Resumen

Antecedentes

La exposición a partículas finas (partículas finas con diámetros aerodinámicos ≤2,5 μm [PM2,5]) se ha asociado con un riesgo de arritmias cardíacas en adultos. Sin embargo, la asociación entre la exposición a PM2.5 y las arritmias cardíacas en adolescentes sigue sin estar clara.

Métodos y Resultados

Para investigar la asociación y la evolución temporal entre la exposición a PM2.5 y las arritmias cardíacas en adolescentes, analizamos los datos recopilados de 322 adolescentes que participaron en el examen de seguimiento del PSCC (Penn State Child Cohort). Obtuvimos concentraciones de PM2 de 24 horas a nivel individual con un nefelómetro. Simultáneamente con la medida de PM2, obtuvimos datos de ECG de 24 horas mediante un monitor Holter, a partir del cual se identificaron las arritmias cardíacas, incluidas las contracciones auriculares prematuras y las contracciones ventriculares prematuras (PVC). La concentración de PM2 y el número de contracciones auriculares prematuras/PVC se resumieron en segmentos basados ​​en 30 minutos. Se utilizaron modelos polinómicos de retraso distribuido dentro de un marco de un modelo binomial negativo para evaluar el efecto de la concentración de PM2 en el número de contracciones auriculares prematuras y CVP.

La exposición a PM2.5 se asoció con un aumento agudo en el número de PVC.

Específicamente, un aumento de 10 μg/m3 en la concentración de PM2.5 se asoció con un aumento del 2 % (IC del 95 %, 0,4 %–3,3 %) en los recuentos de PVC de 0,5 a 1,0, 1,0 a 1,5 y 1,5 a 2,0 horas después de la exposición . Acumulativamente, un incremento de 10 μg/m3 en PM2 se asoció con un aumento del 5 % (IC 95 %, 1 %–10 %) en los recuentos de PVC dentro de las 2 horas posteriores a la exposición. La concentración de PM2.5 no se asoció con la contracción auricular prematura.

Conclusiones

La exposición a PM2.5 se asoció con un aumento agudo del número de arritmias ventriculares en una muestra de población de adolescentes. El curso temporal del efecto de PM2 sobre la arritmia ventricular es dentro de las 2 horas posteriores a la exposición.

Comentarios

Respirar partículas (es decir, partículas diminutas suspendidas en el aire) de la contaminación del aire puede desencadenar ritmos cardíacos irregulares (arritmias) en adolescentes sanos, según una nueva investigación publicada en el Journal of the American Heart Association, una revista de acceso abierto revisada por pares de la Asociación Americana del Corazón.

Si bien ya se han establecido los efectos cardiovasculares negativos de la contaminación del aire en los adultos, este estudio es el primero en evaluar el impacto de la contaminación del aire en los adolescentes de la población general.

“Aunque son relativamente raros, los ritmos cardíacos irregulares pueden provocar una muerte cardíaca súbita en adolescentes y adultos jóvenes sanos. Nuestros hallazgos que vinculan la contaminación del aire con ritmos cardíacos irregulares sugieren que las partículas pueden contribuir al riesgo de muerte cardíaca súbita entre los jóvenes”, dijo Fan He, Ph.D., autor principal del estudio e instructor en ciencias de la salud pública en la Universidad de Pensilvania. Facultad de Medicina del Estado en Hershey, Pensilvania. “Dado que las condiciones cardiovasculares de la niñez y la adolescencia pueden seguir hasta la edad adulta y afectar el riesgo de enfermedades cardiovasculares importantes más adelante en la vida, la identificación de factores de riesgo modificables de arritmia cardíaca que pueden causar muerte cardíaca súbita entre los adolescentes debería ser de gran interés público”.

