INTRODUCCIÓN
El último informe del Global Burden of Disease 2010 estima que la exposición al humo de leña en interiores es responsable de 3,5 millones de muertes prematuras en todo el mundo, afectando la salud de mujeres y niños, considerados población vulnerable por estar más horas expuestos a la contaminación del aire en sus hogares 1,2.
La combustión de biomasa emite una variedad de contaminantes ambientales, los más importantes son CO y el material particulado (PM), este último clasificado por su tamaño en PM <10 μ M (PM10), <2,5 μ M (PM 2,5 o fino) y <0,1 μM, partículas ultra finas (UFP).
Los PM2,5 y las UFP están formados, además, por metales, compuestos orgánicos e hidrocarburos policíclicos (PAH), sustancias con mayor toxicidad sistémica 3 .
Durante la combustión, también se emiten las bolas de alquitrán (hollín), partículas amorfas y carbonosas con diámetros de entre diez y cientos de nanómetros que constituyen una fracción considerable de aerosoles carbonosos que se depositan en el intersticio pulmonar 4.
La inhalación de estos compuestos promueve la inflamación de la vía aérea, para luego establecer una inflamación sistémica. En ese momento o después se desencadena un desequilibrio entre oxidantes y antioxidantes, denominado estrés oxidativo, involucrado en la génesis de enfermedades crónicas cardiovasculares y pulmonares 3.
La concentración de PM2,5 (≤ 2,5 µm) en el entorno interno y externo al área de combustión ha sido cuantificada en muchos estudios: se ha calculado que el promedio anual es de hasta cincuenta veces mayor al promedio aceptable por la Guía de Calidad del Aire de la OMS (gestión 2006). Esta concentración está en relación directa con la incidencia de neumonías en niños y la predisposición de contraer enfermedades como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), la fibrosis pulmonar (EPID), el asma y el cáncer pulmonar en la adultez 5,6.
Los efectos inflamatorios en el pulmón también se traducen en la alteración de la función respiratoria, principalmente en la disminución del volumen espiratorio forzado en un segundo (VEF₁) y de la capacidad vital forzada (CVF) 5.
Respecto a la función cardiovascular, el automatismo cardiaco y la estructura miocárdica están comprometidos, siendo ambos factores de riesgo para desarrollar una enfermedad isquémica miocárdica 5.
Otra fuente importante de radicales libres es el ambiente de hipoxia hipobárica al que se exponen cerca de 140 millones de personas que viven permanentemente a gran altura (≥ 2500 m s.n.m.) 7.
En razón de estas dos fuentes importantes de radicales libres, este estudio se realizó en un grupo de mujeres expuestas al humo de leña y residentes de gran altura (3850 m s. n. m.).
Indagamos la función cardiorrespiratoria y determinamos la concentración de malondialdehido (MDA) y el porcentaje de carboxihemoglobina como marcadores de estrés oxidativo en un grupo de mujeres del área rural del Altiplano del departamento de La Paz, Bolivia, en donde más de la mitad de las familias usa leña de eucalipto como combustible casero 8.
MATERIALES Y MÉTODOS
Diseño y población de estudio
Estudio observacional de serie de casos con un muestreo no probabilístico, no aleatorizado, y selección por conveniencia.
El estudio original seleccionó a 133 mujeres oriundas y residentes de gran altura expuestas al humo de leña desde la vida intrauterina y/o por el lapso de 10 años como mínimo, cuyo rango de edad fue de 14 a 55 años. Setenta y cuatro participantes fueron subseleccionadas por considerarse libres de factores que pudiesen elevar los valores de MDA. También fueron excluidas las mujeres con antecedentes de enfermedades cardiorrespiratorias, metabólicas u otras enfermedades crónicas; posteriormente se excluyeron 14 participantes más: doce mujeres por falta de criterios de reproducibilidad y repetitividad en la espirometría, una por patología cardiaca congénita encontrada al realizar la ecocardiografía y otra por no haber aceptado realizarse la ecocardiografía.
Los datos de 60 participantes fueron incluidos en el análisis. Todos los exámenes y la toma de muestra sanguínea se realizaron en los ambientes del Hospital de Copacabana y del Centro de Salud de Siripaca en condiciones que garantizaron el bienestar de las participantes.
