- Olaia Bronte Moreno e Isabel Urrutia Landa
Impacto en la Salud Respiratoria de la Exposición Medioambiental a Contaminantes del Aire
Olaia Bronte Moreno e Isabel Urrutia Landa.
Servicio de Neumología, Hospital de Galdakao, Unidad de Enfermedades Respiratorias Medioambientales Ocupacionales y Asma.
Cita este artículo como: O. Bronte Romero e I. Urrutia Landa. Impacto en la Salud Respiratoria de la Exposición Medioambiental a Contaminantes del Aire en el libro electrónico Contaminación, Salud y Políticas Públicas coordinado por J. J. Nogueira, Respira Madrid.
Resumen
Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el aire interior y/o exterior de cualquier agente (físico, químico o biológico) (1) o la combinación de varios (2), en forma, lugar y concentración suficiente como para modificar las características naturales de la atmósfera (1), inferir de forma nociva sobre la salud, seguridad o bienestar de la población. Supone la incorporación de sustancias o mezcla de sustancias con potencial para alterar de forma desfavorable el estado de salud de los organismos receptores (2).
Por tanto, la contaminación del aire supone un riesgo medioambiental de primer orden, por su potencial lesivo y por ser la exposición a la misma universal. El tracto respiratorio constituye la puerta de entrada de contaminantes aéreos, por lo tanto, el pulmón es el primer órgano afectado (3,4). Los niveles más altos de contaminación al aire libre se han relacionado con una mayor mortalidad en la población general, siendo su mayor impacto para las muertes por causa respiratoria. De lo previo se deduce que su reducción puede disminuir la carga de morbilidad derivada de cánceres de pulmón y enfermedades pulmonares crónicas y agudas. Por lo tanto, a menores niveles de contaminación de aire, mejor será la salud respiratoria de la población global, a largo y corto plazo.
Todo lo previo viene respaldado por la extensa y creciente evidencia epidemiológica y toxicológica que apoya el vínculo entre la contaminación del aire con una mayor incidencia y/o gravedad de las enfermedades respiratorias (5). Los efectos nocivos del ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2) y el material particulado (PM), así como el grueso de la contaminación procedente del tráfico rodado sobre el aparato respiratorio están bien documentados y se explicarán en este capítulo.
Cabe destacar que no solo disponemos de una evidencia sólida epidemiológica de la relación entre la contaminación del aire y las exacerbaciones de asma y la morbi-mortalidad respiratoria en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), sino que estudios recientes señalan que la contaminación del aire está relacionada con el desarrollo de asma y EPOC, particularmente en áreas urbanas. En este sentido, la mayor prevalencia y gravedad de afecciones atópicas en entornos urbanos frente a comunidades rurales, podría explicarse en parte, con la exposición a la contaminación procedentes del tráfico rodado puesto que varios estudios señalan que esta puede contribuir al desarrollo de alergias. Adicionalmente, numerosos estudios sugieren la asociación entre la exposición a NO2, O3, PM y los productos de combustión de los combustibles de biomasa con mayor susceptibilidad y morbilidad por infección respiratoria.
Los avances recientes en el conocimiento de los mecanismos implicados en la asociación entre los contaminantes del aire y las enfermedades respiratorias incluyen: alteraciones genéticas por contaminantes derivados de la combustión como, por ejemplo, en los genes involucrados en las vías antioxidantes y la inflamación de las vías respiratorias que son capaces de modificar las respuestas a la exposición a la contaminación del aire. Otras observaciones epidemiológicas interesantes relacionadas con mayor susceptibilidad del huésped incluyen el posible vínculo entre la exposición crónica a PM durante la infancia y la vulnerabilidad a la EPOC en la edad adulta, y la exposición a niveles prenatales más altos de contaminación del aire se pueden relacionar con el mayor riesgo de desarrollo de patología respiratoria. De cara a guiar las estrategias de control de contaminación, es importante caracterizar los componentes y las fuentes contaminantes. Finalmente, es necesario identificar las subpoblaciones susceptibles para la prevención de enfermedades respiratorias inducidas por la contaminación.
En el momento actual, debido a la rápida urbanización, mayor consumo de energía y aumento de emisiones (transporte, industria…), el tracto respiratorio se encuentra expuesto a mayor cantidad y variedad de contaminantes ambientales. Por este motivo, no sorprende que estemos experimentando mayor incidencia de enfermedades respiratorias. El impacto de la exposición del sistema respiratorio a los contaminantes atmosféricos es diverso, desde la exacerbación y el desarrollo de asma, la rinitis alérgica y la EPOC hasta las infecciones pulmonares, bronquiectasias y fibrosis entre otros (5).
1. Introducción
El tracto respiratorio es el principal órgano afectado por la contaminación del aire y el más estudiado. La contaminación del aire, a nivel pulmonar, se relaciona con el desarrollo y exacerbación de síntomas de enfermedades respiratorias, mortalidad por agravamiento de éstas, y desarrollo de cáncer de pulmón. La evidencia científica muestra que la contaminación del aire a los niveles actuales de las ciudades europeas es responsable de una carga significativa de muertes, hospitalizaciones y exacerbación de síntomas, especialmente para las enfermedades respiratorias.
Los contaminantes del aire pueden afectar todos los componentes del sistema respiratorio y durante todo el ciclo de vida de una persona, incluso antes de nacer. Sabemos que la exposición prenatal a contaminantes del aire está asociada con sibilancias y asma en la primera infancia. Además, el desarrollo de la función pulmonar en la infancia disminuye con la exposición a contaminantes y es un predictor de enfermedad pulmonar en adultos. Entre los adultos, la exposición prolongada a la contaminación del aire puede ser causante de un deterioro acelerado de la función pulmonar. La exposición infantil a la contaminación del aire se ha relacionado con el riesgo de asma en muchos estudios, y también se ha encontrado que la exposición a la contaminación aumenta la incidencia de asma en adultos, aunque la evidencia en este grupo es menos sólida.
