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Revista médica de Chile

versión impresa ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile v.137 n.9 Santiago sep. 2009

http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872009000900013 

Rev Méd Chile 2009; 137: 1217-1224

 

Daño cardiovascular por material particulado del aire. Puesta al día 2008

 

Association between air pollution and cardiovascular risk

 

Oscar Román A1, María José Prieto C2, Pedro Mancilla F2, Pedro Astudillo O2, Ana María Dussaubat A1, Carolina Miguel W1, Jennifer Lara M1.

1Servicio Cardiovascular, Hospital Clínico San Borja Arriarán, Chile. 2Unidad de Salud Respiratoria, Ministerio de Salud, Chile.

Correspondencia a:


A clear cut relationship between particulate matter air contamination and the mortality and morbidity due to respiratory disease has been observed in the last decades. However there is also a relationship between air pollution and cardiovascular diseases. In big cities, a big or small particle concentration increase of 10 ¡xg/m3 is associated with a significantly higher risk of ischemic heart disease and myocardial infarction, both when acute or chronic exposures are considered. The risk is higher for small particles. Similar risk increases are observed in patients with hypertension, stroke or severe arrhythmias. This association is independent of environmental distracters such as weather, temperature or humidity and of classical cardiovascular risk factors such as age, diabetes, dyslipidemia and obesity. Physicians should be aware of the problem and explain their patients the increased risk that they are facing due to air pollution (Rev Méd Chile 2009; 137: 1217-24).

(Key words: Air pollution; Cardiovascular diseases; Risk factors)


 

Desde la década de 1990-99 varios estudios epidemiológicos y observacionales han comunicado una asociación entre la contaminación atmosférica, debida a partículas y gases, y la incidencia de enfermedades cardiovasculares1-4. Esta asociación determina mayor morbilidad y mortalidad cardiovascular1,4-6

Dado que la contaminación atmosférica por partículas en la ciudad de Santiago y otras ciudades del país ha adquirido gran relevancia como problema de Salud Pública en los últimos años, se hace necesario revisar y poner al día la información y evidencia científica respecto a su efecto sobre las enfermedades cardiovasculares, en la misma forma que el equipo ministerial y los especialistas lo han realizado respecto a las enfermedades respiratorias7,8.

En la actualidad los contaminantes atmosféricos están constituidos por partículas de diámetro variable, las grandes de ≤ 10 micrometros (µm) o MP10 y las pequeñas ≤ 2,5 µm o PM2,5 y por gases, que incluyen el CO (monóxido de carbono), N02 (oxido nitroso), S02 (anhídrido sulfuroso) y O, (ozono)1,9.

En esta revisión nos referiremos principalmente a los efectos del material particulado y no al de los gases, por cuanto aquél ha sido más estudiado en la literatura. Ello no significa que los gases tengan menor acción deletérea, la que será revisada posteriormente.

Epidemiología

A pesar de los esfuerzos realizados desde los episodios históricos de exceso de contaminación atmosférica ocurridos en el valle del Mosa en 193010 y en Londres en 19529, ella se asocia a exceso de morbilidad y mortalidad respiratoria y cardiaca en numerosas ciudades del mundo3'4,9.

El impacto producido por las partículas depende del tipo de éstas y de condiciones ambientales, como la topografía regional, clima, temperatura, régimen de lluvias, fuentes de emisión y composición química1,4.

En el mundo se estima en 1,4% la mortalidad global asociada a la contaminación atmosférica y existe evidencia consistente que el nivel de MP10 se asocia con la frecuencia de muertes de todas las causas, especialmente respiratorias y cardiacas. Este efecto se ha comprobado en experiencias con elevadas cifras de población11,12. Además, esta relación no es influida por la existencia de otras variables ni por la duración de los períodos de exposición11.

Se ha observado además que por cada aumento en 10 µg/m3 de MP10 se incrementa la frecuencia de muertes por todas las causas en 1% y las cardiovasculares y respiratorias en promedio en 0,4% en Europa y 7% en USA4,11-13.

