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Green-Zones.eu › Medioambiente & Salud › Contaminación del aire

La contaminación del aire - la gigantesca tarea de la medicina moderna

Desde el comienzo del desarrollo técnico, los efectos sobre los seres humanos y el medio ambiente no siempre han sido exclusivamente positivos. Desde la catastrófica calidad del agua en el Rin en los años sesenta, causada por las aguas residuales industriales, hasta la capa de ozono atacada por los CFC en los años ochenta, los efectos de la contaminación atmosférica han cobrado cada vez más importancia en el último decenio. Desde 2008, los efectos de las partículas y los óxidos de nitrógeno, así como de otras sustancias nocivas en el aire, han pasado a ser una parte importante de la legislación europea, sobre todo como resultado de la Directiva 2008/50/CE de la UE sobre la calidad del aire, y ahora son cada vez más el centro de atención de la investigación médica. Y los resultados hacen que te sientes y te des cuenta. Después de todo, la lista de sufrimientos causados por la contaminación del aire es cada vez más larga. Además de las enfermedades respiratorias, que son obvias cuando se respira mal aire, se detectan cada vez más daños en órganos importantes como el corazón y el cerebro, pero también en los órganos sensoriales. Además, los problemas mentales y psicológicos como la depresión también son atribuibles a la contaminación del aire.

 

Alrededor del 55% de la población mundial vive en las ciudades y está permanentemente expuesta a una mala calidad del aire. Aunque los efectos de la contaminación atmosférica en Europa ya se han reducido enormemente en los últimos decenios (22 ), el impacto de las partículas en la salud humana es enorme. El proyecto "Carga Global de la Enfermedad", que cuantifica las enfermedades y las muertes, estima que la contaminación atmosférica, con unos 4,2 millones de muertes en todo el mundo, es la quinta causa de muerte prematura (2). La Agencia Europea del Medio Ambiente identifica la contaminación atmosférica como el mayor riesgo para la salud causado por factores ambientales, lo que provocará alrededor de 400 000 muertes prematuras en Europa en 2018 (22). Durante este período, los valores límite establecidos por la UE se superaron con frecuencia. Por ejemplo, en 2016-2018, entre el 4 y el 8% de la población vivía en zonas en las que se superaba el valor límite de la UE para las PM2,5. El valor límite de la OMS, hasta el cual las PM2,5 no se consideran perjudiciales para la salud, es significativamente más alto que el límite legal de la UE, de modo que hasta un 74-78 % de la población de la UE vivía en zonas en las que se superaba el valor límite (22).

 

Las sustancias nocivas se liberan en el aire principalmente a través de procesos de combustión en el transporte de pasajeros y mercancías, pero también en la industria, la agricultura y los hogares. Estos procesos producen materia particulada primaria, como las partículas metálicas, que se liberan directamente en el aire desde la fuente, y materia particulada secundaria, que se produce en el aire a partir de precursores gaseosos como el nitrógeno. El tamaño de las partículas se utiliza para clasificar la materia particulada en categorías: por ejemplo, el PM10 corresponde a la materia particulada con un diámetro de 10µm o menos (1). Cuando se inhala, las partículas entran en los pulmones a través de las vías respiratorias. Cuanto más pequeñas son las partículas, como PM2.5 o PM0.1, más lejos pueden penetrar las partículas y así llegar a los alvéolos y al tejido pulmonar o incluso entrar en el flujo sanguíneo. Desde aquí pueden alcanzar y dañar directamente casi todas las células del cuerpo.

La Agencia Europea del Medio Ambiente enumera el cáncer de pulmón (17%), las enfermedades coronarias, es decir, el suministro insuficiente de oxígeno al corazón (12%), los accidentes cerebrovasculares (11%) y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) (3%) como las principales causas de muerte prematura relacionadas con la contaminación del aire (22). El PM2,5 en particular se ha relacionado con las enfermedades cardiovasculares a través de varios mecanismos. Entre ellas figuran la disfunción del endotelio, la barrera entre la sangre y los tejidos, la vasoconstricción, la hipertensión arterial, la inflamación sistémica y el estrés oxidativo causado por los radicales libres (3).