La contaminación del aire también causa dificultad para respirar en la mayoría de pacientes con enfermedades respiratorias crónicas graves y se asocia con el riesgo de padecer Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), asma, cáncer de pulmón y laringitis crónica, ente otros.
La contaminación del aire del interior de los hogares (CIH) puede ser más peligrosa que la contaminación del aire exterior debido a que suma una mayor concentración en espacios más cerrados y durante más tiempo; lo que lo convierte en un factor de riesgo importante para la EPOC, especialmente en países de bajos ingresos.
Los contaminantes del aire también son desencadenantes bien conocidos de exacerbaciones de enfermedades respiratorias. Los principales contaminantes del aire, tienen efectos irritantes que pueden inducir tos, flema e hiperreactividad bronquial. Los aumentos en los niveles de PM están asociados con un aumento de las visitas al servicio de urgencias por asma, EPOC y síntomas respiratorios que a menudo se atribuyen a infecciones respiratorias (6).
2. Datos Epidemiológicos
Se estima que la contaminación del aire ambiente causa la muerte de más de 800 000 personas por EPOC y 280 000 personas por cáncer de pulmón (CP). Por otro lado, la contaminación del interior de los hogares (CIH) es un factor de riesgo importante para múltiples enfermedades respiratorias, especialmente en poblaciones con bajos recursos económicos. Según datos oficiales, la CIH causa la muerte de más de 750 000 personas por EPOC y 300 000 personas por CP. Por tanto, ambas formas de contaminación generan 1.6 millones de muertes por EPOC y más de 500 000 por CP.
Según la Organización Munidal de la Salud (OMS) más de 9 millones de muertes anuales se deben a la contaminación, esto supone el 16% de todas las muertes a nivel mundial, produciéndose el 92% en países con rentas bajas o medias. En términos económicos, los costes del impacto de la contaminación superan los 3.7 billones de euros anuales, equivalente al 6.2% de la riqueza del planeta (7).
En Europa, el 90% de la población está expuesta a niveles por encima de las directrices de calidad del aire fijadas por la OMS, lo que se traduce en 524 000 muertes prematuras anuales, 432 000 atribuibles a PM2.5, 17 000 a O3 y 75 000 a NO2 (7). En términos económicos supone unos 1.2 billones de euros por muerte prematura además de un 10% más por enfermedades asociadas (10% del PIB europeo en 2013) (8).
En España, el 33.1% de la población respira aire cuyos niveles de contaminantes exceden los límites de contaminación marcados por la Unión Europea (UE) y un 95.5% tomando como referencia los valores recomendados por la OMS. Esto se traduce en 2 600 muertes anuales relacionadas con PM10, 6 100 con el NO2 y 500 con el O3. La mortalidad anual a corto plazo en España se sitúa en torno al 3%, equivalente a 10 000 personas (9,10). Más de una de cada cuatro muertes de niños menores de 5 años está directa o indirectamente relacionada con los riesgos medioambientales. La contaminación ambiental y doméstica contribuyen a las infecciones de las vías respiratorias, que causaron 543 000 muertes de menores de 5 años en 2016 (OMS, 2018).
3. Efectos de la Contaminación sobre la Salud Respiratoria
Para facilitar la comprensión a nivel epidemiológico de los efectos de la contaminación sobre la salud respiratoria, en función del tiempo de exposición, se dividen en 2 tipos: los relacionados con exposiciones agudas y los relacionados con las exposiciones a largo plazo (11).
Por un lado, los efectos relacionados con exposiciones agudas de corta duración (1- 3 días) que se traducen en: incremento de la mortalidad, ingresos hospitalarios por causa respiratoria, visitas a urgencias y/o atención primaria por afectación respiratoria, mayor necesidad de medicación, incremento de síntomas respiratorios y cambios en la función pulmonar. Por otro lado, los efectos a largo plazo por una exposición “crónica” que se traducen en: mayor morbi-mortalidad por causa respiratoria, aumento en la incidencia y prevalencia de enfermedades crónicas respiratorias de la vía aérea como el asma y la EPOC.
A continuación, se resumen los efectos agudos y crónicos de la contaminación sobre la salud (Tabla 1) y los efectos agudos y crónicos de los contaminantes más estudiados (Tabla 2) (12). Entre todas las enfermedades pulmonares, la EPOC, junto con el asma, son las que más fuertemente se asocian con la exposición a la contaminación del aire y en particular con las PM (5).
Tabla 1. Efectos agudos y crónicos de la contaminación del aire sobre la salud respiratoria.
Tabla 2. Efectos agudos y crónicos de la contaminación del aire más estudiados.
4. Contaminantes del Aire y su Interacción con el Sistema Respiratorio
Los contaminantes del aire más estudiados y más relevantes son el O3, el NO2 y las PM (5).
El grado de penetraciónde los contaminantes en el tracto respiratorio depende de varios factores: el diámetro de las partículas (a menor diámetro, mayor alcance de vías respiratorias pequeñas) y la hidrosolubilidad de los gases inhalados (a mayor solubilidad en agua, mayor profundidad), por lo tanto,el dióxido sulfúrico se absorbe en vía de conducción, mientras que el ozono y dióxido de nitrógeno alcanzan el tracto respiratorio inferior y penetran en los alveolos, como se refleja en la Tabla 3 (12).
Tabla 3. Punto de alcance en el organismo de distintos contaminantes.
Los contaminantes, al entrar en contacto con el sistema respiratorio, en primer lugar, generan especies reactivas de oxígeno, activando la cascada inflamatoria a nivel local. Posteriormente, dicha inflamación se extiende a nivel sistémico a través de mediadores como las citocinas y células inflamatorias emitidas desde el epitelio alveolar al torrente circulatorio (12).
