Efeitos da Exposição Seqüencial ao Dióxido de Nitrogênio e Ozônio em Voluntários Humanos Adultos Saudáveis. (ENDZONE)

Apesar das melhorias na qualidade do ar nas últimas décadas, mais de 100 milhões de pessoas nos EUA ainda vivem em condados que não atendem aos Padrões Nacionais de Qualidade do Ar Ambiente (NAAQS) para um ou mais poluentes. Durante o curso da vida diária, os indivíduos estão expostos a múltiplos poluentes de várias fontes de origem natural e antropogênica. Tornou-se cada vez mais claro que a exposição a poluentes atmosféricos é um fator de risco para exacerbação e talvez até progressão de doenças pulmonares e cardiovasculares. A maioria dos estudos controlados de exposição humana examinou poluentes individuais; no entanto, as exposições do mundo real ocorrem no contexto de uma mistura complexa de poluentes. Diferentes poluentes atingem níveis máximos em diferentes horários durante o dia, o que levanta a preocupação de que a exposição a um poluente possa sensibilizar um indivíduo de modo que sua resposta a uma exposição subsequente possa ser aprimorada. Assim, a sequência de exposição a esses agentes pode afetar seus efeitos relativos à saúde e fazer com que certos cenários de exposição sejam mais deletérios do que outros.

Para definir exposições multipoluentes relevantes para cenários do mundo real, consultamos especialistas do Escritório de Ar e Radiação da EPA (OAR), que nos aconselharam a estudar os efeitos da exposição sequencial a NO2 e O3, dois poluentes onipresentes do critério NAAQS. Os perfis ambientais diurnos desses dois poluentes indicam que os níveis de NO2 geralmente atingem o pico nas horas da noite e da manhã, que são seguidos por concentrações máximas de O3 ambiente durante o meio-dia. Usando essas informações, projetamos o estudo descrito aqui para determinar se a exposição sequencial a NO2 e O3, ou O3 e NO2, resultará em maiores efeitos pulmonares e cardiovasculares do que a exposição a qualquer um dos poluentes isoladamente. O ozônio é um dos principais componentes do smog fotoquímico e é um dos poluentes gasosos mais estudados. Estudos controlados de exposição humana têm sido fundamentais para demonstrar que pode causar inflamação das vias aéreas, incluindo aumentos na infiltração de neutrófilos no pulmão e na produção de mediadores pró-inflamatórios e, finalmente, decréscimos na função pulmonar. Estudos mais recentes mostraram que o ozônio também pode aumentar a inflamação vascular, bem como alterar o controle do sistema nervoso autônomo da frequência cardíaca. O dióxido de nitrogênio é um oxidante produzido por processos naturais e antropogênicos. A maior parte do NO2 produzido pelo homem resulta de processos relacionados à combustão em larga escala, como emissões de automóveis e geração de eletricidade. Embora as exposições relacionadas ao tráfego representem a maioria das emissões de NO2. As emissões de aparelhos de cozinha a gás natural e aquecedores a querosene com ventilação inadequada podem servir como uma fonte significativa de exposição humana ao NO2 em ambientes fechados. Estudos anteriores mostraram que as concentrações de NO2 podem chegar a 600 ppb na área ao redor de um fogão a gás em operação, e os níveis de pico podem exceder 2.000 ppb. Estudos controlados de exposição humana indicaram que a exposição apenas ao NO2 (variando de 110-2000 ppb) resulta em pouca ou nenhuma diminuição observável na função pulmonar; no entanto, a exposição ao NO2 foi associada a aumentos na hiperresponsividade das vias aéreas, suscetibilidade a infecções pulmonares e aumento da inflamação pulmonar. Mais recentemente, a exposição a 500ppb de NO2 foi associada a alterações na eletrofisiologia cardíaca. Dados epidemiológicos recentes indicam que a exposição ao NO2 das emissões veiculares foi associada à mortalidade respiratória e cardiovascular. Estudos anteriores mostraram que a exposição sequencial a NO2 e O3 (em concentrações semelhantes às propostas neste estudo) resulta em maiores decréscimos da função pulmonar e aumento da responsividade inespecífica das vias aéreas em comparação com a exposição ao O3 precedida por exposição ao ar limpo em mulheres jovens. Estudos adicionais demonstraram que a exposição sequencial ao ozônio, separados por 24 horas, resultou em maiores decréscimos da função pulmonar, avaliados como volume expiratório forçado no primeiro segundo de expiração (VEF1), após a segunda exposição do que o observado após a primeira. A exposição ao ozônio também demonstrou ter um efeito primário para a exposição subsequente ao dióxido de enxofre (SO2) em adolescentes asmáticos e respostas induzidas por alérgenos de asmáticos perenemente alérgicos. Além disso, pesquisas em andamento no EPA Human Studies Facility demonstraram que a exposição sequencial de seres humanos ao escapamento de diesel e ao ozônio pode resultar em maior diminuição da função pulmonar do que a exposição a qualquer poluente sozinho. Dada a natureza complexa da exposição a poluentes, estamos interessados ​​em determinar se a exposição a um poluente pode sensibilizar uma pessoa para que a exposição subsequente a um segundo poluente cause uma resposta mais pronunciada do que seria esperado com base na exposição apenas ao segundo poluente sozinho. Assim, neste estudo examinaremos dois cenários de exposição envolvendo exposições sequenciais de NO2 e O3. A primeira envolve determinar se uma exposição inicial ao NO2 "preparará" um indivíduo para uma exposição subsequente ao O3. A segunda envolve determinar se uma exposição inicial ao O3, em uma concentração que resulta em pequenas alterações cardiopulmonares que se resolvem em 24 horas, aumentará uma exposição subsequente ao NO2. De um modo geral, a exposição apenas ao NO2 não está associada a mudanças robustas nas métricas da função cardiopulmonar; no entanto, acreditamos que ele pode modificar e ser modificado pela exposição ao ozônio. Especificamente, este estudo testará duas hipóteses gerais. Primeiro, levantamos a hipótese de que a pré-exposição a uma concentração relativamente baixa de NO2 "sensibilizará" os indivíduos a uma exposição subsequente ao O3 e levará a maiores mudanças na função cardiopulmonar em comparação com a exposição ao O3 precedida pela exposição ao ar limpo. Em segundo lugar, levantamos a hipótese de que a pré-exposição ao O3, em uma concentração que foi previamente associada a pequenas alterações na função cardiopulmonar, preparará os indivíduos para uma resposta maior ao NO2 em comparação com a pré-exposição ao ar limpo. As informações obtidas durante o curso deste estudo permitirão que a EPA avalie melhor os riscos associados à exposição sequencial a multipoluentes e potencialmente forneça conselhos sobre atividades para mitigar os efeitos.