Ya en el desarrollo de la infancia, las partículas PM2.5 pueden perjudicar el desarrollo de los bronquios y limitar así la función pulmonar posterior (2) Además, las partículas inhaladas en los pulmones pueden debilitar el sistema inmunológico inhibiendo las células carroñeras. Investigadores de la Universidad de Cambridge descubrieron que las células carroñeras ya no pueden absorber y digerir el arsénico, el estaño, el antimonio y el vanadio, las bacterias y otros cuerpos extraños en presencia de metales presentes en las partículas de materia como el hierro y el cobre, pero también el arsénico, el estaño, el antimonio y el vanadio. Además, bajo la influencia de las partículas, los macrófagos emitieron mayores cantidades de sustancias inflamatorias mensajeras que pueden desencadenar enfermedades inflamatorias como la bronquitis y la neumonía (4). Las partículas también pueden alterar el equilibrio de los diferentes tipos de glóbulos blancos y, por lo tanto, promover el asma (2).

Los investigadores de la Universidad de Versalles St-Quentin-en-Yvelines también descubrieron que los síntomas de la rinitis, es decir, una nariz obstruida o tapada sin la apariencia de un resfriado, se veían agravados por el polvo fino. El PM10 en particular desencadenó una intensificación de los síntomas, pero el PM2,5 y el dióxido de nitrógeno (NO2) también provocaron un aumento de los síntomas. El presunto mecanismo que desencadena esta intensificación es, una vez más, un aumento de la inflamación en las vías respiratorias, así como del estrés oxidativo, es decir, de los radicales libres que pueden dañar las células (5).

 

En el corazón, la materia particulada perjudica la función de las mitocondrias, según los resultados de la investigación de la Universidad de Lancaster. Las mitocondrias son componentes de las células humanas, también conocidas como las centrales de energía de las células. Producen la molécula ATP, que actúa como proveedor de energía. En el corazón, esta energía se utiliza, entre otras cosas, para la contracción de las cámaras del corazón, que bombean sangre y por lo tanto oxígeno fresco a través del cuerpo. Los investigadores descubrieron que las partículas dañaban principalmente las membranas de las mitocondrias y hacían que las células produjeran más proteínas de estrés (6).

Los investigadores también han encontrado cantidades considerables de material particulado en el cerebro y lo han examinado para determinar sus efectos allí. Por ejemplo, investigadores de la Universidad de Lancester encontraron nanopartículas de magnetita en el tejido cerebral. Estas partículas magnéticas forman radicales libres y ya se han relacionado con la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas. Debido a la forma altamente redondeada y pulida de las partículas, los investigadores pudieron atribuir su origen a los motores de combustión y a la fricción de los frenos, ya que el calor generado en este proceso crea partículas casi esféricas. El tamaño enormemente pequeño de estas partículas (en su mayoría inferiores a 200 nanómetros) también les permitió entrar en el cerebro directamente a través de la barrera hematoencefálica después de la inhalación (7).

Al igual que el cerebro, las partículas pueden tener efectos neurodegenerativos en otros órganos. En un estudio realizado por el Instituto Nacional de Investigaciones Sanitarias de Londres se ha comprobado que incluso un riesgo para la vista puede atribuirse a la contaminación del aire. Así pues, las personas expuestas a niveles elevados de partículas PM2,5 tenían más probabilidades de desarrollar glaucoma. Esta enfermedad irreversible daña el nervio óptico y es la causa más común de ceguera en todo el mundo, afectando a unos 60 millones de personas. Los investigadores no pudieron relacionar un cambio en la presión ocular de los pacientes, que a menudo se identifica como la causa del glaucoma, con las partículas de materia. Por lo tanto, los investigadores asumen que los efectos neurotóxicos como el estrés oxidativo y la inflamación y los cambios vasculares asociados podrían ser la causa del glaucoma (8).

Por lo tanto, las partículas pueden causar enormes daños físicos. Sin embargo, los resultados de la investigación van mucho más allá y también han vinculado la materia particulada a diversas enfermedades mentales y psicológicas.