4.1 Contaminantes del Aire
4.1.1 Material Particulado (PM)
El material particulado (PM) es uno de los contaminantes más estudiados. PM es un término general que se refiere a una mezcla compleja de sólidos o líquidos que varían en número, tamaño, forma, área superficial, composición química, solubilidad y origen (5). Se clasifica en función del tamaño de su diámetro aerodinámico en micras: PM 10 (diámetro aerodinámico inferior a 10 micras), PM 2.5 (diámetro aerodinámico inferior a 2.5 micras) y PM 0.1 (ultrafinas, diámetro aerodinámico inferior a 0.1 micras).
El potencial lesivo de estos contaminantes depende de su composición y su tamaño (diámetro). Respecto a su composición, las partículas provenientes de los vehículos diésel son altamente peligrosas por contener en su composición metales pesados. En relación a su diámetro, las PM10 penetran en el sistema respiratorio y se depositan a nivel bronquial, y las PM2.5 y PM0.1 pueden penetrar en mayor profundidad del sistema respiratorio y alcanzar el torrente sanguíneo generando reacciones de oxidación e inflamación sistémica, por ello, estas dos últimas son las más nocivas (9).
Los principales componentes de las PM que se originan en el transporte por carretera provienen de las emisiones del tráfico rodado, y son los vehículos de motor diésel la mayor fuente individual de PM del aire (se calcula que la combustión de combustible diésel es capaz de producir hasta 100 veces más partículas que los motores de gasolina). (5) Otras fuentes de PM son las centrales eléctricas y las fábricas. También deben tenerse en cuenta fenómenos de resuspensión de material depositado en el suelo o la entrada de PM de origen natural como es el polvo del Sahara o el procedente de combustión de biomasa. La relación de las PM con la mortalidad es lineal: todo incremento en la concentración de PM lleva asociado un aumento en la mortalidad diaria (5).
4.1.2 Contaminantes Gaseosos
Los gases inhalados se absorben en diferentes puntos del sistema respiratorio en función de su hidrosolubilidad. Cuanto a mayor es su solubilidad en agua alcanzan mayor profundidad. Por este motivo, el SO2 se absorbe en las vías de conducción, mientras que el O3 y NO2 alcanzan el tracto respiratorio inferior y penetran en los alveolos, como se refleja en la Tabla 1.
El NO2 procede principalmente de la quema de combustibles fósiles a altas temperaturas, es decir, mayormente proviene del tráfico rodado, pero también de centrales eléctricas y fábricas. Es capaz de provocar una respuesta inflamatoria por activación de las vías oxidativas y de dañar los macrófagos alveolares, lo que puede incrementar en el riesgo de infecciones pulmonares (13). Su relación con la mortalidad también es lineal.
El O3 troposférico es un contaminante secundario y uno de los principales componentes del “smog” fotoquímico. Se forma a partir de compuestos orgánicos volátiles (VOC) o de óxidos de nitrógeno (NOx) en la atmósfera en condiciones de estabilidad que interaccionan con la radiación ultravioleta. Por ello, se produce principalmente en las horas centrales y en verano. Habitualmente, las mayores concentraciones de O3 se encuentran en la periferia de las grandes ciudades y en los parques. Este compuesto posee gran capacidad oxidante y puede provocar alteraciones del epitelio respiratorio y respuestas inflamatorias que pueden traducirse en exacerbaciones de enfermedades respiratorias y alteraciones del sistema inmunológico, generando mayor predisposición a las infecciones respiratorias.
4.2 Población Susceptible a los Efectos de la Contaminación
Los niños son especialmente vulnerables a la contaminación atmosférica y cada vez es mayor la evidencia científica de que la exposición a los contaminantes del aire durante la vida fetal e infancia puede tener efectos a muy largo plazo. El impacto para la salud se produce incluso a concentraciones de contaminante menores que en los adultos por la vulnerabilidad que supone el estado de formación de los sistemas del organismo (14). Además, los mecanismos del organismo son más inmaduros y los encargados de eliminar compuestos están menos desarrollados y son menos eficaces (15). Esto se suma a que los niños presentan mayor frecuencia respiratoria, haciendo que inhalen más cantidad de contaminante por kilogramo de masa corporal y su menor estatura hace que estén más expuestos a contaminantes más pesados, ya que éstos se acumulan en las capas más bajas de la atmósfera. Por último, pasan más tiempo que los adultos en ambientes externos, aumentando así su exposición.
La exposición de los niños a O3 y PM se asocia con una mayor probabilidad de bronquitis y otras enfermedades respiratorias en la etapa postnatal (16). Un estudio en un hospital de Madrid en 2019 (17) muestra una relación directa entre los ingresos hospitalarios urgentes por causas respiratorias y la contaminación atmosférica, estableciendo una asociación lineal y sin umbral entre las concentraciones de NO2 y los ingresos hospitalarios. Según este estudio si se hubiesen cumplido los estándares de la OMS, fijados en valores medios anuales de 40 µg/m3, se habrían evitado el 8.4 % de los ingresos por todas las causas y el 6.7% de los ingresos por causas respiratorias. Este estudio confirma los resultados de otro anterior en relación a ingresos hospitalarios en Madrid (18) en el que ya se mostraba asociación entre las concentraciones de PM2.5 y los ingresos hospitalarios urgentes. Reducir 10 µg/m3 la concentración de PM2.5 evitaría un 2.7 % los ingresos hospitalarios en los menores de diez años y en similar proporción (2.8%) en menores de 1 año.
La población con edad superior a los 65 años se considera como uno de los grupos más vulnerables a los efectos de la contaminación (19). En los últimos años, con la reducción en la natalidad y el aumento de la expectativa de vida, hace que este grupo sea muy numeroso. A mayor edad, la presencia de enfermedades crónicas se incrementa. El mayor número de enfermedades a edades más avanzadas predispone a una mayor vulnerabilidad ante los efectos de la contaminación debido al deterioro de los mecanismos fisiológicos y de defensa del organismo.