Desde el punto de vista del efecto en la salud, debe distinguirse dos tipos de daños de la contaminación: agudos, por cortos períodos y crónicos por exposición permanente o de largo plazo9.

1. Exposición aguda. Algunos estudios epidemiológicos han registrado el efecto inmediato de la polución sobre la mortalidad cardiovascular (C-V), estableciendo día a día la correlación entre las variaciones de la concentración de partículas y la frecuencia de enfermedades y muertes. Han utilizado el método cruzado (cross over) en el que el sujeto expuesto se compara contra sí mismo en cuanto a la concentración de las partículas, eliminando así distractores como temperatura ambiental y gases. En esos estudios, el período de riesgo o peligroso se define como el lapso de tiempo promedio en el que se produce el evento agudo, y ese período se compara con otros lapsos de tiempo con diferentes concentraciones de partículas en el mismo sujeto9.

Con esta metodología se ha observado que la asociación entre infarto miocárdico y polución del aire exterior es mayor en los estudios cruzados que en los que utilizan el análisis de series de tiempo, lo que puede deberse a un mejor control de los distractores, como la estación del año y las variaciones de temperatura14. Sin embargo, es preciso reconocer que el efecto agudo sobre la mortalidad se relaciona también con la estacionali-dad y la temperatura exterior, aun en climas templados9.

Aunque retrospectivo, un estudio relevante del efecto agudo de la exposición a partículas sobre el riesgo de enfermedad isquémica coronaria, es el de Pope y col15 quienes estudiaron 12.865 pacientes a los que se les había practicado coronariogra-fía, cuyos hallazgos se compararon con el registro de contaminación por partículas durante 12 años en Utah, Estados Unidos de Norteamérica (USA). Observaron que el riesgo de presentar un evento coronario agudo aumentaba significativamente con la exposición diaria a MP10 y MP2,5 y que la asociación era más fuerte cuando los eventos C-V se correlacionaban con los aumentos de concentración de partículas en el día previo o en el mismo día, lo que sugiere que el cuadro clínico instalado en personas con hallazgos coronariográ-ficos definidos, tiene una respuesta muy inmediata (Figura 1). También comprobaron que el aumento del riesgo coronario se asociaba intensamente a la exposición a partículas MP2,5 más que a MPjq15. El estudio concluyó que el incremento en 10 µg/m3 del material particulado aumentó el riesgo de evento coronario agudo en 4,5% y que éste era mayor en los sujetos que ya tenían daño coronario gráfico demostrable15.

La asociación entre contaminación y eventos coronarios ha sido observada también por otros estudios en Europa y USA15-16.

Figura 1. Porcentaje de aumento del riesgo relativo de isquemia e infarto miocárdico por contaminación de partículas MP1Q y MP2, 5 según el día previo conjuntamente con el mismo día y los 3 posteriores a la aparición del cuadro clínico.

2. Efecto crónico. Los estudios a largo plazo se refieren a cohortes seguidas por varios años. Así, en el estudio de Harvard en 6 ciudades de USA3, con una cohorte de 8.000 adultos seguidos por 16 años, se comparó la tasa de muertes, ajustada por las variables distractoras de una ciudad más contaminada, con tasas de otras ciudades menos contaminadas. La ciudad más contaminada presentó una tasa de riesgo relativo de 26%, cambio que fue significativo. En ese estudio, las enfermedades cardiovasculares constituyeron la categoría con mayor frecuencia de muertes y las partículas MP2 c fueron las más fuertemente asociadas con la mortalidad3.

El estudio en 20 ciudades de USA durante 7 años mostró en forma consistente que el nivel de la concentración de MP10 se asoció a 0,68% de aumento de la mortalidad por enfermedades cardiovasculares por cada incremento de 10 µg / m3 del nivel de MP10n.

