EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES DEL AIRE EN LA SALUD DE LA POBLACIÓN URBANA Dr. Germán Corey Guadalajara, julio 2006

1. EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES DEL AIRE EN LA SALUD DE LA POBLACIÓN URBANA Dr. Germán Corey Guadalajara, julio 2006

2. OBJETIVOS DEL CURSO PRESENTAR: • factores que inciden en exposición peligrosa a contaminantes del aire; • perfil de efectos adversos de contaminantes en la salud humana; • indicadores epidemiológicos de impacto en la comunidad; • enfoque de riesgo.

3. Arsénico Cadmio Cromo Manganeso Mercurio Plomo  Bióxido de azufre Bióxido de nitrógeno Sulfatos Nitratos Amonio CONTAMINANTES INORGÁNICOS

4. CONTAMINANTES ORGÁNICOS • Contaminantes orgánicos volátiles, COV: disolventes industriales (benceno, tolueno, xileno) • Hidrocarburos aromáticos policíclicos, HAP: benzo()pireno, benzoantraceno, pirenos • Bifenilos policlorados (PCB) • Dioxinas y furanos • Plaguicidas • Formaldehído

5. CONTAMINANTES PRIMARIOS • MATERIAL PARTICULADO EN SUSPENSIÓN (MP) • BIÓXIDO DE AZUFRE (SO2 ) • BIÓXIDO DE CARBONO (CO2 ) • MONÓXIDO DE CARBONO (CO) • BIÓXIDO DE NITRÓGENO (NO2 ) • MONÓXIDO DE NITRÓGENO (NO) • HIDROCARBUROS (HC) • CLOROFLUOROCARBONOS (CFC) • METALES PESADOS • OTROS (PLAGUICIDAS, CETONAS, ÁCIDOS, ETC).

6. CONTAMINANTES SECUNDARIOS • ácido sulfúrico y sulfatos • ácido nítrico y nitratos • ozono troposférico • formaldehído • partículas menores de 0,2 µm • Se forman por reacciones entre contaminantes primarios (SO2, NOx, COV), catalizadas por la luz solar (radiación ultravioleta).

7. FACTORES DE RIESGO PROPIOS DE LOS CONTAMINANTES • Características físico-químicas condicionan la toxicidad; es lo más importante • Características, número y distribución de fuentes emisoras (incendios/dioxinas, diesel/nitropirenos) • Dinámica ambiental genera contaminantes secundarios más peligrosos • Nivel de concentración en el aire • Curva dosis-efecto propia y específica

8. FUENTES EMISORAS • Estacionarias/fijas puntuales: combustión, procesos, evaporativas. • Estacionarias/fijas de área: residencial, comercial, residuos, incineración/quemas/incendios • Móviles en ruta: autobuses, camiones, autos, taxis, motocicletas, vehículos comerciales • Polvo fugitivo: construcciones, demoliciones, movimiento de tierras agrícolas y parques

9. CATASTRO DE FUENTES E INVENTARIO DE EMISIONES • Diagnóstico inicial de situación • Perfil cuantitativo y cualitativo de distribución espacial y temporal de fuentes y emisiones • Insumos para programas de control y prevención, monitoreo, vigilancia epidemiológica e investigaciones • El uso de diferentes métodos y accesos a datos más variaciones temporales de emisiones hacen a veces difícil e inciertas las interpretaciones

10. MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AIRE Muestreo, proceso y análisis de las concentraciones de contaminantes presentes en el aire en lugar y tiempo dados mediante métodos diseñados para estos fines Componente fundamental en programas de control de la calidad del aire urbano

11. MONITOREO, ACTIVIDAD FUNDAMENTADA EN PREMISAS • Política de desarrollo socio económico para gran ciudad • Congruencia con legislación y normas de calidad del aire • Proteger la salud humana al reducir indicadores de efectos adversos asociados • Útil para evaluación continua de efectos en ambiente y en humanos

12. OBJETIVOS DEL MONITOREO • Formular/ajustar estándares de calidad del aire • Estudiar relaciones entre niveles de sustancias y efectos en la salud • Especificar y caracterizar fuentes emisoras • Apoyar desarrollo de programas de control de la calidad del aire • Contribuir a políticas y estrategias de desarrollo acordes con el ecosistema local