El aumento de la exposición a la contaminación se ha asociado con un aumento de la mortalidad, ingresos hospitalarios y visitas a urgencias, principalmente debido a las exacerbaciones de enfermedades crónicas o infecciones del tracto respiratorio. Estos efectos pueden estar modulados por la temperatura ambiente y muchos estudios muestran que los ancianos son en su mayoría vulnerables a las olas de calor. La asociación entre el calor y la mortalidad en los ancianos está bien documentada. La exposición crónica a niveles elevados de contaminación del aire se ha relacionado con la incidencia de la EPOC, bronquitis crónica (CB), asma y enfisema. También existe una creciente evidencia que sugiere efectos adversos sobre la función pulmonar relacionados con la exposición a largo plazo a la contaminación del aire ambiental. Pocos estudios han evaluado la mortalidad a largo plazo en los ancianos. Aún no está claro cuáles son los contaminantes más dañinos para la salud de las personas mayores. Parece que los sujetos de edad avanzada son más vulnerables al PM que a otros contaminantes, con un efecto particular sobre la mortalidad cardiorrespiratoria diaria y los ingresos hospitalarios agudos. No muchos estudios se han dirigido específicamente a las personas mayores, así como a la morbilidad respiratoria específica (20).
4.3 Impacto de la Contaminación en Síntomas Respiratorios y Función Respiratoria
Existe una fuerte asociación entre la exposición a la contaminación atmosférica por partículas y los síntomas respiratorios de tos y sibilancias, especialmente en niños. Medidas de reducción de contaminantes del aire como las PM10 ha demostrado menos casos de tos crónica en niños y menos tos, sibilancias y disnea en adultos. La exposición al O3 se asocia con la disminución de la función pulmonar y la inducción de síntomas respiratorios como la tos y la disnea. El impacto del O3 para la salud respiratoria depende de la relación dosis-respuesta y de la variación en la susceptibilidad individual. El NO2 también se ha asociado con tos, sibilancias y disnea en los niños. Así mismo, con la disminución de los flujos espiratorios en la edad escolar.
Además, se ha demostrado que los niños que se trasladan a áreas con diferentes niveles de contaminación del aire experimentan cambios en la función pulmonar, que reflejan cambios en la exposición a PM. Gauderman y colaboradores sugieren que la contaminación del aire urbano puede tener efectos adversos duraderos en el desarrollo pulmonar en niños ente 10 y 18 años, medido por el volumen espiratorio forzado en 1 segundo (FEV1) y el estudio SAPALDIA en adultos relacionó el NO2 y PM10, con efectos significativos y consistentes sobre capacidad vital forzada (FVC) y FEV1 (5).
5 Impacto de la Contaminación por Patologias Respiratorias
5.1 Asma
El asma representa un problema de salud global con una prevalencia a nivel mundial que supera los 350 millones de personas. Afecta aproximadamente al 6-12% de la población de países desarrollados (21). Si bien el incremento de la incidencia y de la prevalencia puede deberse a la mejora de las técnicas diagnósticas, factores como la exposición a contaminantes ambientales juegan también un papel determinante (22). En China, por ejemplo, se ha experimentado un fuerte aumento en el número de casos de asma en línea con el desarrollo industrial y el paralelo rápido aumento de la contaminación urbana (5).
5.1.1 Asma: Exposición Crónica
La contaminación es factor de riesgo en el desarrollo de asma tanto en el período prenatal como en el postnatal. Buena parte de los contaminantes del aire se han relacionado tanto en la génesis del asma como en la posibilidad de causar exacerbaciones. La exposición crónica a la contaminación se ha relacionado con una mayor incidencia de asma. Para el NO2, se ha observado un incremento de riesgo de 1.07 por cada aumento de 10 µm/m3. Otros estudios han relacionado también la incidencia de asma con la exposición de partículas de PM < 2.5 µm, con un incremento de riesgo de 1.16 por cada incremento de 10 µm/m3 (23). La exposición materna en el período prenatal a contaminantes ambientales (NO2, SO2 y PM10), especialmente en el segundo trimestre, puede condicionar la aparición de sibilantes y asma en niños (24-26). Por otra parte, varios estudios señalan que la contaminación ambiental puede ser causa de asma en la infancia. En este sentido, niveles elevados de contaminantes ambientales en escuelas cercanas a vías con alto tráfico rodado aumentan la probabilidad de que los niños presenten: síntomas respiratorios, disminución de la función pulmonar y diagnóstico médico de asma (27-29).
La edad en la que el niño se expone a estos contaminantes parece ser relevante. La exposición a niveles bajos de PM2.5 se ha relacionado con más diagnósticos de asma a los 7 años, respecto a niños no expuestos (30-32). Adicionalmente, el proyecto Viva ha estudiado el efecto de la contaminación ambiental al nacer, a los 3-5 años y a los 7-10 años. De nuevo la exposición específica a partículas PM2.5 durante el primer año de vida se relacionó con una mayor incidencia de asma entre los 3-5 años, mientras que, de forma general, vivir cerca de una gran vía de tráfico se relacionó con una mayor incidencia de asma a los 7-10 años (15). Además de las PM, entre los contaminantes responsables están el O3 y el NO2 (33). En Barcelona, hasta el 48% de los casos de asma infantil podrían atribuirse anualmente a los efectos de la contaminación ambiental, en especial a la exposición a NO2, PM2.5 y carbón negro (34).
Un estudio sobre el impacto global de la polución aérea en el asma en más de 55 países estimó que, anualmente, en torno a 1 millón y 16 millones de niños inician un asma bronquial por estar expuestos a altas concentraciones de NO2 y PM2.5, respectivamente (35).No obstante, esta situación puede ser prevenible: implementando las recomendaciones de la OMS en relación a la calidad del aire y con el fin de disminuir la concentración de partículas PM2.5 por debajo de 10ug/m3, se pueden prevenir más de 66 000 casos de asma (alrededor de un 11%) cada año (36).