Especialmente los niños y los adultos jóvenes se ven enormemente afectados por la contaminación del aire durante el desarrollo del cerebro. También en este caso, los investigadores suponen que los procesos neurotóxicos desencadenados por las partículas son el detonante y pueden causar trastornos de aprendizaje y desarrollo, por ejemplo. Una investigación en Barcelona mostró que los niños que estudiaron en escuelas con altos niveles de contaminación atmosférica mostraron un desarrollo cognitivo reducido en varias áreas de la memoria. La memoria de trabajo de estos niños, que es importante para aprender a leer, escribir y hacer aritmética, se vio así afectada. Su falta de atención también aumentó (9). Una investigación de la Universidad de Cincinnati demostró que los niños que habían vivido en calles muy transitadas en su primer año de vida tenían un volumen 4% menor de materia gris en sus cerebros cuando tenían 12 años. La materia gris se asocia con la memoria pero también con el aprendizaje de idiomas. Las áreas del cerebro que realizan tareas sensomotoras y el sistema límbico, que es parcialmente responsable de las emociones, también eran significativamente más pequeñas que las de los niños cuyo desarrollo en la primera infancia tenía lugar en las zonas rurales (10).

Otros estudios han encontrado incluso vínculos entre la contaminación del aire y trastornos mentales como la esquizofrenia. Ya se ha demostrado que la inflamación, por ejemplo del sistema nervioso central, puede desencadenar trastornos mentales (11). Por eso los investigadores creen que la materia particulada, que puede causar tal inflamación, es una posible causa de problemas de salud mental. Las investigaciones de la Universidad de Umeå, en Suecia, han demostrado que los niños y los jóvenes sufren más trastornos mentales cuando se exponen a una mayor contaminación del aire. Un aumento de 10 µg/m3 de NO2 llevó a un 9% de aumento de las enfermedades mentales. Para las partículas (PM2.5 y PM10) el cambio fue algo menor, un 4%. (12). Las investigaciones realizadas en el hospicio infantil de Cincinnati también demostraron que las enfermedades mentales como la ansiedad, la esquizofrenia y la depresión, e incluso los pensamientos suicidas, eran más frecuentes cuando los niños se exponían a una mayor contaminación del aire (13). Las mujeres embarazadas que estuvieron expuestas a altos niveles de contaminación atmosférica poco antes o durante el parto tuvieron aún más probabilidades de dar a luz a niños con autismo o con un trastorno del espectro autista (14).

También en los adultos, los trastornos de concentración, pero también las enfermedades graves como la enfermedad de Alzheimer (21) y la demencia se han asociado con una mala calidad del aire.  Los investigadores de la Universidad Pedagógica de Beijing descubrieron que la contaminación del aire puede reducir significativamente las capacidades cognitivas de los adultos. En particular, las personas mayores mostraron un deterioro comparable a la reducción de un año de escolaridad (15). Un experimento de la Universidad de Maastricht demostró que los jugadores de ajedrez cometían errores de concentración con mucha más frecuencia cuando aumentaba la concentración de partículas. La probabilidad de cometer un error aumentó así en un 26% entero con un aumento de 10 µg/m3 de materia particulada PM2.5 (16). Los estudios realizados en Londres demostraron que las personas que vivían en zonas con concentraciones de NO2 superiores a 41,5 µg/m3 corrían un riesgo significativamente mayor de desarrollar demencia que las personas que vivían en zonas con menos de 31,9 µg/m3 de NO2 (17).

Perspectivas de la investigación

El vínculo causal directo entre la contaminación del aire y las enfermedades sigue siendo difícil de establecer, a pesar del aumento de las investigaciones. Ello se debe principalmente a que los procesos son difíciles de observar in vivo, es decir, en el tejido vivo afectado, durante largos períodos de tiempo y a que las investigaciones suelen realizarse en condiciones de laboratorio. Así pues, aunque los efectos de las partículas pueden estudiarse directamente en el tejido, sigue siendo difícil atribuir inequívocamente a la contaminación atmosférica enfermedades como las pulmonares o cardiovasculares e identificarla como la causa principal (8, 11, 17, 20). Esto se debe principalmente al hecho de que las predisposiciones genéticas y los factores ambientales, como el estilo de vida y la nutrición o el estrés, influyen en el sufrimiento de los afectados. Por lo tanto, es difícil obtener cifras exactas sobre las consecuencias de la contaminación del aire y, por lo general, sólo hay estimaciones tanto de enfermedades como de muertes (2, 19).

