¿Puede la contaminación del aire causar inflamación? Los científicos están empezando a desentrañar la conexión

La calidad del aire ha sido durante mucho tiempo una preocupación en el sur de Filadelfia (Estados Unidos), donde una refinería de petróleo funcionó durante más de 150 años antes de que una explosión la incendiara en 2019.

Hoy en día, muchas personas en el barrio densamente poblado por personas de bajos ingresos y de minorías tienen asma, cáncer, enfermedades cardiovasculares, artritis reumatoide, diabetes y otras afecciones, "todas las cuales operan a través de un camino inflamatorio", dice Jane Clougherty, epidemióloga ambiental de la Universidad de Drexel en Filadelfia, que está trabajando en un estudio para monitorear la calidad del aire durante el desmontaje de la refinería.

La exposición crónica a la contaminación del aire causa inflamación y aumenta el riesgo de una variedad de problemas de salud, según un gran y creciente número de investigaciones. A medida que más incendios forestales causados por el cambio climático crean humo y las carreteras se llenan de vehículos que usan combustibles fósiles, los científicos están comenzando a desentrañar los detalles de cómo respirar aire lleno de contaminación afecta la capacidad del sistema inmunológico para regular la inflamación.

Los resultados de estos estudios tienen implicaciones tanto para la atención médica como para la política de salud, dicen los expertos, enfatizando la necesidad de regulaciones más estrictas para reducir la contaminación del aire, pautas más claras para proteger a las personas de las exposiciones con alertas sobre cuándo usar mascarillas o permanecer en el interior, y seguir investigando para determinar mejor el daño causado por la contaminación del aire.

"Podemos ver en las noticias todos los días que la contaminación del aire es un gran problema para todos los países", dice Juan C. Hernández, inmunólogo de la Universidad Cooperativa de Colombia en Medellín. "Es muy importante saber cuáles son los efectos reales de estos contaminantes en nuestra salud".

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Aire malo

La contaminación del aire abarca una gama de gases y partículas de diferentes tamaños y composición que pueden provenir de una variedad de fuentes: coches y fábricas que queman combustibles fósiles como el gas natural y el petróleo, y fenómenos naturales como incendios forestales, volcanes y tormentas de arena. Los componentes de la contaminación del aire incluyen dióxido de azufre, ozono, plomo y partículas que se clasifican por tamaño, incluidas PM2,5 y PM10. La quema de combustibles fósiles también emite sustancias químicas tóxicas. Respirar regularmente estos contaminantes puede provocar problemas de salud, según muchos estudios que han relacionado la exposición crónica a la contaminación del aire con enfermedades respiratorias y cardiovasculares, problemas neurológicos, cánceres y muerte prematura.

Vivir con la contaminación puede hacer que las personas sean más vulnerables a las enfermedades infecciosas, posiblemente incluyendo la COVID-19. Múltiples estudios desde 2020 han señalado tasas potencialmente más altas de infección, complicaciones y muerte por COVID en lugares con niveles más altos de contaminación del aire, incluso cuando era temporal. De marzo a diciembre de 2020 en Estados Unidos, según un análisis, hubo unas 20 000 infecciones adicionales por COVID y 750 muertes adicionales en partes de los estados de California, Oregón y Washington que vivieron episodios de humo provocado por los incendios forestales. Los incendios forestales producen muchas partículas pequeñas, llamadas PM2,5 porque son partículas presentes en el aire con un diámetro de 2,5 micras o menos (hay un millón de micras en un metro). La exposición a largo plazo incluso a pequeñas cantidades de PM2,5, según otro estudio, se relacionó con un aumento del 8 por ciento en el riesgo de muerte por COVID.

Respirar aire de mala calidad activa la inflamación, dice Clougherty. Cuando una partícula de contaminación ingresa al cuerpo, se activa el sistema inmunológico, lo que lleva a la producción de citoquinas y otras moléculas que producen inflamación para combatir al invasor. Los virus y otros invasores extraños también causan reacciones inflamatorias, pero a diferencia de los virus, las partículas también pueden alojarse físicamente en los pulmones, donde continúan induciendo la producción de moléculas inflamatorias. La contaminación también puede introducir metales y otras sustancias al torrente sanguíneo, y esos pueden tener efectos tóxicos.

Si bien una exposición única que causa inflamación es un signo de que el cuerpo está haciendo lo que se supone que debe hacer, también puede causar daño. La preocupación es mayor por las exposiciones en curso. "La exposición aguda es mala", dice Clougherty; "apílalos una encima de la anterior, y es peor".

Una respuesta inmune irregular

Aunque los estudios han demostrado que personas con expuestas a diferentes tipos de contaminación del aire durante periodos largo tienen niveles más altos de moléculas inflamatorias que circulan en la sangre, comprender los detalles se ha complicado por la variación natural que ocurre en el sistema inmunológico a diario, dice Clougherty. Si alguien está luchando contra un resfriado, no durmió bien o se siente particularmente estresado, es probable que tenga niveles elevados de moléculas utilizadas para marcar la inflamación, como citoquinas y proteína C reactiva, o PCR.