En adultos, se ha observado una asociación entre inicio de asma y niveles de NO2 (21). El estudio europeo ESCAPE, ha establecido que aumentos de 10 µg/m3 de los niveles de NO2 podrían ser los responsables de este hecho (37). Al igual que en niños, el riesgo de desarrollar asma en la edad adulta parece estar en relación con vivir más o menos cerca de una carretera con gran densidad de tráfico: se ha constatado que vivir a menos de 200 metros de una carretera mayor se asocia con la existencia de asma (38).
5.1.2 Asma: Exposición Aguda
Múltiples estudios epidemiológicos señalan que la contaminación del aire se asocia con las exacerbaciones del asma. Niveles elevados de PM ozono, SO2 y NO2 pueden precipitar la aparición de síntomas, incrementando el número de consultas a los servicios de urgencias y hospitalizaciones por descompensación de la enfermedad tanto en adultos como en niños (39-40).
5.2 Infecciones Respiratorias
Se ha observado una asociación positiva entre la exposición a PM2.5, PM10, NO2, SO2 y CO con la neumonía, infecciones del tracto respiratorio superior, bronquitis aguda y exacerbaciones de bronquiectasias (41-42).
5.2.1 Infecciones del Tracto Respiratorio Inferior (ITRI)
Las ITRI son la principal causa de muerte infecciosa en niños menores de cinco años. Además de los factores habituales (vacunación, lactancia materna, exposición pasiva al humo del tabaco…), también intervienen la contaminación, tanto ambiental (CA) como la del interior de los hogares (CIH). Un estudio publicado en Lancet en 2017 sobre la carga global de enfermedad, señala que los factores de riesgo relacionados con la prevención de las ITRI fueron responsables del 65.2% de las muertes, de las cuales el 28.5% fueron atribuibles a la contaminación del interior de los hogares y el 17.5% a la CA por PM. A pesar de observar una disminución de la mortalidad del 8.4% con la reducción de la exposición a la contaminación doméstica, el aumento de la exposición a la CA supuso un incremento de la mortalidad del 4.1% (43).
Alrededor de tres billones de individuos están expuestos a CIH siendo responsable de 2.9 millones de muertes al año, de las cuales el 26% se atribuyen a las ITRI (44-45). Acciones para mejorar las condiciones en los hogares son necesarias, con la utilización de combustibles más limpios como el gas y la electricidad que sin duda pueden ayudar en la reducción de la aparición de complicaciones respiratorias (46-48).
5.2.2 Neumonía Adquirida de la Comunidad (NAC)
La NAC es una enfermedad con gran impacto en la salud pública por su elevada morbimortalidad.
5.2.2.1 NAC: Exposición Aguda
Sabemos que la exposición a corto plazo a la contaminación ambiental (carbono negro, PM2.5, PM10, SO2, O3, NO2 y CO) con la NAC, conlleva una mayor incidencia, mayor número de visitas extrahospitalarias y a urgencias, ingresos hospitalarios, mayor gravedad y mortalidad, así como un aumento de los costes. La mayor evidencia se encuentra en la asociación entre la exposición a corto plazo con las PM y los ingresos por neumonía, tanto en adultos como en niños. Los pacientes más vulnerables ante la exposición a PM2.5 y PM10 durante los 5 días previos y el ingreso por neumonía, son varones mayores de 65 años y con enfermedades cardiovasculares previas (49-52).
5.2.2.2 NAC: Exposición Crónica
La exposición a largo plazo a niveles elevados de NO2 y PM2.5 se ha asociado con ingresos hospitalarios por NAC. Además, la exposición al NO2 puede dañar las células epiteliales, reducir el aclaramiento mucociliar provocando estrés oxidativo y mayor inflamación. Esto superaría los mecanismos de defensa pudiendo aumentar la susceptibilidad a la infección bacteriana (53).
5.3 Bronquiectasias (BQ) no Debidas a Fibrosis Quística (FQ)
Las BQ se caracterizan por un ensanchamiento anormal de los bronquios y la destrucción de los cilios que recubren estos tubos, lo que resulta en una tos persistente, un exceso de esputo y episodios repetidos de infecciones torácicas. Las exacerbaciones en las BQ impactan negativamente en la evolución de la enfermedad. Un estudio sobre la relación entre la contaminación ambiental y las exacerbaciones de BQ no FQ estima que por cada incremento de 10ug/m3 de PM10 el riesgo de padecer una exacerbación ese mismo día aumenta un 4.5%, mientras que este aumento es del 3.2% para el NO2. El incremento de riesgo total es de 11.2% y 4.7% para el PM10 y NO2, respectivamente (54). La exposición a SO2 el mismo día o el día previo también se ha asociado de forma significativa con las visitas a urgencias (55). Residir cerca de una carretera principal afecta a la mortalidad de pacientes con BQ no FQ, además, la mortalidad también se ha asociado con la densidad de tráfico ponderado por la distancia ( < 500 m y > 500 m) (56).
5.4 Fibrosis Quística (FQ)
El papel de la contaminación ambiental en las exacerbaciones de pacientes con FQ ha sido ampliamente estudiado y se ha asociado con mayor número de exacerbaciones y empeoramiento de la función pulmonar (57). Un estudio de cohortes asoció la exposición a O3, PM2.5 y PM10 con exacerbaciones graves de la FQ que requieren hospitalización o antibióticos intravenosos. Además, la exposición a mayores concentraciones de PM2.5 se asoció con caída en el FEV 1 y un aumento del riesgo de muerte (58).