El estudio se realizó en la comunidad rural de Siripaca, municipio de Copacabana de la provincia Manco Kapac en el departamento de La Paz (Bolivia), ubicada a 3850 m s. n. m., a orillas del lago Titicaca. Las viviendas no cuentan con un ambiente que se emplee exclusivamente como cocina y que esté apartado de las demás habitaciones. Las paredes de las casas son de adobe, con nula o escasa ventilación. Tradicionalmente, la leña de eucalipto combustiona en fogones. El cuatro cocina alberga al núcleo familiar por muchas horas durante la cocción de los alimentos.
Variables y mediciones
Se realizó un examen clínico general, con énfasis en la esfera cardiorespiratoria, previo a la realización de las pruebas funcionales.
Se determinó la concentración plasmática de MDA y COHb con técnicas espectrofotométricas previamente estandarizadas.
El examen físico fue realizado por dos médicos especialistas, neumólogo y cardiólogo, respectivamente.
El peso y la talla se midieron con una balanza mecánica de pie con tallímetro modelo 2391 (DETECTO-USA), calibrada cada día.
La presión arterial fue medida con un tensiómetro marca Alpk2 300-V japonés, y tomada en el brazo izquierdo o derecho en posición decúbito.
La función pulmonar fue explorada a través de una espirometría forzada-curva flujo/volumen realizada con un espirómetro portátil Micro Loop, bajo la norma internacional de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (SEPAR), cumpliendo los requisitos de reproducibilidad y repetitividad. Se determinaron la capacidad vital forzada (CVF), el volumen espiratorio forzado en un segundo (VEF₁), la relación VEF₁ /FVC y el flujo espiratorio forzado FEF25-75.
El espirómetro fue calibrado según el manual del fabricante, evitando la presencia de maniobras incorrectas, se verificaron las condiciones ambientales, como la temperatura del ambiente (37 oC), presión barométrica entre 494 y 495 mmHg y una humedad relativa de 84 %, utilizando una estación meteorológica portátil Perception II Station DAVIS 1991.
Se consideraron valores de referencia de Knudson, la raza no caucásica y un factor de corrección 90. Las participantes podían realizar la espirometría en posición sentada o de pie, dependiendo de la calidad de las curvas espirométricas, y debieron haber logrado por lo menos tres maniobras aceptables. Se determinó la mayor CVF y el mayor FEV₁.
El electrocardiograma de superficie fue realizado según las normas de la American Heart Association, y evaluó el ritmo, la frecuencia cardiaca, el eje eléctrico, las sobrecargas auriculares y ventriculares y las alteraciones de la conducción intraventricular. Se empleó el electrocardiógrafo NIHON KOHDEN 1150 (Japón) de doce derivaciones.
La ecocardiografía se realizó con un ecocardiógrafo Doppler Color Vivid i (General Electric) con transductor multifrecuencia 3s (de 3,5-7 mHz); de acuerdo con la normativa de la Amerian College of Echocardiografy, el procedimiento fue relizado por un médico cardiólogo subespecialista en ecocardiografía.
La muestra de sangre se tomó en la vena basílica del brazo derecho o izquierdo. Para ello, la participante debía cumplir un ayuno de 8 horas como mínimo. De los 5 ml de sangre extraídos, 3 ml se emplearon para cuantificar el MDA (tubo sin anticoagulante), y con los 2 ml restantes se determinó el valor de COHb (tubo heparinizado).
Las técnicas para la cuantificación de MDA y COHb fueron previamente estandarizadas y los valores se expresaron en unidades μMol/L para MDA, y en porcentaje (%) para COHb. Se utilizó un espectrofotómetro UV visible Evolution 60 S TERMOFISHER Scientific.
Análisis estadístico.
Las variables cualitativas se presentaron como frecuencias; y las cuantitativas, a través de medidas de tendencia central.
Para determinar la normalidad de las curvas de MDA y COHb se realizaron las pruebas de Kolmogorov Smirnov y Shapiro-Wilk, respectivamente.
Se utilizó la prueba de t de Student-Mann Whitney para explorar diferencias, y la prueba de Spearman para establecer correlaciones.
El valor de p <0,05 fue aceptado como significativo. Para el análisis estadístico se empleó el programa SPSS versión 22.
Consideraciones éticas
El estudio es parte del trabajo de investigación Estrés oxidativo por uso de leña y exposición al monóxido carbono- repercusión cardiorrespiratoria en mujeres nativas y residentes de altura, cuyo protocolo de estudio fue aprobado por el Comité de Ética en Investigación de la Universidad Mayor de San Andrés, y fue financiado para su ejecución con recursos de Impuestos a los Hidrocarburos (IDH).