El estudio examinó el impacto de respirar partículas finas en el ritmo cardíaco de los adolescentes. Las partículas finas (PM2.5) tienen un tamaño inferior a 2,5 micrones y se pueden inhalar fácilmente en lo profundo de los pulmones e incluso ingresar al torrente sanguíneo. Las partículas de menos de 2,5 micras suelen estar relacionadas con la combustión de combustibles, como las partículas de los gases de escape de los automóviles o los incendios forestales. Una vez inhalados, los contaminantes irritan los pulmones y los vasos sanguíneos alrededor del corazón, e investigaciones anteriores han sugerido que, con el tiempo, los contaminantes aumentan el proceso de enfermedad en las arterias.

Los investigadores analizaron el impacto de respirar la contaminación por partículas en dos tipos de ritmos cardíacos irregulares caracterizados por una contracción prematura en el músculo cardíaco (extrasístole). En las contracciones auriculares prematuras (PAC), el latido del corazón se origina en las aurículas (cámaras superiores del corazón). Por lo general, esto no causa síntomas ni daños; sin embargo, las contracciones auriculares prematuras y frecuentes se han relacionado con un mayor riesgo de fibrilación auricular, una forma grave de arritmia en la que las cavidades superiores tiemblan en lugar de latir con eficacia, lo que aumenta el riesgo de coágulos de sangre y carrera. Las contracciones ventriculares prematuras (PVC) ocurren cuando el latido del corazón se origina en uno de los ventrículos (cámaras inferiores del corazón). Estos también aumentan el riesgo de un ataque al corazón, accidente cerebrovascular, insuficiencia cardíaca o muerte cardíaca súbita más tarde.

Si las contracciones prematuras no causan síntomas, no se tratan. Sin embargo, si ocurren con frecuencia y dan lugar a la sensación frecuente de latidos cardíacos interrumpidos, latidos cardíacos rápidos o palpitaciones, se puede recomendar un tratamiento con medicamentos, dispositivos o procedimientos implantables.

Los investigadores analizaron los datos de salud de 322 adolescentes (edad promedio 17 años; 56 % hombres; 79 % adolescentes blancos no hispanos) que vivían en el centro de Pensilvania y que participaron en una evaluación de seguimiento en el estudio Penn State Child Cohort. Ese estudio, realizado entre 2002 y 2006, inicialmente reclutó a niños de 6 a 12 años. Los datos analizados en este estudio revisaron los resultados de la evaluación de seguimiento casi 7,5 años después (2010-2013).

Este grupo de niños no padecía afecciones cardiovasculares importantes y se consideraba de bajo riesgo de ritmos cardíacos irregulares. En el estudio de seguimiento, los investigadores midieron simultáneamente la exposición a partículas finas en el aire que cada adolescente respiraba (usando un dispositivo llamado nefelómetro) durante 24 horas y los registros de EKG de los ritmos cardíacos de cada adolescente a través de un pequeño dispositivo portátil llamado monitor Holter.

La concentración promedio de PM2.5 medida en el estudio fue de aproximadamente 17 microgramos de partículas por metro cúbico de aire (µg/m3) por día, que está muy por debajo del estándar de calidad del aire basado en la salud de 35 µg/m3 establecido por el Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA).

El estudio encontró:

• El 79 % de los participantes tuvo al menos un ritmo cardíaco irregular durante el período de estudio de 24 horas. De ese grupo, el 40 % tenía solo contracciones auriculares prematuras, el 12 % tenía solo contracciones ventriculares prematuras y el 48 % tenía ambas.
   
• Se observó un aumento del 5% en el número de contracciones ventriculares prematuras dentro de las dos horas posteriores a la exposición por cada aumento de 10 µg/m3 en PM2.5.
   
• No se encontró asociación entre la concentración de material particulado y el número de extrasístoles auriculares.

“Es alarmante que pudiéramos observar un impacto tan significativo de la contaminación del aire en las arritmias cardíacas cuando la calidad del aire se mantuvo dentro de los estándares de salud establecidos por la EPA. Puede sugerir que los adolescentes que viven en áreas altamente contaminadas, como el centro de las ciudades, corren un riesgo aún mayor”, dijo.