13. Adicionalmente, contribuir al desarrollo local de: • Estudios físico-químicos de contaminantes • Modelos de dispersión de contaminantes • Modelos de exposición humana • Estudios de evaluación del riesgo • Vigilancia de efectividad de medidas de control y prevención • Información objetiva para informar a la comunidad

14. ESTRATEGIA DEL MONITOREO, SEGÚN REALIDAD LOCAL • Definir objetivos del proyecto • Catastro de fuentes e inventario de emisiones • Definir sustancias y variables meteorológicas • Número y ubicación de sitios de muestreo, según usos del suelo, densidad demográfica, áreas de alta exposición, datos de salud, etc • Tiempos: frecuencias y duraciones • Selección de equipos de muestreo y de técnicas de análisis

15. TOXICOCINÉTICA Y TOXICODINÁMICA

17. PRINCIPALES VÍAS DE ABOSORCIÓN, DISTRIBUCIÓN Y EXCRECIÓN DE TÓXICOS EN EL CUERPO

18. MECANISMOS DE TOXICIDAD ACCIÓN SOBRE ESTRUCTURA CELULAR: • Destrucción celular total • Alteración de membrana celular • Alteración de organelos subcelulares: - Retículo endoplásmico - Mitocondrias - Ribosomas - Lisosomas Fuente: Repetto, M. Toxicología fundamental. Editorial Científico Médica, Barcelona, 1981.

19. MECANISMOS DE TOXICIDAD ACCIÓN SOBRE FUNCIÓN CELULAR: • Modificación de permeabilidad de la membrana. • Modificación de actividad enzimática: - Estereoisómeros - Tiolprivos - Metalprivos • Modificación de la reproducción celular: - Mutagénesis - Cancerogénesis - Teratogénesis Fuente: Repetto, M. Toxicología fundamental. Editorial Científico Médica, Barcelona, 1981.

20. EXPOSICIÓN Y EFECTOS ADVERSOS EN LA SALUD

21. FUENTES DE INFORMACIÓN SOBRE EFECTOS EN SALUD • Estudios experimentales en animales • Estudios de corta duración in vitro • Estudios epidemiológicos • Estudios experimentales en humanos • Series clínicas • Estudios de brotes • Estudios de accidentes

22. FACTORES DE RIESGO PROPIOS DEL ORGANISMO HUMANO (1) SUSCEPTIBILIDAD BIOLÓGICA Y METABÓLICA • Edad, extremos de la vida, en particular etapa prenatal • Estado nutricional • Estado salud/enfermedad; enfermedad crónica de órgano blanco • Infecciones respiratorias frecuentes en niñez condicionan mayor morbilidad y mortalidad respiratoria en adulto • Substrato genético • Sensibilidad/resistencia a temperatura, humedad, etc

23. FACTORES DE RIESGO PROPIOS DE LOS HUMANOS (2) *VÍAS DE EXPOSICIÓN: digestiva, respiratoria y dérmica desventaja de exposición respiratoria vsdigestiva *ACTIVIDAD, CONDUCTA Y HÁBITOS: hábito de fumar, ejercicio, exposición laboral, tiempos en exterior/interior *CONTEXTO SOCIO ECONÓMICO: contaminación en interiores y otros

24. FACTORES DE RIESGO RELACIONADOS CON LA EXPOSICIÓN • Concentración/dosis del contaminante (magnitud de la exposición), condicionadas por fuentes emisoras, variables climáticas y patrones de actividad humana (dosis versus concentración en exposición respiratoria) • Factores ambientales y sociales que afectan magnitud, duración y frecuencia de la exposición (residencia/trabajo/escuela cercanos a fuente fija, vecinos a vías alto flujo vehicular, etc)

26. TIPOS DE EFECTOS ADVERSOS POR CONTAMINANTES DEL AIRE 1. AGUDOS y CRÓNICOS 2 LOCALES y A DISTANCIA (SISTÉMICOS) 3 REVERSIBLES e IRREVERSIBLES 4. DAÑO PRIMARIO o EXACERBACIÓN DE DAÑOPREVIO La mayor parte de los estudios que se han efectuado han sido sobre efectos agudos y locales en aparato respiratorio