Para obtener una visión más clara de la interacción entre la contaminación del aire y la inflamación sin todo el ruido que proviene de las fluctuaciones de la vida, Clougherty y sus colegas tomaron muestras de sangre de una cohorte de personas de mediana edad y personas mayores en el área de Pittsburgh (Estados Unidos) que habían tenido diferentes exposiciones a la contaminación del aire. En el laboratorio, pudieron demostrar que las células de personas que previamente habían estado expuestas a PM 2,5 y emisiones de carbono negro durante periodos largos de tiempo producían niveles más altos de ciertas moléculas inflamatorias cuando los investigadores estimulaban una reacción inmune. Provocaron respuestas particularmente fuertes en personas que habían estado respirando partículas que contenían plomo, hierro, manganeso y zinc, metales asociados con las operaciones de fabricación de acero durante mucho tiempo.

Esos resultados sugieren que los sistemas inmunológicos de las personas con exposición crónica a la contaminación del aire podrían estar reaccionando con una respuesta inmune irregular cuando se enfrentan a una amenaza. Esa respuesta inflamatoria podría, a su vez, conducir a enfermedades cardíacas y pulmonares y otros problemas. "Lo que podríamos estar viendo aquí es hiperinflamación", dice Clougherty; "quieres una inflamación suficiente para luchar contra lo que tienes luchar sin que se descontrole".

Las partículas de diferentes tamaños y gases como el ozono entran y se mueven a través de los cuerpos de diferentes maneras, encontraron Hernández y sus colegas en un estudio de 2021. Pero una vez que cualquiera de estas sustancias entra en el tracto respiratorio, la sangre y otros órganos, los efectos se vuelven estratificados e interrelacionados. En sus estudios con animales y con células en experimentos de laboratorio, Hernández ha encontrado que tanto las partículas pequeñas como las grandes, por ejemplo, pueden dañar y matar células en los pulmones a través de procesos inflamatorios. La muerte celular, a su vez, induce más inflamación. A medida que se acumulan daños, los contaminantes y la inflamación, aumentan los riesgos de enfermedades crónicas e infecciones respiratorias al comprometer la respuesta inmune.

Los científicos ahora están utilizando tecnologías avanzadas conocidas como "ómicas", así como la secuenciación de genes de próxima generación, para observar la actividad de cientos de genes a la vez. Ese trabajo les está ayudando a comprender las moléculas exactas involucradas en la progresión de la exposición a la contaminación del aire a la inflamación, y cómo esas moléculas interactúan entre sí, dice Hernández. El trabajo podría eventualmente conducir a medicamentos que podrían interrumpir el proceso y proteger los pulmones.

Personas distintas, efectos diferentes

El impacto de la contaminación del aire en la salud es una cuestión de equidad, agrega Clougherty. En los Estados Unidos, las personas de color y las personas de bajos ingresos tienen más probabilidades de vivir y trabajar cerca de carreteras y áreas industriales, a menudo porque los costos son más bajos. Pero los niveles de contaminación del aire son más altos. Los mismos grupos también experimentan tasas más altas de enfermedades como la diabetes que exacerban los ataques a sus sistemas inmunológicos, y enfrentan barreras sistémicas contra actividades que reducen la inflamación, como el ejercicio, el sueño y una buena dieta.

La investigación que Clougherty y sus colegas realizaron hace más de 15 años con cientos de niños en Boston encontraron que las situaciones de riesgo de exclusión social magnifican el vínculo conocido entre la contaminación del aire relacionada con el tráfico y el asma en los niños. Entre los niños que viven con los mismos niveles de dióxido de nitrógeno, un gas emitido por la quema de combustibles fósiles, solo aquellos que habían estado expuestos a la violencia tuvieron un aumento en los diagnósticos de asma, lo que sugiere que sus sistemas inmunológicos se vieron comprometidos por el estrés, haciéndolos más vulnerables a los efectos de la contaminación del aire. Desde entonces, ha replicado el patrón en ratas y está investigando cómo los factores estresantes crónicos también podrían empeorar los efectos de la contaminación del aire en otras enfermedades.

Abordar temas como la violencia junto con los esfuerzos para reducir la contaminación del aire podría retroalimentarse para aliviar las consecuencias para la salud de ambos, dice. "Reducir uno u otro nos da más palancas políticas con las que poder mejorar la salud pública y el bienestar", dice Clougherty; "y abordar ambos nos daría un beneficio óptimo".

También se necesita una acción política para reducir la fuente del problema, dice Clougherty. Ella estaba en un panel de expertos que compiló investigaciones para la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, que está revisando sus estándares para el nivel de seguridad de las partículas finas en el aire. Según los últimos datos, dice, la agencia podría terminar reduciéndolos.

La contaminación del aire es un problema global, y todos compartimos el mismo aire, dice Hernández. Al documentar los efectos del problema, espera que los legisladores de todo el mundo tomen nota de cómo la contaminación del aire está afectando la inflamación, la salud y la vida en nuestro planeta. "El mejor camino es el más difícil: mostrar a los responsables políticos las consecuencias de esta contaminación", dice; "no solo para la salud humana sino también para la salud del medio ambiente y la salud de los animales".