma alérgica34, lo que sugiere que causa una inflamación de los perfiles Th2 y Th17, en la que juegan un especial papel los radicales libres y los hidrocarburos aromáticos.

Figura 1.
Resumen de los cuatro mecanismos propuestos por el UK’s Committee on the Medical Effects of Air Pollutants

Por último, se ha propuesto que la exposición a los contaminantes atmosféricos puede amplificar la sensibilización a los aeroalérgenos, ya que hay evidencia de ello como respuesta al ozono, al dióxido de nitrógeno, al dióxido de azufre y a las partículas de combustión diésel35. Podría haber varios mecanismos implicados, entre los que se encuentran un incremento en el depósito de alérgenos en la vía aérea por el transporte de partículas, un aumento de la permeabilidad epitelial por el estrés oxidativo, un aumento del poder antigénico por sufrir las proteínas una modificación química al exponerse a los contaminantes, o incluso un efecto adyuvante propiciado por la acción de las partículas de combustión diésel en el epitelio respiratorio humano36.

En resumen, la exposición a la contaminación atmosférica causa un aumento del estrés oxidativo en las vías aéreas que conduce a un aumento de la inflamación y del remodelado, lo cual puede hacer que en los individuos genéticamente predispuestos se manifieste clínicamente el asma. Un factor precipitante puede ser la atopia, pudiendo la contaminación atmosférica aumentar tanto el riesgo de sensibilización como la respuesta a los alérgenos inhalados en los individuos con asma8.

Efectos sobre el asma

Los efectos de la contaminación atmosférica sobre el asma bronquial pueden cifrarse en dos vertientes. En primer lugar, se asocia con un aumento de las exacerbaciones, que conllevan un incremento en el número de visitas a urgencias y de hospitalizaciones37. Como es lógico pensar, hay también un peor control de la enfermedad, manifestado por un aumento de los síntomas y del uso de la medicación de rescate37. En segundo lugar, se ha sugerido que la exposición a la contaminación atmosférica origina nuevos casos de asma, poniéndose como ejemplo el incremento de la incidencia en China, donde un desarrollo industrial exponencial está originando una exposición a contaminantes elevada en un amplio porcentaje de la población38.

Para valorar los efectos de la contaminación sobre el asma deben evaluarse la exposición aguda y la crónica.

EFECTOS DE LA EXPOSICIÓN AGUDA

Un simple paseo de dos horas por una zona con tráfico en la que predominen los motores diésel es capaz de inducir una reducción de la función pulmonar significativamente mayor que cuando se camina en las mismas condiciones de esfuerzo en un área sin contaminación. El efecto se incrementa en los pacientes con mayor gravedad del asma y se acompaña de un aumento de marcadores de la inflamación neutrofílica y de acidificación de la vía aérea, como demostraron McCreanor et al.39. Este estudio reproduce de manera fiel lo que ocurre en condiciones reales cuando un asmático tiene una exposición aguda y corta a contaminantes del tráfico rodado, demostrando la hipótesis de que una exposición aguda a un ambiente de tráfico en el que predominan los vehículos diésel acarrea una disminución de la función pulmonar y un incremento de la inflamación, provocando síntomas de asma. Los motores diésel emiten menos monóxido y dióxido de carbono, pero, comparados con los de gasolina, generan cien veces más partículas en suspensión para la misma distancia recorrida, siendo los responsables de más del 90% de este tipo de contaminación en los entornos urbanos40. Los efectos nocivos de la contaminación por este tipo de combustibles se atribuyen precisamente a las partículas en suspensión que generan más que a los gases que emiten41. Entre todas las partículas emitidas, las extrafinas (menores de 0,1 mm) son las más numerosas y a la vez las más nocivas42, porque tienen una relación superficie/masa muy alta, lo que posibilita una mayor absorción de dosis con potencialidad tóxica, a la vez que logran un mejor depósito pulmonar que las partículas de mayor diámetro.

El incremento de los niveles de contaminación provoca un aumento de las tasas de ingreso por crisis de asma. Así, Samoli et al.43, estudiando el efecto de la exposición a partículas de 10 mm y dióxido de azufre en niños, encuentran que un incremento de 10 mg/m3 en partículas y dióxido de azufre se asocia con un 2,2% y un 6% de consultas a urgencias en niños y adolescentes, respectivamente. En Copenhague, el incremento de las hospitalizaciones se relacionó con el aumento de los niveles de óxidos de nitrógeno, partículas de 10 mm y partículas menores de 2,5 mm44.

EFECTOS DE LA EXPOSICIÓN CRÓNICA

La exposición mantenida en el tiempo (cinco años) a niveles altos de ozono se ha asociado a un riesgo 3,3 veces mayor de desarrollar asma en niños sin asma previa cuando realizan actividades al aire libre, en concreto tres o más deportes. En áreas con niveles habitualmente bajos de ozono, el número de deportes practicado no constituyó un factor de riesgo. Es decir, el tiempo realizando actividades en el exterior en áreas con altas concentraciones de ozono es lo que constituye el auténtico factor de riesgo para desencadenar la enfermedad45.

Resultados análogos se han publicado en diferentes estudios de seguimiento de varias cohortes46,47,48. En general, los resultados muestran que la exposición mantenida en el tiempo a diferentes contaminantes se asocia con un aumento de la incidencia, de la prevalencia y de los síntomas de asma. Parece especialmente crítica la distancia a la que se vive de una carretera que soporta tráfico denso, porque vivir a menos de 50 metros incrementa la probabilidad de padecer asma, rinitis o una sensibilización alérgica al polen46.

Recomendaciones clínicas

Debe recomendarse a los asmáticos que no salgan al exterior los días en que exista un pronóstico de niveles altos de ozono o de partículas en suspensión de entre 2 y 5 mm. Para ello, sería deseable que existieran alertas de contaminación emitidas por la autoridad correspondiente y accesibles a los pacientes. De esta forma, podrían reducirse las exacerbaciones de asma al evitar que se realicen actividades en el exterior, especialmente ejercicio físico, ya que, al incrementar la ventilación minuto, se aumenta la dosis total inhalada de contaminantes.

Esta recomendación debería incluirse en los planes de tratamiento del asma, aunque hay experiencias que indican una desobediencia de los pacientes a las alertas por niveles altos de contaminación49.

Debe recomendarse vivir a más de 300 metros de una autopista, especialmente si tiene tráfico pesado, ya que las concentraciones de las partículas en suspensión descienden significativamente a partir de esta distancia50.

Por último, debe recomendarse viajar en coche con las ventanillas cerradas51.

Respecto al tratamiento de la agudización inducida por la contaminación, no difiere del propuesto para la práctica clínica habitual52. La evitación de la exposición a los contaminantes, especialmente en los pacientes con asma grave, y el mantenimiento de la medicación controladora podrían hacer descender las exacerbaciones tras la exposición a contaminantes53.

Dada la potencial interacción entre la contaminación, el tabaquismo pasivo y los alérgenos, debe recomendarse especialmente cuidar la exposición durante la estación polínica.

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