En el proyecto de estudio europeo en 12 ciudades (Air Pollution and Health: European Approach (APHEA), la tasa de muertes aumentó 0,4% por cada 10 µg/m3 de elevación de la concentración de MP1017. Pope y col12,18, en cerca de 500.000 adultos seguidos por 16 años, observaron que la concentración promedio por año de MP2,5 se asociaba a la mortalidad cardiovascular de tal forma que por cada 10 µg/m3 de incremento se elevaba el riesgo relativo de muerte por enfermedad coronaria en 18%. También aumentaba el riesgo relativo de arritmias, paro cardiaco e insuficiencia cardiaca, en porcentajes ligeramente inferiores.

Mecanismos fisiopatológicos

Los mecanismos que determinan los efectos agudos o crónicos de la contaminación ambiental sobre el sistema arterial no han sido aún completamente aclarados. Sin embargo, los pulmones, como puerta de entrada, juegan un rol importante. Los elementos contaminantes pueden presentar varios mecanismos potenciales de daño pulmonar y cardiovascular, directo e indirecto. Habría dos mecanismos de acción fisiopatológica: a) Los contaminantes ambientales, como gases reactivos o partículas capaces de desintegrarse, especialmente las pequeñas o MP2,5, determinan una inflamación pulmonar. Ello conduce a un proceso sistémico que involucra a la médula ósea, determinando allí la liberación de células progenitoras pluripotenciales que identifican el tejido lesionado y determinan la diferenciación en células efectoras como eosi-nófilos, basófilos, mast-cells y linfocitos19. Estas pueden provocar una reacción inflamatoria no sólo a nivel de las vías aéreas y el endotelio pulmonar sino también en el endotelio de los vasos de los diversos órganos blanco del sistema cardiovascular. A esas células inflamatorias se agregan, a nivel local, citoquinas y enzimas protrombóticas que inducen daño del endotelio vascular. De esta forma puede iniciarse o incrementarse el compromiso ateroes-clerótico en los órganos blanco del sistema circulatorio, como corazón, encéfalo, riñones y grandes arterias14,15,18,19. Por ello, el individuo con factores de riesgo C-V o con lesiones arteriales ya establecidas puede tener mayor probabilidad de sufrir eventos coronarios13. Jalil y col, en nuestro medio, al estudiar comparativamente sujetos con y sin cardiopa-tía coronaria, observaron que en los primeros la contaminación ambiental por partículas en Santiago favorece la proinflamación, la hemo-concentración y estimula mecanismos favorecedores de la trombosis, como el aumento de la viscosidad sanguínea y de las plaquetas, a diferencia de los sujetos sin cardiopatía20. Otros autores han señalado que el estrés oxidativo inducido por la inhalación de contaminantes puede producir un proceso inflamatorio capaz de originar o activar la disfunción endotelial y acelerar la ateroesclerosis21,22 (Figura 2).

b)Otro mecanismo propuesto como causante del daño C-V es una alteración del control del sistema autónomo, debido a la excitación de reflejos pulmonares que llevan a una disminución del tono vagal, con aumento de la frecuencia cardiaca y disminución de la variabilidad de ella medida por registro ambulatorio Holier9'20'23. Estos cambios pueden llevar a la producción de arritmias y también paro cardiaco y muerte9 (Figura 3).

Eventos cardiovasculares observados

Son varias las patologías cardiovasculares susceptibles frente a la contaminación atmosférica. Las describiremos sucesivamente. 1. Eventos coronarios agudos e infarto miocárdi-co. Con una casuística importante (12.800 pacientes con coronariografía contemporánea) Pope y col15 observaron que un incremento de la concentración de MP2,5 de 10 µg/m3 determina un aumento del riesgo de angina inestable e infarto agudo miocárdico en porcentajes significativos (>4,5%) cuando se trata de exposiciones agudas. El riesgo relativo es mayor en los casos con coronariografías positivas (con obstrucciones críticas o importantes) y el riesgo es menor si las coronarias no están obstruidas. En exposición crónica a partículas pequeñas (MP2 A los mismos autores han demostrado un aumento del riesgo de muerte por enfermedad isquémica cardiaca de 18% frente a cada aumento de 10 µg/m3 de la concentración de partículas18.