 

No obstante, como se describe aquí, se ha investigado claramente que la materia particulada tiene un efecto tóxico en las células a través de diversos mecanismos, destruyendo sus membranas y alentándolas a producir una amplia variedad de sustancias. Por lo tanto, está claramente vinculada a diversas enfermedades. Además, los proyectos de investigación empírica aquí descritos muestran una incidencia significativamente mayor de diversas enfermedades en las poblaciones expuestas a altos niveles de contaminación atmosférica.

Las instituciones de investigación han comenzado incluso a investigar los efectos de las partículas en otros organismos vivos. Los resultados no son sorprendentes: lo que es dañino para los humanos también pone en peligro a otros organismos. Por ejemplo, el aumento de la mortalidad de las abejas se ha vinculado ahora a la mala calidad del aire (18). Así, las partículas no sólo podrían tener un efecto directo en nuestra salud, sino que también podrían influir indirectamente en factores de nuestra vida, como nuestra dieta. Hasta dónde se extiende esta influencia es una cuestión para la investigación. En cualquier caso, ya está claro que, debido a la gama de enfermedades y dolencias, tanto físicas como mentales, y al enorme número de personas expuestas diariamente a una mala calidad del aire, la contaminación del aire parece ser la tarea gigantesca de la medicina moderna.

Fuentes
  1. Umwelt Bundesamt (2020). Feinstaub. www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe/feinstaub
  2. D. E. Schraufnagel, et al. (2019). Air Pollution and Noncommunicable Diseases
  3. R.D. Brook, et al. (2010). Particulate Matter Air Pollution and Cardiovascular Disease
  4. L. Selley, et al. (2019). Brake dust exposure exacerbates inflammation and transiently compromises phagocytosis in macrophages.
  5. E. Burte, et al. (2019). Long-term air pollution exposure is associated with increased severity of rhinitis in 2 European cohorts.
  6. B.A. Maher, et al. (2020). Iron-rich air pollution nanoparticles: An unrecognised environmental risk factor for myocardial mitochondrial dysfunction and cardiac oxidative stress
  7. B.A. Maher, et al. (2016). Magnetite pollution nanoparticles in the human brain.
  8. S.Y.L. Shua, et al. (2019). The Relationship Between Ambient Atmospheric Fine Particulate Matter (PM2.5) and Glaucoma in a Large Community Cohort.
  9. J. Sunyer, et al. (2015). Association between Traffic-Related Air Pollution in Schools and Cognitive Development in Primary School Children: A Prospective Cohort Study
  10. T. Beckwith, et al. (2020) Reduced gray matter volume and cortical thickness associated with traffic-related air pollution in a longitudinally studied pediatric cohort.
  11. A. Kewalramani, et al. (2008). Asthma and Mood Disorders.
  12. A. Oudin et al. (2016). Association between neighbourhood air pollution concentrations and dispensed medication for psychiatric disorders in a large longitudinal cohort of Swedish children and adolescents.
  13. C. Brokamp (2019). Pediatric Psychiatric Emergency Department Utilization and Fine Particulate Matter: A Case-Crossover Study
  14. A.L. Roberts et al. (2013). Perinatal Air Pollutant Exposures and Autism Spectrum Disorder in the Children of Nurses’ Health Study II Participants
  15. X. Zhang et al. (2018). The impact of exposure to air pollution on cognitive performance
  16. S. Künn et al. (2019). Indoor Air Quality and Cognitive Performance.
  17. I.M. Carey et al. (2018). Are noise and air pollution related to the incidence of dementia? A cohort study in London, England.
  18. G.G. Thimmegowda et al. (2020). A field-based quantitative analysis of sublethal effects of air pollution on pollinators.
  19. WHO (2020). Air pollution. www.who.int/health-topics/air-pollution
  20. A.E. Budson (2020). Does air pollution cause Alzheimer’s disease? https://www.health.harvard.edu/blog/does-air-pollution-cause-alzheimers-disease-2020072320627
  21. J. Kilian & M. Kitazawa (2018). The emerging risk of exposure to air pollutionon cognitive decline and Alzheimer's diseaseeEvidence from epidemiological and animal studies
  22. European Environment Agency (2020). Healthy environment, healthy lives: how the environment influences health and well-being in Europe.
  23. J.E. Fisher, et al. (2016). Physical Activity, Air Pollution, and the Risk of Asthma and Chronic Obstructive Pulmonary Disease.