Los resultados fueron consistentes con los datos obtenidos previamente en adultos utilizando métodos similares de estos investigadores y otros, aunque el aumento de las contracciones ventriculares prematuras fue aún mayor en los adultos. Reducir el riesgo de ritmos cardíacos irregulares en los adolescentes podría reducir su riesgo de desarrollar una enfermedad cardíaca en la edad adulta, según los autores del estudio.

“Nuestro estudio encontró que la contaminación del aire aumenta el riesgo de enfermedades cardiovasculares y muerte cardíaca súbita, incluso entre adolescentes sanos”, dijo. “Las medidas de protección, como usar máscaras y evitar actividades físicas vigorosas, pueden estar justificadas en los días en que la concentración de partículas es alta, especialmente durante las horas pico de la mañana”.

La forma más efectiva de reducir la exposición de todos a la contaminación del aire es respaldar regulaciones de calidad del aire más estrictas a nivel nacional, dijo el experto voluntario de la American Heart Association, Robert D. Brook, M.D., FAHA, profesor de medicina en la Universidad Estatal de Wayne en Detroit. Brook es coautor de varias declaraciones científicas de la American Heart Association sobre la contaminación del aire.

“Los niveles de PM2.5 han disminuido drásticamente desde las décadas de 1970 y 1980 debido a regulaciones que sin duda se han relacionado con mejores efectos en la salud y la esperanza de vida”, dijo Brook. “Describimos en una declaración científica reciente de la AHA, titulada Acciones protectoras a nivel personal contra la exposición a la contaminación del aire por partículas, estrategias y actividades o cambios de comportamiento que pueden reducir la exposición a la contaminación, como filtros de aire portátiles, máscaras faciales, respiradores y ejercicio durante las horas no pico. Sin embargo, no ha habido estudios que demuestren que estas medidas realmente pueden prevenir los efectos clínicos adversos para la salud, como los ataques cardíacos”.

Según una declaración de política de la American Heart Association de 2020 que cita un estudio global, la contaminación del aire ambiental es ampliamente reconocida como un contribuyente significativo a las enfermedades cardiovasculares y la muerte. En 2017, se estimó que la exposición a la contaminación del aire por partículas estaba asociada con más de 7 millones de muertes prematuras y la pérdida de 147 millones de años de vida saludables en todo el mundo. La Asociación recomienda un mayor desarrollo de enfoques de políticas basadas en evidencia, una inversión continua en investigación y una mayor innovación y asociaciones transformadoras para reducir la carga cardiovascular de los contaminantes del aire ambiental en los EE. UU.

"El aspecto más interesante y significativo de este estudio es claramente que los resultados se encontraron en adolescentes jóvenes sanos", dijo Brook. “El estudio respalda la preocupación de que incluso los jóvenes sanos no son inmunes a las respuestas cardiovasculares adversas a PM2.5 y a los niveles de exposición dentro de los Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiental durante 24 horas establecidos por la EPA. Es plausible que los hallazgos ayuden a explicar la razón potencial del momento de aparición de las arritmias e incluso de la muerte súbita en algunos jóvenes susceptibles".

El Dr. He y sus colegas actualmente están evaluando el impacto de la contaminación del aire en otros marcadores de la actividad eléctrica cardíaca. Este estudio se limitó al no poder analizar el impacto de la contaminación del aire en diferentes subtipos de contracciones ventriculares prematuras, lo que puede ayudar a los cardiólogos a comprender mejor cómo la contaminación afecta la función cardíaca. Los resultados de este estudio en adolescentes pueden no ser generalizables a niños más pequeños.

Perspectiva Clínica

¿Qué es nuevo?

El estudio actual es el primero de su tipo en mostrar una asociación aguda entre la contaminación del aire por partículas finas con diámetros aerodinámicos ≤2,5 μm y la arritmia ventricular en una muestra de población de adolescentes.

El curso temporal del impacto de la contaminación del aire en la arritmia ventricular fue dentro de ≈2 horas después de la exposición.

¿Cuáles son las implicaciones clínicas?

