Contaminación del aire y niños con fibrosis quística

Fondo:

La fibrosis quística (FQ) es la afección respiratoria hereditaria más común que acorta la vida y provoca una muerte prematura secundaria a infecciones e inflamación recurrentes de las vías respiratorias, lo que lleva a un daño pulmonar irreversible. El programa de cribado en la infancia ha mejorado la esperanza de vida, pero la esperanza de vida de los pacientes con FQ todavía se reduce en 20 años en la actualidad. Por lo tanto, todavía se necesitan intervenciones para reducir la inflamación, la infección y el daño pulmonar en la FQ.

Una posible intervención es reducir la exposición de los niños con FQ a la contaminación del aire. Las partículas (PM) son partículas de hollín microscópicas de las emisiones de los motores de gasolina y diésel; El PM está relacionado con efectos adversos para la salud respiratoria en los niños. Los niños con fibrosis quística son particularmente vulnerables a las PM pero, hasta la fecha, no hay recomendaciones disponibles para reducir la exposición y el mecanismo subyacente a esta vulnerabilidad no está claro.

La exposición personal de los niños con FQ a PM se debe a: i) fuentes generadas localmente (en relación con la proximidad a carreteras transitadas) y ii) concentraciones de fondo (es decir, PM volado por toda la ciudad desde otras áreas). Aunque está bien establecida una relación entre la contaminación del aire y la reducción del crecimiento de la función pulmonar en niños sanos, la relación con la enfermedad pulmonar por fibrosis quística ha surgido recientemente. Un estudio reciente encontró que la exposición a largo plazo de los niños con FQ a PM aumenta el riesgo de infección de las vías respiratorias por Pseudomonas. Otro estudio también encontró que la contaminación de fondo a corto plazo está asociada con una mayor necesidad de antibióticos en niños y adultos con FQ. La necesidad de reducir la exposición personal de los pacientes a PM ha sido reconocida por Barts Health NHS Trust. Trabajando con Global Action Plan, Trust ha desarrollado consejos sobre cómo reducir la exposición personal de los adultos a la contaminación del aire. Estos consejos incluyen viajar fuera de las horas pico, tomar rutas de baja contaminación (se proporcionan mapas) y suscribirse a la aplicación de advertencia de contaminación del aire airText. Dado que los niños en edad escolar no pueden viajar fuera de las horas pico, se necesitan con urgencia consejos adaptados a los niños.

Investigaciones recientes en pacientes con asma sugieren un mecanismo putativo de eliminación alterada de PM inhalado. En el pulmón sano, los macrófagos de las vías respiratorias (MA) eliminan (fagocitan) rápidamente la PM inhalada. AM patrulla la superficie de las células epiteliales que recubren las vías respiratorias; después de absorber PM, se mueven hacia arriba y salen del pulmón. Por lo tanto, la AM con una función fagocítica normal actúa tanto para reducir la exposición a PM de otras células de las vías respiratorias, incluidas las células epiteliales, como para garantizar que la PM no se acumule en los pulmones. La cantidad de partículas de carbono en AM se utilizó previamente para evaluar los efectos a largo plazo de la exposición de niños y adultos sanos. La cantidad de carbono negro (BC) en AM refleja la capacidad intrínseca de AM para eliminar PM (capacidad fagocítica). El carbono AM es significativamente más bajo en condiciones como el asma grave, donde la capacidad fagocítica de la AM está alterada. Además, se ha identificado un papel de la prostaglandina E2 (PGE2) en la mediación de la función fagocítica alterada en el asma. En primer lugar, la PGE2 suprime la fagocitosis por AM de la PM urbana in vitro; y en segundo lugar, los niños con asma grave tenían un aumento de los metabolitos de PGE2 en la orina. El cambio de PM inhalado de AM a otras células tiene el potencial de estimular la liberación de interleucina-8 (IL-8) por parte de las células epiteliales, un fenómeno observado en ratones, donde la inhalación de partículas no inflamatorias produce una neutrofilia significativa en las vías respiratorias cuando la función fagocítica de AM está disminuida. dañado.

La hipótesis es que el manejo inadecuado de PM inhalado por AM contribuye a la vulnerabilidad de los niños con FQ a la contaminación del aire. Específicamente, la mayor vulnerabilidad a las PM inhaladas en niños con FQ se debe al deterioro de la fagocitosis de AM mediado por PGE2. El corolario es que los niños con FQ tendrán; i) niveles reducidos de carbono AM in vivo (lo que refleja una fagocitosis reducida de PM inhalado in vivo), ii) capacidad reducida de AM para fagocitar PM de carbono in vitro, iii) aumento de metabolitos de PGE2 en las vías respiratorias y la orina, y finalmente, iv) dado que la producción de PGE2 está bajo el control de la enzima ciclooxigenasa (COX, especialmente COX-2), las células de las vías respiratorias con FQ tienen una mayor expresión de COX-2, v) inhibidores de COX (p. ibuprofeno) debería suprimir la producción de PGE2, mejorando teóricamente la función AM.

La bronquiectasia no fibrosa quística es una afección respiratoria con múltiples etiologías, como patología congénita, inmunodeficiencia y discinesia ciliar primaria. Los pacientes con bronquiectasias sin FQ muestran características clínicas similares a las de aquellos con FQ, los pacientes con cualquiera de las condiciones se manejan con tratamientos similares, por lo tanto, se supone que lo anterior también se aplica a los niños con bronquiectasias sin FQ.

Ha habido evidencia de que algunos organismos son capaces de reproducirse y residir dentro de los macrófagos de las vías respiratorias sin ser destruidos por la vía fagocítica tradicional. A menudo, los pacientes con FQ y bronquiectasias sin FQ que no se encuentran bien ingresan en el hospital para tratamientos intensivos con antibióticos, pero una proporción de sus muestras de esputo no muestran crecimiento en el cultivo hospitalario de rutina. Este estudio explorará los macrófagos aislados de las vías respiratorias e identificará los organismos que se encuentran dentro, si es que hay alguno presente.

Datos clinicos:

Hay evidencia para apoyar esta hipótesis; i) se informó anteriormente que la fagocitosis de perlas de látex inertes está alterada en AM de adultos con FQ (71 + 15 % de fagocitosis en controles frente a 23 + 9 % en FQ), ii), la FQ se asocia con un aumento de PGE2 en las vías respiratorias, y iii ) en un estudio piloto, significativamente (p<0,01) redujo el carbono AM en 6 niños con FQ en comparación con 6 controles sanos (media 0 frente a 0,3 + 0,05, μm2 p<0,01).

Razón fundamental:

Hasta la fecha, no se ha estudiado in vitro el efecto de la absorción alterada de PM por AM en otras células de las vías respiratorias. La hipótesis es que en cocultivos de AM humana y células epiteliales de las vías respiratorias expuestas a PM urbanas, el deterioro de la fagocitosis de macrófagos mediado por PGE2 aumenta la liberación epitelial de IL-8. Además, dado que los AM son una fuente importante de PGE2 en las vías respiratorias, se especula que existe una mayor expresión de COX-2 en los AM de los niños con FQ. Por lo tanto, la supresión de la función fagocítica de AM en la FQ es un proceso autocrino; es decir. CF AM libera más PGE2, que a su vez suprime la fagocitosis de AM. En este estudio, se buscará la evidencia del manejo anormal de PM por parte de AM de niños con FQ, y se modelará esto usando cultivos de macrófagos y células de las vías respiratorias humanas.