Efectos Por Contaminación Atmosférica En La Diabetes Mellitus Tipo 2

Introducción

La contaminación del aire es una carga importante para la salud pública, especialmente teniendo en cuenta las altas concentraciones de los contaminantes, la alta densidad de población y la naturaleza penetrante de la contaminación del aire. (Rajagopalan 2012).

Tradicionalmente se ha asociado a la contaminación atmosférica con efectos en la salud respiratoria y cardiovascular de la población. Dependiendo de la composición de los contaminantes, la dosis y el tiempo de exposición, los efectos a la salud de la contaminación atmosférica incluyen: crisis asmáticas, infecciones respiratorias, enfisema, cáncer de pulmón, obstrucción de vasos sanguíneos, inhibición de la hematopoyesis, e inclusive mortalidad prematura (Kampa y Castanas, 2007). Estudios realizados en los últimos años han mostrado que la exposición a la contaminación atmosférica está asociada a enfermedades metabólicas, incluyendo a la diabetes mellitus tipo 2 (DM) (Pearson, 2010; Chuang, 2011; Wolf, 2016). 

Justificación

Recientemente, se han publicado estudios sobre el efecto de la contaminación atmosférica en el desarrollo de diabetes. Esto ha atraído la atención de quienes diseñan las políticas públicas sobre salud, debido a la alta proporción de la población expuesta a niveles elevados de contaminantes por periodos muy largos. Se requieren estudios epidemiológicos sobre la asociación entre la contaminación del aire y la diabetes, así como revisiones que presenten de forma resumida de posibles mecanismos fisiológicos que interactúan con el ambiente provocando el desarrollo de la DM.

Desarrollo

La contaminación ambiental representa una amenaza constante a nuestra salud, bienestar y calidad de vida. A nivel mundial solo la contaminación atmosférica es causante de cerca de tres millones de muerte al año en zonas rurales y urbanas, siendo las urbanas las más afectadas (OMS, 2016).

La tendencia creciente en la prevalencia de DM en México puede deberse al envejecimiento de la población, al incremento en la prevalencia de la obesidad relacionada con estilos de vida (dietas hipercalóricas y sedentarismo) y a la exposición de los factores ambientales (Aguilar-Salinas, 2005). De acuerdo con el último informe de la calidad de aire de la Ciudad de México en 2014, la concentración promedio anual de material particulado PM10 fue de 44 µg/m3, mientras que la concentración promedio anual de PM2.5 fue de 22.8 µg/m3 (SMA-CDMX, 2015). La composición de PM2.5 en la Ciudad de México consiste principalmente en: bacterias, hongos y metales. Dichas partículas activan respuesta inmune y especies reactivas de oxígeno ROS causando un estado de inflamación en la población residente (Calderón-Garcidueñas, 2015b)

Las partículas PM son generadas por el humano y por fuentes naturales. Según su origen existen primarias (emitidas por su fuente directo a la atmosfera) y secundarias (formadas en la atmosfera por transformación química-física). La penetración de partículas en el sistema respiratorio está relacionada con su tamaño. Se clasifican en PM10, PM2.5 y PM0.1. Las PM10 son denominadas fracción gruesa, con un diámetro de 2.5 a 10 µm y se depositan en la región extratorácica (faringe, nariz). Las PM2.5 o fracción fina tienen diámetro menor a 2.5 µm y se depositan en la región traqueobronquial, pudiendo ingresar hasta los alveolos. Y las partículas menores a 0.1 µm o PM0.1 son la fracción ultrafina depositándose principalmente en alveolos. Las partículas que pueden ingresar al torrente sanguíneo después de ser inhaladas son las PM2.5 y PM0.1, se distribuyen a través de la circulación sistémica llegando a diversos órganos incluso pudiendo entrar al liquido cerebroespinal. Su toxicidad y daños a la salud dependen de las concentraciones, tamaños, número, características fisicoquímicas de las mismas, y por otro lado igual depende de la integridad inmune pulmonar y los patrones ventilatorios del individuo.

Los factores atmosféricos incrementan el riesgo de desarrollar alteración en la función endotelial, la respuesta inflamatoria, en el equilibrio redox y causan estrés oxidante, lo que se traduce en un individuo con alteraciones en el DNA, proteínas, lípidos y carbohidratos que serán responsables de enfermedades neurodegenerativas, reproductivas, oculares, dermatológicas y metabólicas.

La DM es una enfermedad metabólica que se caracteriza por hiperglicemia, resistencia a la insulina y una secreción alterada de insulina por las células β del páncreas. Su etiología es multifactorial, y sus principales factores de riesgo son genéticos y ambientales. La diabetes es el desenlace de un proceso iniciado varias décadas antes del diagnóstico. Un alto porcentaje sufre hipertensión arterial, concentraciones anormales de colesterol, triglicéridos, colesterol HDL, ácido úrico y desarrollan resistencia a la insulina antes de la aparición de la hiperglucemia. Con el tiempo, la concentración de glucosa en sangre aumenta, al principio sólo después de ingerir alimentos, y años después aun en estado de ayuno (Aguilar-Salinas, 2005). Cuando la resistencia a la insulina está presente, las moléculas de insulina no pueden entrar en las células, las moléculas de glucosa permanecen dentro de las células, sin procesar, y en la sangre, dando lugar a niveles elevados de azúcar en la sangre. Las células beta en el páncreas, que producen insulina, responden a los altos niveles de glucosa en la sangre, y producen más insulina, que conduce a niveles de insulina elevados, así como niveles de azúcar en la sangre, también, elevados. Esto es característico de la diabetes tipo 2. Los procesos por los que se ha asociado la exposición a contaminantes atmosféricos y el desarrollo de DM incluyen: inflamación y estrés oxidativo. Dichos procesos incrementan la resistencia a la insulina.