El consentimiento informado fue firmado por las participantes adultas mayores de 18 años; se solicitó el consentimiento de los padres o tutores para autorizar la participación de las menores de edad. Todas las participantes fueron informadas sobre los resultados e implicaciones.
RESULTADOS
Los resultados de 60 participantes fueron analizados y se identificaron dos grupos etarios: menores de 20 años y mayores de 20 (Tabla 1).
La media de MDA determinada fue de 5,62 µM/L ± 2,06 con una correlación débil positiva entre los grupos etarios, con Rho Spearman + 0,28 (p: 0,029). La mediana de carboxihemoglobina fue de 1,05 % (p25-p75: 0,70-1,68) (Tabla 1).
La media de MDA determinada fue de 5,62 µM/L ± 2,06 con una correlación débil positiva entre los grupos etarios, con Rho Spearman + 0,28 (p: 0,029). La mediana de carboxihemoglobina fue de 1,05 % (p25-p75: 0,70-1,68) (Tabla 1).
El 56,66 % de las participantes cursaron el nivel secundario (Tabla 2).
El examen físico reveló manifestaciones clínicas en el 25,00 % de las participantes con signos de obstrucción bronquial y/o de sufrimiento intersticial como estertores secos y signo de velcro.
En el examen cardiológico, el 50,00 % presentó reforzamiento del segundo ruido en su componente pulmonar y 11,67 % de ellas tenía soplo sistólico tricúspideo.
El 55,00 % de las espirometrías mostraban alteraciones, la más frecuente fue la limitación ventilatoria obstructiva central y periférica (LVOCP) (Tabla 3).
Tabla 3 Alteraciones espirométricas - concentración de MDA y % de COHb
*LVOC: Limitación ventilatoria obstructiva central (disminución del flujo espiratorio forzado en un segundo (FEV₁) y disminución del cociente flujo espiratorio forzado en un segundo sobre volumen espiratorio forzado (FEV₁/FVC).
**LVOP: Limitación ventilatoria obstructiva periférica (disminución de los flujos espiratorios periféricos (FEF 25%, FEF 50%, FEF 75%)
***LVOCP: Limitación ventilatoria obstructiva central y periférica
****LVR: Limitación ventilatoria restrictiva (disminución de la capacidad vital forzada FVC)
*****LVM: Limitación ventilatoria mixta (disminución del FVC y FEV₁, FEV₁/FVC y FEF25-75%.
En la participante con LVR se encontró un valor de 10,7 μM/L de MDA, además, esta paciente también presentó BCRD e IT-IM-HAP-FSVDD-DVDA-DADA-TAPD. Se halló un valor de 1,4 % de COHb en las participantes con LVOC en la espirometría (Tabla 3).
Asimismo, no existe diferencia estadísticamente significativa entre el porcentaje de COHb y la presencia de alteraciones en la espirometría Mann-Whitney; (p: 0,634) (Tabla 3).
El 60,00 % de las participantes no mostró alteración en el electrocardiograma(ECG);13,33%presentóritmodebradicardia sinusal (BS); otro 13,33 %, hemibloqueo anterosuperior izquierdo (HBASI); y el 13,34 %, un tipo distinto de alteraciones. Además, el valor más elevado de COHb de 3,9 % se encontró en una participante con BIRD (Tabla 4).
Tabla 4 Alteraciones electrocardiográficas-MDA y COHb
BS: Bradicardia sinusal
HBASI: Hemibloqueo anterosuperior izquierdo
BCRD: Bloqueo completo de rama derecha del haz de His
BIRD: Bloqueo incompleto de rama derecha del haz de His
HBVD: Hipertrofia basal de ventrículo derecho
CD: Corazón dextrorotado
El 82,00 % de las participantes presentó alteración ecocardiográfica. De ellas, el 92,00 % tenía insuficiencias valvulares de carácter funcional (Tabla 5).
Tabla 5 Hallazgos ecocardiográficos - valores de MDA y de CHOb%
IT: Insuficiencia tricúspidea IM: Insuficiencia mitral
IP: Insuficiencia pulmonar
HAP: Hipertensión arterial pulmonar
DVDA: Dimensión de ventrículo derecho aumentado
IM: Insuficiencia mitral
DDVI-G1: Disfunción diastólica de ventrículo izquierdo -G 1 FSVDD: Función sistólica del ventrículo derecho disminuido DADA: Dimensión de aurícula derecha aumentado
TAPD: Tronco de la arteria pulmonar dilatado
IAo: Insuficiencia de válvula aórtica
Se encontró una correlación positiva moderada entre los valores de MDA y el aumento del grosor de la pared libre del ventrículo derecho. Spearman: + 0,43; (p: 0,001).