Figura 2. Esquema de la alteración fisiopatológica de las arterias coronarias determinada por contaminación atmosférica por partículas.

Figura 3. Esquema del compromiso del sistema autónomo producido por contaminación atmosférica por partículas.

2.    Hipertensión arterial y crisis hipertensiva. En 5.112 sujetos entre 45 y 84 años de edad, sin enfermedad cardiovascular, incluidos en un estudio multi-étnico de arterieesclerosis en USA, se observó que un aumento de 10 µg/m3 de MP2,5 durante un mes se asoció a un aumento significativo de la presión arterial (PA) sistólica (promedio + 1 mmHg) y de la presión de pulso (+1,12 mmHg). Los cambios fueron menores y no significativos para la PA diastólica y la media. Los autores sugieren que podría existir un cambio en alza de la regulación de la presión arterial24.

3.   Accidente cerebro vascular. En la ciudad de Kaohsiung de Taiwan, en un estudio cruzado, caso a caso, se observó que las hospitalizaciones por infarto y hemorragia cerebrales eran mayores por cada 25% de aumento de la concentración de MP10 y de N02. El riesgo de accidente hemorrágico fue de 54% y de trombosis de 56%, ambos significativos. Lo interesante del estudio es que los cambios se produjeron en tiempo templado, con temperaturas promedio de 20eC9.

4.   Arritmias. En exposición crónica a MP2,5, el estudio de Pope y col18 mostró que el riesgo de arritmia y mortalidad por paro cardiaco aumentó 13% por cada incremento de 10 µg/ m3 de la concentración de partículas. En Brasil, Santos y col25 evaluaron en forma seriada las hospitalizaciones debidas a arritmias y observaron que los aumentos de 22 µg/m3 de la concentración de MP10 se correlacionaban con aumento de 6,7% de hospitalizaciones por arritmias.

Se ha sugerido que la respuesta cardiovascular por la contaminación del aire, expresada como estrés, es consecuencia de la interacción entre el sistema autonómico, el estado del miocardio y la vulnerabilidad de éste, lo que puede llevar a respuestas arritmogénicas o de tipo isquémico. El ECG da información valiosa sobre el comportamiento y el estado del miocardio, especialmente en relación a los cambios del segmento ST y a los inducidos por la influencia del sistema autónomo26. Cambios del sistema autonómico. Se ha observado que el control autonómico cardiaco se altera con la contaminación por partículas. Los incrementos de MP10 se asocian a aumentos de la frecuencia cardiaca y a reducción de la variabilidad de ella, revelada ésta por disminución de la desviación estándar de los intervalos RR. Estos cambios son comparativamente más significativos en los pacientes coronarios que en los normales20,27. Se ha observado además que con exposición a MP2,5 se produce una marcada disminución del componente de alta frecuencia de la variabilidad de la frecuencia cardiaca en adultos mayores y que los hipertensos son los más susceptibles a dicho efecto 28. Estos cambios pueden asociarse a arritmias potencialmente fatales en pacientes de alto riesgo, como aquellos con desfibrilador im-plantable20,22.

Factores de riesgo

En relación a la población general, los efectos agudos de la polución en el sistema cardiovascular han sido más significativos en los sujetos sobre 50 años15. En cuanto al sexo, las mujeres son igualmente susceptibles que los hombres, como revela el estudio de Seattle29 realizado en 65.800 mujeres posmenopáusicas, que mostró que cada incremento de 10 µg/m3 del nivel de MP2,5 se asociaba a un aumento del riesgo de eventos CV en 24% y del riesgo de muertes, en 76%. Se trató de un estudio ajustado por edad, raza, educación, ingreso, masa corporal, hábito de fumar y presencia de diabetes, hipertensión y dislipidemia29.