El modelo teórico propuesto por Rajagopalan en 2012, trata de explicar el origen de la enfermedad metabólica a partir de la exposición a contaminación atmosférica. Adicional a la sobrealimentación, la contaminación atmosférica principalmente el material particulado (PM) y ozono, ocasionan vía directa o por la generación de biomoléculas que inician y hacen que permanezca una respuesta inflamatoria, DAMPs (Danger-Associated Molecular Patterns). Estos patrones inducen el mecanismo inmune con la activación de los TLRs (Toll Like Receptors) y los NLRs (Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors). Estudios recientes muestran que dichos receptores contribuyen al desarrollo de la resistencia a la insulina asociada a la obesidad. El estrés oxidativo conlleva a un exceso de oxidantes, también denominados radicales libres. La respuesta oxidativa en este modelo está mediada por la NADPH oxidasa que es una enzima que genera especies reactivas de oxígeno ROS (Reactive Oxygen Species) y especies reactivas de nitrógeno RNS (Reactive Nitrogen Species). Ambas, pueden ser producidas por el organismo o por la exposición al ambiente. Las células β del páncreas son muy sensibles al estrés oxidativo y podrían ser destruidas por los ROS y RNS. El estrés oxidativo ha sido asociado a la resistencia a la insulina.

En estudios de laboratorio, se observó que la exposición a material particulado (PM) puede estar asociada a niveles elevados de biomarcadores sistémicos de inflamación: Proteína C reactiva, fibrinógeno, IL-6, leucocitos, macrófagos y citocinas. Se ha observado que la exposición a PM 2.5 está asociada a los niveles de macrófagos en tejido adiposo, incremento en TNF-a y en IL-6 y estrés oxidativo, así mismo se observó estar asociada a la formación de grasa, a la resistencia a la insulina junto con incrementos en los niveles de leptina, por disminución a la sensibilidad a esta hormona, denominada inhibidora del apetito. Otros investigadores encontraron, también en estudios de laboratorio, que la exposición a largo plazo al ozono baja los niveles de insulina y eleva los niveles de glucosa en sangre. Ambos efectos se revirtieron después se retirar la exposición al ozono (Miller et al., 2016)

Algunos estudios han encontrado asociación entre la exposición a largo plazo de PM10 y DM (Wang, 2014) y otros no lo han podido establecer (Park, 2015). Los resultados no han sido consistentes debido a las diferentes características de las poblaciones, susceptibilidad individual, prevalencia de DM, metodologías para evaluar la exposición, fuentes y tipos de exposición y grado y duración de la exposición. (Rajagopalan, 2012).

La respuesta inflamatoria individual a los contaminantes del aire depende de diversos factores, entre ellos: la edad, el género, los niveles de antioxidantes sistémicos, y las enfermedades crónicas (Wittkopp et al., 2013). Adicionalmente, se ha publicado que los diabéticos presentan una mayor susceptibilidad a algunas enfermedades por inflamación (O’Neal, 2007).

En un estudio con adultos jóvenes observaron estrés oxidativo sistémico y respuesta inflamatoria dependiente de los niveles de contaminantes atmosféricos en Beijing (Huang, 2012).

Wolf y colaboradores, en un estudio realizado en Alemania encontraron que la exposición de largo plazo de PM10 estaba asociada a un incremento en la resistencia a insulina. Los niveles promedio de PM10 (20 µg/m3) a los que estuvo expuesta esta población fueron menores a los estándares establecidos por la EPA, pero superiores a los recomendados por la OMS (Wolf, 2016). En otro estudio se encontró que la exposición a PM2.5 contribuye a incrementar la prevalencia de DM en adultos de Estados Unidos. (Pearson, 2010)

Un estudio en mexicanoamericanos en California encontró que la exposición de corto plazo (hasta 58 días) a PM2,5 estaba asociada con un aumento en la resistencia a la insulina, a niveles de colesterol y niveles superiores de glucosa e insulina en ayunas. La exposición a largo plazo (1 año) a PM2.5 estaba asociada con niveles más altos de glucosa en ayunas, una mayor resistencia a la insulina y aumento de colesterol LDL (Chen et al., 2016).

Conclusiones

La contaminación atmosférica, principalmente por PM y O3, favorece al desarrollo y permanencia de estados inflamatorios y estrés oxidativo. Ambos se encuentran asociados a la resistencia a la insulina. En algunos estudios se encontró una clara asociación entre exposición a largo plazo de PMs y DT2, mientras que en otros no se pudieron establecer.

En la Ciudad de México se realizaron estudios en niños expuestos a largo plazo a altos niveles de contaminantes en el aire, mostraron inflamación sistemica, deficiencia de vitamina D y niveles elevados de leptina.

Requerimos realizar estudios en la Ciudad de México sobre la carga que tienen las consecuencias de la contaminación atmosférica, que indaguen acerca de los efectos en enfermedades metabólicas y en sus complicaciones. Se necesita implementar programas de seguimientos que nos permitan evaluar los efectos de la contaminación a largo plazo y permitan plantear la elaboración de nuevas estrategias de prevención primaria y secundaria.

Referencias

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