Efectos de la exposición secuencial al dióxido de nitrógeno y al ozono en voluntarios humanos adultos sanos. (ENDZONE)

A pesar de las mejoras en la calidad del aire durante las últimas décadas, más de 100 millones de personas en los EE. UU. todavía viven en condados que no cumplen con los Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiental (NAAQS) para uno o más contaminantes. Durante el curso de la vida diaria, las personas están expuestas a múltiples contaminantes de diversas fuentes, tanto de origen natural como antropogénico. Cada vez es más claro que la exposición a los contaminantes del aire es un factor de riesgo de exacerbación y tal vez incluso de progresión de las enfermedades pulmonares y cardiovasculares. La mayoría de los estudios de exposición humana controlada han examinado contaminantes individuales; sin embargo, las exposiciones en el mundo real ocurren en el contexto de una mezcla compleja de contaminantes. Diferentes contaminantes alcanzan niveles máximos en diferentes momentos durante el día, lo que genera la preocupación de que la exposición a un contaminante pueda sensibilizar a un individuo para que su respuesta a una exposición posterior pueda mejorar. Por lo tanto, la secuencia de exposición a estos agentes puede afectar sus efectos relativos a la salud y dar como resultado que ciertos escenarios de exposición sean más nocivos que otros.

Para definir las exposiciones a múltiples contaminantes que son relevantes para los escenarios del mundo real, consultamos a expertos de la Oficina de Aire y Radiación (OAR) de la EPA, quienes nos recomendaron estudiar los efectos de la exposición secuencial a NO2 y O3, dos contaminantes de criterio NAAQS ubicuos. Los perfiles ambientales diurnos de estos dos contaminantes indican que los niveles de NO2 a menudo alcanzan su punto máximo en las horas de la tarde y la mañana, seguidos de concentraciones máximas de O3 en el ambiente durante el mediodía. Utilizando esta información, diseñamos el estudio que se describe aquí para determinar si la exposición secuencial a NO2 y O3, u O3 y NO2, producirá mayores efectos pulmonares y cardiovasculares que la exposición a cualquiera de los contaminantes por separado. El ozono es un componente principal del smog fotoquímico y es uno de los contaminantes gaseosos más estudiados. Los estudios de exposición humana controlada han sido fundamentales para demostrar que puede causar inflamación de las vías respiratorias, incluidos aumentos en la infiltración de neutrófilos en los pulmones y la producción de mediadores proinflamatorios y, en última instancia, disminuciones en la función pulmonar. Estudios más recientes han demostrado que el ozono también puede aumentar la inflamación vascular, así como alterar el control del ritmo cardíaco por parte del sistema nervioso autónomo. El dióxido de nitrógeno es un oxidante producido por procesos naturales y antropogénicos. La mayoría del NO2 producido por el hombre resulta de procesos relacionados con la combustión a gran escala, como las emisiones de los automóviles y la generación de electricidad. Aunque las exposiciones relacionadas con el tráfico representan la mayoría de las emisiones de NO2. Las emisiones de los aparatos de cocina de gas natural y los calefactores de espacio que funcionan con queroseno con ventilación inadecuada pueden servir como una fuente importante de exposición humana al NO2 en interiores. Estudios anteriores han demostrado que las concentraciones de NO2 pueden alcanzar los 600 ppb en el área que rodea una estufa de gas en funcionamiento, y los niveles máximos pueden superar los 2000 ppb. Los estudios de exposición humana controlada han indicado que la exposición a NO2 solo (que oscila entre 110 y 2000 ppb) da como resultado una disminución observable pequeña o nula en la función pulmonar; sin embargo, la exposición al NO2 se ha asociado con aumentos en la hiperreactividad de las vías respiratorias, susceptibilidad a infecciones pulmonares y aumento de la inflamación pulmonar. Más recientemente, la exposición a 500 ppb de NO2 se ha asociado con cambios en la electrofisiología cardíaca. Datos epidemiológicos recientes indican que la exposición al NO2 de las emisiones de los vehículos se asoció con mortalidad tanto respiratoria como cardiovascular. Estudios anteriores han demostrado que la exposición secuencial a NO2 y O3 (en concentraciones similares a las propuestas en este estudio) da como resultado una mayor disminución de la función pulmonar y una mayor capacidad de respuesta no específica de las vías respiratorias en comparación con la exposición al O3 precedida por la exposición al aire limpio en mujeres jóvenes. Estudios adicionales han demostrado que la exposición secuencial al ozono, separada por 24 horas, resultó en una mayor disminución de la función pulmonar, evaluada como volumen espiratorio forzado en el primer segundo de exhalación (FEV1), después de la segunda exposición que la observada después de la primera. También se ha demostrado que la exposición al ozono tiene un efecto de preparación para la exposición posterior al dióxido de azufre (SO2) en los asmáticos adolescentes y las respuestas inducidas por alérgenos de los asmáticos alérgicos perennes. Además, la investigación en curso en el Centro de Estudios Humanos de la EPA ha demostrado que la exposición secuencial de los humanos al escape de diesel y al ozono puede resultar en una mayor disminución de la función pulmonar que la exposición a cualquiera de los contaminantes por sí solo. Dada la naturaleza compleja de la exposición a los contaminantes, estamos interesados ​​en determinar si la exposición a un contaminante puede sensibilizar a una persona, de modo que la exposición posterior a un segundo contaminante provoque una respuesta más pronunciada de lo que se esperaría en función de la exposición al segundo contaminante solo. Por lo tanto, en este estudio examinaremos dos escenarios de exposición que involucran exposiciones secuenciales de NO2 y O3. El primero implica determinar si una exposición inicial al NO2 "preparará" a un individuo para una exposición posterior al O3. El segundo consiste en determinar si una exposición inicial a O3, a una concentración que produce pequeños cambios cardiopulmonares que se resuelven en 24 horas, aumentará una exposición posterior a NO2. En términos generales, la exposición a NO2 por sí sola no se asocia con cambios sólidos en las métricas de la función cardiopulmonar; sin embargo, creemos que puede modificar y ser modificado por la exposición al ozono. Específicamente, este estudio probará dos hipótesis generales. En primer lugar, planteamos la hipótesis de que la exposición previa a una concentración relativamente baja de NO2 "sensibilizará" a las personas a una exposición posterior al O3 y conducirá a mayores cambios en la función cardiopulmonar en comparación con la exposición al O3 precedida por la exposición al aire limpio. En segundo lugar, planteamos la hipótesis de que la exposición previa al O3, a una concentración que se ha asociado previamente con pequeños cambios en la función cardiopulmonar, preparará a las personas para que tengan una mayor respuesta al NO2 en comparación con la exposición previa al aire limpio. La información obtenida durante el transcurso de este estudio permitirá a la EPA evaluar mejor los riesgos asociados con la exposición secuencial a múltiples contaminantes y, potencialmente, brindar asesoramiento sobre actividades para mitigar los efectos.