5.5 Trombosis Pulmonar
En los últimos años, se han publicado gran cantidad de trabajos en relación al efecto protrombótico de la contaminación del aire a través de la activación de múltiples procesos. La inhalación de partículas contaminantes a través de la vía aérea pueden ser transportadas al torrente sanguíneo donde tendrán efectos vasculares tóxicos a través de la inducción de inflamación y estrés oxidativo. Varios trabajos han señalado como factores de riesgo de embolismo pulmonar agudo mayores concentraciones de O3 y NO2, además de variables climáticas como el frío y la estación invernal (60-61). También se ha señalado la exposición a PM10 y benzopireno como factores de aumento significativo del riesgo para la embolia de pulmón aguda (62).
5.6 Cáncer de Pulmón (CP)
Alrededor del 15% de los casos de CP se presentan en no fumadores (63). Diversos contaminantes del aire son considerados carcinógenos. El radón fue el primer agente ambiental identificado como causa de cáncer. El humo de combustibles de biomasa se ha asociado consistentemente con un incremento del riesgo de CP.
Varios estudios como el Cáncer Prevention Study-II (64) o el de Ruano-Ravina y colaboradores realizado en Galicia (65) han observado que la exposición a niveles de radón superiores a 148 Bq/m3 (considerado el umbral de tolerancia por la Agencia de Protección del Medio Ambiente) supone un incremento del riesgo de 34% e incremento del riesgo relativo del 6.6, respectivamente, de morir por CP. Estudios en otras poblaciones muestran hallazgos similares y relacionan este gas con el 3.3% de los fallecimientos por CP en el Reino Unido, y del 18-28% en Portugal (66-67). Se han demostrado asociaciones entre la contaminación ambiental de partículas finas y riesgos elevados de mortalidad por cáncer pulmonar y cardiopulmonar. Cada elevación de 10 µg/m3 en las concentraciones ambientales promedio de PM2.5 a largo plazo se asoció con un aumento de aproximadamente 4%, 6% y 8% en el riesgo de mortalidad por todas las causas, cardiopulmonar y cáncer de pulmón, respectivamente.
En conclusión, los resultados proporcionan la evidencia más sólida hasta la fecha de que la exposición a largo plazo a la contaminación del aire por partículas finas común en muchas áreas metropolitanas es un factor de riesgo importante para la mortalidad cardiopulmonar. Además, la gran cohorte y el seguimiento extendido han brindado una oportunidad sin precedentes para evaluar las asociaciones entre la contaminación del aire y la mortalidad por cáncer de pulmón. La exposición elevada a la contaminación del aire por partículas finas se ha asociado con aumentos significativos en la mortalidad por cáncer de pulmón. Aunque los efectos potenciales de otros factores no explicados no pueden excluirse con certeza, existe una clara asociación entre la contaminación del aire por partículas finas y la mortalidad por cáncer de pulmón, así como la mortalidad cardiopulmonar.
5.7 Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC)
La EPOC es una de las principales causas de mortalidad. Concretamente, es la cuarta causa de muerte a nivel mundial y morbilidad en todo el mundo. Esto se traduce en una elevada carga económica para los sujetos afectados y los sistemas de salud. Los costes se deben en gran medida a las exacerbaciones, que en caso de ser severas implican la atención en los servicios de urgencias, ingreso hospitalario e incluso fallecimiento.
La EPOC, se caracteriza por una limitación crónica no del todo reversible y progresiva del flujo aéreo. Si bien el tabaquismo es el principal factor de riesgo, otros factores, como la contaminación del aire y del interior de las viviendas contribuyen al desarrollo o exacerbación de la EPOC.
Los pacientes con EPOC presentan mayor mortalidad y son particularmente susceptibles incluso en niveles más bajos que la población sana (68,69). La contaminación del aire exterior es responsable del aumento de síntomas respiratorios, de las exacerbaciones y de la mortalidad de la EPOC. Así mismo, la concentración de contaminantes en el interior de las viviendas, como la combustión de biomasa (sobre todo en países de bajos ingresos), son también factores de riesgo.
5.7.1 EPOC: Mecanismos
En la población general, a largo plazo, la exposición a la contaminación del aire conduce a una disminución de la función pulmonar con el consiguiente mayor riesgo de EPOC. La exposición a PM afecta al desarrollo normal de la función pulmonar en los niños y acelera el declive fisiológico de la función pulmonar adulta. Un estudio en mujeres residentes cerca de áreas de alto tráfico o fuentes industriales observó que un aumento de 7 μg/m 3 en la PM10 ambiental a lo largo de 5 años resultó en una disminución más rápida de la función pulmonar, un mayor de riesgo para desarrollar EPOC y peor salud respiratoria (5, 68, 69).
La exposición a PM podría inducir cambios biológicos en el sistema respiratorio: incremento de la hiperreactividad de las vías respiratorias, inducción del remodelado de la vía aérea, reducción los mecanismos de defensa del sistema respiratorio e inducir la liberación de mediadores inflamatorios y estrés oxidativo a nivel local y sistémico, lo que juega un papel importante en la lesión del tejido pulmonar y en un mayor riesgo de EPOC (69).
5.7.2 Contaminación del Aire Exterior y EPOC
El episodio de niebla de Londres en 1952 fue un evento centinela que indicó que la exposición a corto plazo a la contaminación del aire ambiente podría influir negativamente en la salud de las personas con EPOC. La asociación entre mayores niveles de contaminación del aire medida en la comunidad y un aumento en la mortalidad y hospitalizaciones relacionadas con la EPOC a corto plazo se ha confirmado mediante el análisis de datos relacionados con la salud, incluidos los registros de ingresos hospitalarios y visitas a emergencias en EE.UU., Asia y Europa (74). La mayoría de estudios realizados en este sentido se han llevado a cabo en las últimas dos décadas.