Una participante con LVOP con HBASI registró DDVI-G1 en la ecocardiografía. Asimismo, el 13,64% de las participantes con LVOCP tenían BS; y el 13,64 %, HBASI. Tres participantes con LVM presentaron DVDA, BS, IT y HAP.
Doce participantes tuvieron hipertensión pulmonar (HTP): once en grado leve (35-50 mmHg) y una en grado moderado (51-90 mmHg). En diez pacientes de este grupo la espirometría mostró LVOCP. Además, no existe asociación entre los valores de MDA y la evidencia ecocardiográfica de HTP (t de Student; p: 0,194) (Tabla 6).
DISCUSIÓN
Está comprobado que la exposición crónica a los productos derivados de la combustión de leña o biomasa y a la hipoxia hipobárica constituyen factores de riesgo para enfermedades respiratorias y cardiovasculares a partir del estímulo inflamatorio generado por acción del estrés oxidativo 1.
En Bolivia, el 28 % de la población vive en el Altiplano, a una altura media de 3700 m s. n. m., y se expone crónicamente a la hipoxia hipobárica, la cual es una fuente importante de radicales libres. Considerando este importante factor de riesgo para la salud cardiorrespiratoria, el estudio fue realizado en un grupo poblacional que vive a 3850 m s. n. m., considerada como "gran altura".
Muchas especies de animales han logrado una adaptación genética al ambiente de altura; sin embargo, el hombre solo ha conseguido adaptar mecanismos fisiológicos y bioquímicos para tolerar el ambiente de hipoxia, excepto algunos grupos étnicos como los sherpas y los tibetanos. Los efectos adversos son tolerados hasta una determinada edad en la que se encuentran indemnes los mecanismos de defensa antioxidantes; luego de ese tiempo, los nativos y residentes de altura pueden presentar enfermedades consecuentes a la desadaptación que involucran las funciones del cerebro, corazón y pulmón 9.
En Bolivia, tal como ocurre en otros países y culturas, la mujer que vive en el área rural tiene un papel doméstico muy marcado. Este factor, junto a la pobreza, las tradiciones y el bajo nivel de educación, es determinante en la persistencia del uso de la leña, la falta de comprensión del efecto nocivo del humo y sus consecuencias en la salud de las mujeres y sus familias 10.
En Siripaca, comunidad donde se realizó el estudio, las familias usan leña de eucalipto, material fresco y húmedo que al combustionar emite gran cantidad de UFP, las que evaden el sistema mucociliar y se depositan en la vía aérea periférica, ocasionando daños permanentes sumativos en el tiempo y sin expresión clínica precoz 11.
En cuestión de horas o días la inhalación de los productos de combustión induce a la inflamación pulmonar y, por la acción de los radicales libres, establece un estado de estrés oxidativo que conduce rápidamente a una inflamación sistémica 12.
Existen estudios en poblaciones de altura que demuestran que la concentración de MDA es mayor en ambientes de hipoxia hipobárica, siendo la fuente de radicales libres precisamente la condición de hipoxia 13.
Así mismo, un estudio anterior en el mismo grupo poblacional estableció que la concentración de MDA es mayor en mujeres que viven a gran altura y que se exponen al humo de leña 14.
Los patrones espirométricos encontrados y los valores de MDA de este estudio expresan indirectamente la acción del estrés oxidativo y la acción citotóxica de los derivados de la combustión de leña en el aumento la producción de citocinas proinflamatorias como la IL-1β, IL-8 y el TNF-α, lo que al final daña al conjunto de la estructura pulmonar y el intersticio pulmonar, acción que depende del tiempo de exposición y que se evidenció principalmente en la presencia de patrones espirométricos obstructivos 15,16).
Una proporción importante de participantes mostró disminución de los flujos espiratorios periféricos (FEF 25-75 %), patrón típico de la fibroantracosis bronquial, entidad estrechamente asociada a exposición de los aerosoles de hollín, material que se deposita en las paredes y techo de las viviendas después de cada combustión. La fibroantracosis se caracteriza por ausencia de síntomas y cambios en la función pulmonar que dependen del tiempo y la cantidad de exposición 16,17,18.