27. INDICADORES DE EXPOSICIÓN AGUDA A CONTAMINANTES DEL AIRE • Mortalidad general: total, infantil, mayores de 65 • Mortalidad por episodio agudo de enf. respiratoria (EPOC, neumonía): total, infantil, mayores de 65 • Mortalidad por enfermedades cardiovasculares: total y mayores de 65 • Nº consultas de urgencia y hospitalizaciones por enfermedades respiratorias: total y mayores de 65 • Nº de consultas de urgencia y hospitalizaciones por cuadros cardiovasculares: total y sobre 65 • Tasas de ausentismo escolar y ausentismo laboral

28. INDICADORES DE EXPOSICIÓN CRÓNICA A CONTAMINANTES DEL AIRE • Mortalidad por EPOC: total y en mayores de 65 • Mortalidad por cáncer pulmonar • Prevalencia de enf. respiratorias crónicas: asma bronquial, enfisema pulmonar; distintas edades • Prevalencia de síntomas respiratorios crónicos: tos, flema, sibilancia; distintas edades • Pruebas espirométricas: FEM y CVF disminuidas Estos indicadores sólo reflejan impacto a nivel local en el aparato respiratorio

29. EFECTOS SISTÉMICOS DE INTERÉS Vapores y gases (COV, CO, O3), compuestos orgánicos, metales y otros adsorbidos a PM2,5 alcanzan diversas partes delorganismo y causan efectos agudos y crónicos. Agudos: intoxicación con CO y efectos en el SNC. Crónicos: inmunitario, hematológico, nervioso, endocrino (disruptores), genético, cáncer, reproductivo (aborto,infertilidad, prematuridad) y del desarrollo (malformaciones, mortinatos). Ejemplo familiar: cánceres sistémicos extrapulmonares asociados al arsénico inhalado.

30. PRINCIPALES EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 1. Alteraciones fisiológicas del pulmón. 2. Alteraciones anatómicas del pulmón. 3. Incremento de infecciones respiratorias. 4. Exacerbación de enfermedades bronco pulmonares y cardíacas pre-existentes. 5. Aumento de mortalidad: exceso de muertes por enfermedades pulmonares y cardíacas (estudios epidemiológicos y estudios de episodios/brotes).

31. TIPOS DE ALTERACIONES DEL PULMÓN FISIOLÓGICAS (exposición aguda o crónica): a. Inflamación de mucosa respiratoria. b. Disminución de función pulmonar ventilatoria. c. Alteración de mecanismos locales de defensa. d. Broncoconstricción. e. Aumento reactividad vías aéreas. f. Lesiones de tipo obstructivo, con reducción de ventilación ( FEV1)

32. TIPOS DE ALTERACIONES DEL PULMÓN ANATÓMICAS (exposición crónica): a. Destrucción de tejido intersticial, de mucosas bronquiolares y de alvéolos (enfisema) b. Fibrosis. c. Lesiones de tipo restrictivo, con reducción de difusión. La espirometría es de uso frecuente para evaluar este tipo de daño tanto a nivel clínico como en salud pública

33. AFECCIONES ASOCIADAS A LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE Locales: • Inflamación del árbol respiratorio:rinitis, sinusitis, faringitis, laringitis, bronquiolitis, • Neumonia/bronconeumonia (se facilita) • Asma bronquial (se exacerba) • Cáncer pulmonar A distancia: • Afecciones cardíacas y cuadros circulatorios periféricos (se agravan por restricción del O2) • Daño por tóxicos específicos: plomo, carcinógenos

34. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE EN EL SISTEMA DE ATENCIÓN MÉDICA Y EN LA COMUNIDAD 1. Aumenta demanda ambulatoria de atención por cuadros respiratorios y cardíacos agudos. 2. Aumentan hospitalizaciones por enfermedades respiratorias y cardíacas. 3. Incremento en consumo de medicamentos. 4. Aumentan muertes por afecciones respiratorias y cardíacas. 5. Ausentismo escolar y laboral. 6. Restricción en actividades físicas y deportivas.

35. ELEMENTOS DE TOXICOCINÉTICA

36. ABSORCIÓN PULMONAR • Contacto constante de sistema respiratorio con ambiente externo, realizando función esencial para la vida: la respiración. • Extensa área pulmonar, más o menos 90 m2 y amplitud del área de los alvéolos, entre 50-100 m2. • Gran permeabilidad de epitelio alveolar. • Vascularización y riego sanguíneo muy altos, que permite absorción rápida y eficiente.