En general, los estudios sugieren que los pacientes con EPOC experimentan una reducción en la función pulmonar (78), aumento de síntomas respiratorios nocturnos (79) y mayor uso de broncodilatadores de rescate (80) como resultado de exposiciones a corto plazo. Por tanto, la exposición a corto plazo a la contaminación del aire exterior actúa como desencadenante de exacerbaciones de EPOC (69, 74, 78), lo que incrementa las visitas a urgencias, ingresos hospitalarios y mortalidad (79-82). En nuestro país, De Miguel- Díez y colaboradores encontraron que los ingresos hospitalarios por exacerbaciones de la EPOC se relacionaron con factores climatológicos más fríos (temperatura absoluta y estacionalidad) y por la exposición a corto plazo a NO2, O3, CO y PM10 (83). La contaminación del aire exterior también impacta a largo plazo en la EPOC incrementando su morbi-mortalidad y se relaciona cada vez más con una mayor prevalencia e incidencia de EPOC, especialmente las PM y el NO2 (84).
5.7.3 Contaminación del Interior de los Hogares (CIH) y EPOC
La alta incidencia de EPOC entre los no fumadores está en gran medida asociada con la CIH por la combustión de biomasa y a la exposición pasiva al humo de tabaco. La exposición crónica al humo de biomasa (y la exposición pasiva al humo de tabaco) es una de las principales causas de bronquitis en pacientes no fumadores de áreas rurales y supone más del 50 % del total de los casos de la enfermedad en estas zonas. La CIH incluye exposición a PM y otros contaminantes que inducen múltiples respuestas en el aparato respiratorio. En viviendas mal ventiladas el humo puede producir concentraciones de partículas finas 100 veces superiores a las admisibles.
Un estudio de 2014 demostró que mejorar la calidad del aire en el hogar disminuye la incidencia de EPOC (85).
5.8 Enfermedad Pulmonar Intersticial Difusa (EPID)
Las EPID engloban una amplia variedad de patologías, muchas de ellas crónicas, con morbi-mortalidad significativa. En muchas de estas patologías las exposiciones ocupacionales o ambientales pueden ser directamente responsables.
Entre las exposiciones ambientales, la contaminación del aire es un factor de riesgo para aparición y empeoramiento de la mayoría de las enfermedades respiratorias crónicas, sin embargo, pocos estudios han examinado los efectos de la contaminación del aire en las EPID. La mayoría de los datos disponibles tratan sobre fibrosis pulmonar idiopática y los estudios sugieren que el nivel de exposición a contaminantes puede influir en el desarrollo de exacerbaciones agudas (O3 y NO2), su incidencia (NO2), la disminución de la función respiratoria (PM10) y la muerte (PM10 y PM2.5). Varios estudios muestran un aumento en la incidencia de artritis reumatoide en personas que viven cerca de carreteras con mucho tráfico. En la esclerodermia sistémica, neumonitis por hipersensibilidad y sarcoidosis, aunque se han informado efectos negativos de la contaminación, los datos son insuficientes para ser concluyentes. Varios mecanismos patogénicos apoyan el efecto deletéreo y posiblemente fibrosante de los contaminantes del aire. La exposición a la contaminación induce estrés oxidativo, inflamación crónica y acortamiento de los telómeros, todos ellos mecanismos descritos en la fibrogénesis. Sin embargo, se necesitan más estudios en este conjunto de patologías (86).
5.9 Contaminación e Infección por SARS-CoV-2
La posible correlación entre la contaminación del aire y los brotes de COVID-19 se han descrito en la literatura reciente (86-89). Si bien la difusión del SARS-CoV-2 se ha documentado en todos los países y se ha declarado una pandemia (90), todavía se debate sobre la tasa de mortalidad y la gravedad de la neumonía de algunas regiones concretas de los países más afectos, como España, Italia y China.
Al inicio en España, regiones como Barcelona y Madrid aglutinaron más casos severos y muertes en comparación con otras regiones. Entre los factores implicados para su mayor transmisibilidad y severidad se postula que la contaminación del aire podría jugar un papel importante. De hecho, en Italia, los peores brotes de COVID-19 en marzo se reportaron en el valle del Po que aglutina ciudades con los niveles más altos de contaminación de Europa. Por tanto, entre los factores implicados para su mayor transmisibilidad y severidad la contaminación del aire podría jugar un papel importante.
El SARS-CoV-2 se transmite principalmente de persona a persona a través del contacto cercano, a través de gotitas respiratorias de aerosol de menos de 5 μm de diámetro. Además, las interacciones sociales y económicas están involucradas en la dinámica de difusión del COVID-19, particularmente su propagación en la etapa inicial (91,92). Entre los parámetros ambientales, la temperatura, la humedad, la luz solar y el viento parecen influir en la propagación de la COVID-19 (93,94), y la contaminación del aire parecen tener un papel en transmisión aérea de SARS-CoV-2 y la gravedad de COVID-19 (94).
Las exposiciones a corto y largo plazo a los contaminantes del aire ambiental están asociadas con una amplia gama de resultados adversos para la salud (95-105), como tasas de mortalidad más altas, incremento de ingresos hospitalarios y aumento visitas ambulatorias (97,98). Tiene consecuencias marcadamente perjudiciales sobre el asma, la bronquitis, la neumonía y la EPOC (96-100). Además, la contaminación del aire es factor agravante de infecciones víricas respiratorias, como el virus respiratorio sincitial (VRS), influenza A y B, virus influenza tipo 3, neumonía y enfermedades similares a influenza (98-105). El material particulado (PM) aumenta la gravedad de la enfermedad de las infecciones del tracto respiratorio inferior (LRTI) (103). Los estudios relacionados con la epidemia de coronavirus SARS-CoV identificada en noviembre de 2002 en la provincia de Guangdong, en el sur de China, han reportado asociaciones similares (104,105).