Es importante hacer notar que las mujeres tienen mayor susceptibilidad a desarrollar enfermedades pulmonares crónicas como la EPOC por factores anatómicos, genéticos y hormonales. Existe evidencia de que niñas expuestas a contaminantes ambientales expresan precozmente deterioro en la función pulmonar por la acción estrogénica en el aumento de la expresión de la enzima P450, encargada de activar compuestos oxidados; si bien no se realizó diagnóstico específico de EPOC, la evidencia de obstrucción bronquial en la espirometría, sobre todo la limitación al flujo de aire en bronquios de pequeño calibre, puede ser evidencia de un cuadro de EPOC fenotipo leña (EPOC-L) 10,19.
Solo una participante presentó en la espirometría un patrón restrictivo y la concentración más elevada de MDA, este incremento revela inflamación del intersticio pulmonar como consecuencia de la acción tóxica del humo de leña 20.
Los resultados de la concentración de COHb encontrados son considerados normales incluso entre personas que fuman; sin embargo, no debemos dejar de mencionar que la toma de muestra fue dos horas después de la exposición aguda al humo. Considerando que la vida media de la COHb en aire ambiente es de 320 minutos, ese tiempo habría sido suficiente para que un importante porcentaje de CO se haya separado de la hemoglobina 21.
En este estudio, la determinación exacta de la frecuencia cardiaca, a través de la electrocardiografía, ha sido utilizada como biomarcador de disfunción autonómica. Se ha evidenciado el efecto tóxico del CO en la actividad eléctrica del corazón y se ha encontrado un número importante de mujeres con bradicardia sinusal y TCIV, cuyo origen, aunque no lo determinamos, es un desorden subclínico: la arterioesclerosis, producto de la acción infamatoria crónica en el endotelio vascular 3,22,23.
La acción del estrés oxidativo en la remodelación y rigidez en la estructura cardiaca se advierte en los resultados del estudio ecocardiográfico al observar un aumento en el diámetro del ventrículo derecho y disfunción diastólica del ventrículo izquierdo, el primero considerado factor de riesgo para enfermedad isquémica de izquierdo 23,24,25.
Respecto a los hallazgos ecocardiográficas compatibles con HTP, debemos indicar que el nativo de la altura, como mecanismo adaptativo a la hipoxia hipobárica, presenta un estado permanente de hipoxia alveolar, con el aumento leve de la presión media en la arteria pulmonar, condición conocida como como hipertensión pulmonar a gran altura (HAPH), cuyo desarrollo está asociada a la acción del estrés oxidativo en la remodelación vascular pulmonar, la neomuscularización de vasos distales y el engrosamiento de la adventicia 26.
Un número importante de participantes presentó HTP, aunque en su mayoría de grado leve. El diagnóstico muestra que esta enfermedad está relacionada con los hallazgos espirométricos que evidencian un proceso de angiogénesis anormal en los pulmones, ya sea EPOC o fibrosis pulmonar. Se sabe que la lesión vascular pulmonar única o repetitiva, secundaria a los efectos vasoconstrictores constantes y excesivos de los derivados del humo de leña, daña el endotelio, con la consecuente remodelación de la arteria pulmonar y el aumento de la poscarga en el ventrículo derecho (VD) 27,28,29.
Los resultados de este estudio caracterizan la función cardiorespiratoria de un grupo de mujeres expuestas a dos importantes condiciones ambientales: la exposición al humo de leña y la hipoxia hipobárica, y ambas establecen un estado permanente de estrés oxidativo responsable de las diferentes alteraciones en la función cardiorrespiratoria encontrados. Los hallazgos evidencian enfermedades sin manifestación clínica precoz, que tienen impacto en esta población considerada vulnerable por las condiciones sociales, culturales y económicas que la obligan a exponerse diariamente a la contaminación del aire por humo de leña.
Se recomienda la creación de políticas de alfabetización sanitaria dirigidas a grupos vulnerables como el intervenido, de tal manera que se genere una especie de empoderamiento relacionado al conocimiento de las nuevas enfermedades pulmonares y cardiovasculares que son consecuencia de la exposición crónica al humo de leña y a la altura. Es urgente la gestión de políticas sanitarias sostenibles que mejoren la calidad del aire interior en las viviendas, y también proporcionar acceso gratuito a un combustible menos nocivo como el gas