En el estudio de Pope15, la exposición aguda a partículas pequeñas y grandes fue capaz de gatillar eventos isquémicos agudos, independientemente de los otros factores de riesgo coronario como edad, sexo, cigarrillo, masa corporal, diabetes, hipertensión u otra enfermedad crónica subyacente.

El mayor factor de riesgo reconocido en la enfermedad isquémica cardiaca es la presencia de por lo menos un vaso coronario afectado con más de 70% de obstrucción, en tanto que el riesgo es menor o ausente en personas con coronarias normales9,15,18.

Resultados con la reducción de la contaminación

El efecto de la reducción de la contaminación por partículas sobre la morbimortalidad C-V no ha sido estudiado suficientemente. El estudio más importante ha sido el de Laden y col30, que observó durante 8 años 6 ciudades de USA3. La reducción significativa de los incrementos de MP2,- se asoció a reducción de 28% del riesgo de muertes C-V. Es preciso esperar o realizar nuevos estudios al respecto.

Discusión

Hemos revisado los estudios más recientes que han demostrado una significativa correlación entre los niveles de contaminación por partículas y los principales eventos C-V, en especial el síndrome coronario agudo y el infarto miocárdico. Esta evidencia científica plantea que la contaminación atmosférica puede constituir un nuevo factor de riesgo de las enfermedades C-V. Ello no significa minimizar el rol clásico de los factores de riesgo reconocidos por largos años, sino reconocer un nuevo factor en las ciudades con alta contaminación.

La información científica aportada ha determinado que la contaminación por partículas es un factor desencadenante de eventos C-V por sí misma. Sin embargo, los otros contaminantes atmosféricos, como gases, actúan con las partículas asociadamente1,7'18,22. Los estudios revisados se refieren a la contaminación ambiental extrado-miciliaria, pero no puede desconocerse que también actúan factores similares intradomiciliarios. Elementos de calefacción como: carbón, leña y el cigarrillo pueden ser factores concomitantes o aceleradores del daño C-V, especialmente en los sectores nacionales de extrema pobreza31.

El conocimiento actual sobre el efecto de la contaminación en la salud CV, como se menciona previamente involucra a un número importante de sustancias, tanto partículas como gases. La literatura es extensa en relación al material particulado por lo que hemos hecho una revisión principalmente en relación a éste. Ello no significa que los gases sean menos importantes con relación al efecto CV, lo que amerita una revisión posterior. Por otro lado, el sector salud en los últimos años ha ampliado la red de vigilancia de contaminación a distintas regiones del país y su data revela aumento significativo de las concentraciones de partículas32. Ello obliga a planificar en forma urgente las medidas de descontaminación en las respectivas regiones según la legislación vigente en Chile. En el estudio de Harvard de las 6 ciudades se ha logrado demostrar que con medidas de control que disminuyan la concentración de partículas extramurales se logra disminución de la mortalidad30.

Los médicos y especialmente el equipo de salud de la atención primaria tienen una responsabilidad importante en despertar la preocupación por las condiciones ambientales que ponen en riesgo la salud, especialmente en los sujetos más susceptibles, como son los coronarios. Estos conocimientos deben obligar a establecer medidas de limitación al ejercicio físico en los períodos de alta contaminación, especialmente en las personas con riesgo C-V.

Deben hacerse los mayores esfuerzos para reducir con decisión el problema mediante medidas administrativas y legales que, en el caso de la concentración de partículas, determinen controlar significativamente el MP2,5 , que es el más deletéreo.

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Recibido el 21 de agosto, 2008. Aceptado el 8 de julio, 2009


Correspondencia:

Dr. Osear Román Alemany. Huelen 154 Depto Ne2. Providencia, Santiago.

 

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