37. ABSORCIÓN PULMONAR (CONT.) DEPÓSITO DE PARTÍCULAS EN VÍAS RESPIRATORIAS DEPENDE DE: • Características físicas de las partículas (dimensión, forma, densidad y configuración) determinan su comportamiento aerodinámico. • Factores anatómicos, fisiológicos y patológicos del tracto respiratorio. • Características de la ventilación: volumen, flujo y velocidad del aire inspirado.

39. El depósito ocurre en tres regiones fundamentales: Velocidad del aire Cambio de dirección Nasofaringe (5-30 m m) impacto inercial + + + + Brusco Tráquea + + + Bronquios Menos brusco Bronquiolos (1-5 m m) + + Sedimentación Alveolos (<1 m m) Pequeño + 0 Difusión

40. ABSORCIÓN PULMONAR (CONT.) ELIMINACIÓN DE LAS PARTÍCULAS • Eliminación después de proceso de desintegración (poco solubles). • A través de fagocitosis. • Entrada a la sangre directamente vía sistema linfático (partículas muy finas).

41. ABSORCIÓN PULMONAR (CONT.) ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS: • Disolución en sitio de depósito (partículas solubles). • Las insolubles son retiradas del tracto respiratorio de modo diferente, según el sitio de depósito: • traqueobronquial, son transportadas por los cilios hacia la faringe, de donde se ingieren o se expectoran. • porción aciliada, profunda del pulmón, se eliminan con más lentitud.

42. DISTRIBUCIÓN FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DISTRIBUCIÓN INICIAL: • Propiedades físico-químicas de la sustancia (liposolubilidad, etc.) • Flujo de sangre a los diversos órganos. • Concentración relativa en la sangre.

43. DISTRIBUCIÓN • El agente químico absorbido por la vía pulmonar, puede alcanzar centros vitales como el Sistema Nervioso Central y otros órganos sin pasar por el filtro detoxificador del hígado, dado que ingresa directamente al torrente circulatorio sistémico.

44. CONTAMINANTES ESPECÍFICOS

45. PARTÍCULAS Fuentes: • Condensación de los productos de combustión de: carbón, leña, petróleo, gasolinas, diesel, residuos. • Fabricación de hierro y acero, siderurgia y fundiciones. • Producción de cemento. • Extracción de rocas y minerales. • Almacenamiento y manejo de granos. • Elaboración de pulpa de celulosa y papel. • Suelo urbano/suburbano sin pavimentar.

46. PARTÍCULAS 1. La naturaleza física y química de las partículas, su modalidad de depósito y su distribución en el tracto respiratorio, determinan sus efectos biológicos. 2. El análisis tóxico se hace según si partículas son compuestos únicos o mezclas, si actúan en vías aéreas o en alvéolos y si generan efectos agudos o crónicos. 3. Su naturaleza físico-química es muy heterogénea: carbono, SO2, NOx, nitratos, amonio, sulfatos, sílice, asbesto, Br, Na, V, Pb, Cr, As, Al, Ti, Fe, compuestos orgánicos, etc.

47. PARTÍCULAS 4.Partículas de composición compleja son más tóxicas que las simples, de pocos compuestos. 5. Ocurre una particular y frecuente combinación de partículas, SO2 y aerosoles ácidos. Importante fracción de las partículas son los sulfatos acídicos (~30-60%), procedentes del SO2. Esto ha hecho difícil la evaluación toxicológica y epidemiológica tanto del conjunto como de cada componente.

48. PARTÍCULAS 6. Se cree que en la mezcla el H+ es responsable primario de los efectos en salud 7. Depósito influido por el tamaño. En general partículas >5 µm se depositan en vías altas. Las < 2 µm alcanzan periferia del pulmón y alvéolos. Además influyen factores anatómicos, ventilatorios, humedad y ejercicio, para aumentar depósito a nivel respiratorio bajo.

49. PARTÍCULAS EXPOSICIÓN AGUDA: 1. Disminuye flujo espiratorio máximo, FEM. 2. Aumenta morbilidad respiratoria en niños. 3. Incremento en las tasas de consultas y de hospitalización, especialmente de niños. 4. Aumento de mortalidad general diaria asociada a incremento de partículas en días previos: estudios ecológicos, series temporales

50. PARTÍCULAS EXPOSICIÓN CRÓNICA: 1. Aumentos de morbilidad y mortalidad respiratoria y cardíaca (exacerban patología pulmonar y cardíaca crónica grave), evaluados epidemiológicamente mediante estudios ecológicos y relaciones dosis-respuesta.