23.11.2020 - Paul Scherrer Institut (PSI)

¿Qué partículas de contaminación atmosférica representan el mayor riesgo para la salud?

Las partículas con un elevado potencial oxidativo intensifican la reacción inflamatoria de las células

Los investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI, junto con colegas de varias otras instituciones europeas, han investigado si las partículas de ciertas fuentes pueden ser especialmente perjudiciales para la salud humana. Encontraron pruebas de que la cantidad de materia particulada por sí sola no es el mayor riesgo para la salud. Más bien podría ser el llamado potencial oxidativo lo que hace que la contaminación por partículas sea tan perjudicial.

La materia particulada es uno de los mayores riesgos para la salud que se derivan de la contaminación del aire y, según varios estudios, es responsable de varios millones de muertes cada año. Esto significa que la mala calidad del aire y las partículas se encuentran entre los cinco factores de riesgo para la salud más importantes, junto con la hipertensión arterial, el tabaquismo, la diabetes y la obesidad. Sin embargo, todavía no se sabe con precisión qué hace que la contaminación por partículas sea tan peligrosa. Junto con un equipo de colaboración internacional, los investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI han descubierto ahora que la cantidad de contaminación por partículas no es el único factor decisivo cuando se trata de riesgos para la salud.

El potencial oxidativo de las partículas como riesgo para la salud

"En este estudio nos interesaron principalmente dos puntos", dice Kaspar Dällenbach del grupo de investigación de química de fase gaseosa y aerosoles del PSI. "En primer lugar, qué fuentes en Europa son responsables del llamado potencial oxidativo de las partículas (también conocidas como aerosoles) y, en segundo lugar, si el riesgo para la salud de estas partículas es causado por su potencial oxidativo".

En este caso, el término "potencial oxidativo" se refiere a la capacidad de la materia particulada para reducir la cantidad de antioxidantes, lo que puede provocar daños en las células y los tejidos del cuerpo humano. En un primer paso, los investigadores expusieron células de las vías respiratorias humanas, las llamadas células epiteliales bronquiales, a muestras de partículas y probaron su reacción biológica. Cuando estas células están bajo estrés, emiten una sustancia de señalización para el sistema inmunológico, que inicia las reacciones inflamatorias en el cuerpo. Los investigadores pudieron demostrar que las partículas con un elevado potencial oxidativo intensifican la reacción inflamatoria de las células. Esto sugiere que el potencial oxidativo determina cuán dañinas son las partículas. La conexión causal entre el elevado potencial oxidativo y un peligro para la salud aún no se ha establecido definitivamente, según Dällenbach. "Pero el estudio es otro claro indicio de que esta conexión realmente existe".

Un estudio conjunto dirigido por la Universidad de Berna mostró que las células de los pacientes que sufren de una enfermedad especial preexistente, la fibrosis quística, exhiben una defensa debilitada contra las partículas. Mientras que en las células sanas un mecanismo de defensa antioxidante fue capaz de detener la progresión de la reacción inflamatoria, la capacidad de defensa en las células enfermas fue insuficiente. Esto condujo a un aumento de la mortalidad celular.

¿De dónde provienen las partículas y su potencial oxidativo?

Además, los investigadores recogieron muestras de partículas en varios lugares de Suiza. Utilizando una técnica de espectrometría de masas desarrollada en el PSI, analizaron la composición de las partículas. El perfil químico obtenido de esta manera para cada muestra de partículas indica las fuentes de las que procede. Además, los colegas de Grenoble determinaron el potencial de oxidación de las mismas muestras para obtener una indicación del peligro para la salud humana. Con la ayuda de análisis detallados y métodos estadísticos, los investigadores determinaron a continuación el potencial oxidativo de todas las fuentes de emisión pertinentes. Sobre la base de esos datos experimentales, utilizaron un modelo informático para calcular los lugares de Europa con mayor potencial oxidativo debido a las partículas durante todo el año, e identificaron principalmente las zonas metropolitanas como la capital francesa París y el Valle del Po en el norte de Italia como regiones críticas.

"Nuestros resultados muestran que el potencial oxidativo de la materia particulada y la cantidad de materia particulada no están determinados por las mismas fuentes", resume Dällenbach. La mayor parte de la materia particulada consiste en polvo mineral y los llamados aerosoles inorgánicos secundarios, como el nitrato de amonio y el sulfato. El potencial oxidante de las partículas, por otra parte, está determinado principalmente por los llamados aerosoles orgánicos secundarios antropogénicos, que proceden principalmente de la combustión de la madera, y por las emisiones metálicas procedentes de los frenos y el desgaste de los neumáticos en el tráfico rodado. Los investigadores descubrieron no sólo que la población de las zonas urbanas está expuesta a una mayor cantidad de materia particulada, sino también que esta materia particulada en esas regiones tiene un mayor potencial oxidativo y, por lo tanto, es más perjudicial para la salud que la contaminación por partículas en las zonas rurales. "Nuestros resultados muestran que la regulación de la cantidad de partículas por sí sola podría no ser eficaz", dice Dällenbach. Además, el estudio de la Universidad de Berna sugiere que los grupos de población con enfermedades preexistentes podrían beneficiarse especialmente de medidas adecuadas para reducir la contaminación por partículas.

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