Varios autores sugieren que la contaminación del aire exterior, resultante de una combinación de factores como los datos meteorológicos, el nivel de industrialización y la topografía, podría facilitar la propagación de la infección y agravar la severidad de la COVID-19 (86-89, 106-114). Esta asociación se está fortaleciendo gracias a los resultados de los numerosos estudios que respaldan que la exposición crónica a la contaminación del aire podría incidir en una mayor susceptibilidad de los sujetos a la enfermedad COVID-19, lo que facilitaría la propagación generalizada y una mayor letalidad.
Se han postulado diferentes hipótesis para explicar el vínculo entre la contaminación ambiental y la COVID-19. Entre los mecanismos propuestos estarían: (1) el daño del sistema inmune que aumentaría la patogenicidad del SARS-CoV-2 y ensombrecería su pronóstico; (2) la alteración del surfactante por la exposición a las PM unido a la infección por SARS-CoV-2 como acelerador del desarrollo del distrés respiratorio agudo (SDRA); (3) el incremento de la proteína ACE2 ante la exposición a PM2.5, como facilitador de la infección por el virus mediante la mayor expresión de ACE2 (4); el desarrollo acelerado de la tormenta de citoquinas por la exposición a PM; (5) incremento del tiempo, la distancia de transmisión y la infectividad en el aerosol con efecto potenciador; y (6) atenuación de la respuesta al tratamiento anticoagulante tras la exposición a PM (107).
También se ha publicado la primera evidencia preliminar de que el ARN del SARS-CoV-2 puede estar presente en las PM ambientales, lo que sugiere que, en condiciones de estabilidad atmosférica y altas concentraciones de PM, podrían potenciar la persistencia del virus en la atmosfera (108). Varios estudios observacionales reportan una asociación significativa entre las concentraciones ambientales de PM2.5 y PM 10 con la pandemia de COVID-19 en los países más afectados: China, Italia y EE. UU (108-113). Las primeras evidencias sobre la asociación temporal entre la contaminación del aire y COVID-19 se documentaron en China, donde varios estudios encontraron asociaciones temporales significativas entre el aumento de concentración de PM y el recuento de casos confirmados diarios de COVID-19 (110). Esto también se ha confirmado en países como Italia (106, 111, 113, 114). También se han demostrado asociaciones significativas entre la distribución espacial del PM y la tasa se letalidad de COVID-19 (110); siendo sus hallazgos consistentes con estudios previos del SARS (104, 105).
En Italia, el segundo país del mundo donde la infección se propagó significativamente al comienzo de la pandemia, varios trabajos revelan que, en las ciudades con mayor superación de los umbrales de PM, podrían haber existido una difusión acelerada de COVID-19 (89, 94, 110). El aumento de NO2 puede aumentar significativamente el riesgo de infección del tracto respiratorio por SARS-CoV-2 (88). Esto podría deberse a la inducción del NO2 en la expresión de ACE2 (107, 110). Las primeras observaciones informan una asociación entre las concentraciones ambientales de NO2 y la distribución y propagación de la pandemia de COVID-19 en Europa, China y EE. UU (88, 106, 110-114).
En China, se ha revelado una asociación positiva significativa entre NO2 y el recuento de casos de COVID-19 en múltiples ciudades (88, 110). Ogen presentó evidencias sobre la relación entre la exposición al NO2 (incluidos los meses de enero y febrero de 2020) y la letalidad del nuevo coronavirus en los países europeos más afectados (Italia, España, Francia y Alemania) concluyendo que la exposición a largo plazo al NO2 puede ser un contribuyente potencial a la mortalidad causada por el SARS-CoV-2 (114). Las mismas conclusione se obtuvieron en algunos estudios italianos (110,111,113).
En resumen, las evidencias científicas disponibles destacan la importante contribución de la exposición a la contaminación del aire en la propagación y letalidad de la COVID-19. En particular, las PM2.5 y NO2 parecen estar más estrechamente correlacionados con COVID-19. La menor correlación de PM10 con la incidencia y mortalidad de COVID-19 puede deberse a la imposibilidad de que el PM mayor de 5 μm alcance las células alveolares tipo II, donde se encuentra el receptor de entrada celular (ACE2) para el SARS-CoV-2 (107, 110). Sin embargo, las diferencias entre países, como la implementación de diferentes restricciones de confinamiento, etapa de infección, características topográficas, sociodemográficas y socioeconómicas, nivel de contaminación del aire y factores meteorológicos, pueden haber contribuido a obtener algunos hallazgos diferentes. Se necesitan más estudios para caracterizar mejor el papel de la contaminación del aire en la pandemia COVID-19, en particular estudios que consideren las influencias de múltiples contaminantes, para fortalecer las evidencias científicas, útiles para implementar planes de aplicación en pandemia y tratar de prevenir nuevas emergencias sanitarias. La emergencia sanitaria mundial actual pone de manifiesto que la investigación ambiental es un referente fundamental para mejorar el conocimiento sobre enfermedades de infecciosas y de cómo se van a emplear los recursos disponibles para acelerar las acciones encaminadas a implementar políticas ambientales, actuar para reducir la contaminación del aire y desarrollar nuevas intervenciones de planificación urbana.
Conclusiones
La contaminación del aire urbano se reconoce cada vez más como un grave peligro para la salud pública. Cada vez disponemos de más evidencia científica que señala que la contaminación del aire parece ser un factor de riesgo común para el desarrollo de diversas enfermedades pulmonares crónicas, raras o frecuentes, en el período prenatal y postnatal tanto en niños como en adultos. Además, los efectos adversos en el sistema respiratorio se han observado a concentraciones por debajo de los estándares ambientales. La única forma de limitar el impacto de la contaminación del aire en el desarrollo de enfermedades crónicas es mejorar nuestra calidad del aire, mediante estrategias de control y normativas legislativas más estrictas, además de la involucración de toda la sociedad en su conjunto.
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