Debido a la naturaleza ubicua e involuntaria de la contaminación del aire, se pueden tomar medidas de control de la contaminación del aire para reducir el riesgo de arritmia cardíaca en los adolescentes.

La reducción del riesgo de arritmia cardíaca durante la adolescencia puede reducir aún más la carga de enfermedades cardiovasculares en adultos debido a la importancia de la prevención temprana de enfermedades cardiovasculares en etapas tempranas de la vida.

Muerte súbita cardíaca

La muerte súbita cardíaca (MSC) es una importante amenaza para la salud pública. Se estima que la SCD representa ≈50 % de las muertes relacionadas con enfermedades cardiovasculares y entre el 15 % y el 20 % de la mortalidad por todas las causas en los países occidentales. Aunque es relativamente rara, la MSC entre niños y jóvenes sanos, incluidos los atletas de elite, tiene un impacto devastador en sus familias. Además, considerando la gran cantidad de años de vida perdidos, la carga de salud pública relacionada con la MSC en los jóvenes no es trivial. Como resultado, las causas de la MSC en niños y jóvenes se han estudiado ampliamente. A diferencia de los adultos mayores, entre quienes la arteriopatía coronaria aterosclerótica es la causa predominante de la MSC, la arritmia cardíaca es uno de los factores de riesgo más destacados de la MSC en jóvenes. Por ejemplo, la MSC sin explicación (es decir, MSC sin causa aparente después de una autopsia completa), que puede atribuirse principalmente a arritmias cardíacas, representa un tercio de la MSC entre niños y adultos jóvenes. Por lo tanto, es de gran importancia de la salud pública para identificar los factores de riesgo modificables para las arritmias cardíacas entre niños y adolescentes.

La aparición de arritmias cardíacas puede atribuirse al deterioro del equilibrio autonómico cardíaco, inflamación sistémica y estrés oxidativo. con estos procesos biológicos es plausible que la exposición a PM2 también se relacione con un mayor riesgo de arritmias cardíacas. De hecho, la asociación entre PM2 y arritmias cardíacas se ha observado en estudios epidemiológicos en adultos basados ​​en datos de mortalidad, episodios de arritmia capturados por desfibrilador automático implantable y monitorización de ECG. Por ejemplo, la exposición prolongada a PM2 se ha asociado con una mayor mortalidad por arritmias, especialmente entre fumadores. Además, la exposición aguda a PM2 se ha asociado con mayores probabilidades de fibrilación auricular registrada por un desfibrilador cardioversor implantable a las pocas horas de la exposición16. Tanto en la población adulta general como en pacientes con enfermedades cardiovasculares, la exposición a partículas ambientales también se ha asociado con arritmias ventriculares en la monitorización del ECG.

Aunque estos estudios han proporcionado pruebas convincentes que respaldan que la exposición a PM2 es un factor de riesgo de arritmias cardíacas, casi todos se realizaron en adultos, incluidos pacientes con enfermedades cardiovasculares preexistentes. Por lo tanto, los hallazgos no pueden generalizarse a poblaciones de bajo riesgo, como los adolescentes que no tienen enfermedades cardiovasculares subyacentes. Dada la importancia primordial de las arritmias en la causa de la MSC entre los jóvenes, existe una necesidad urgente de comprender si la exposición a PM2 desencadena arritmias cardíacas en los jóvenes.

Por lo tanto, realizamos este estudio para evaluar la asociación entre la concentración de PM2.5 ambiental y las arritmias cardíacas en una muestra de población de adolescentes. Nuestra hipótesis es que el nivel elevado de PM2.5 se asocia con un aumento agudo del número de arritmias cardíacas a las pocas horas de la exposición.

Los coautores son Jeff D. Yanosky, Sc.D.; Julio Fernández-Mendoza, Ph.D.; Vernon M. Chinchilli, Doctor en Filosofía; Laila Al-Shaar, Ph.D.; Alexandros N. Vgontzas, MD; Edward O. Bixler, doctorado; y Duanping Liao, MD, Ph.D.