Diesel exhaust particles sensitise airway TRPV1 and shift cardiac autonomic balance in healthy humans: a randomised, double-blind, crossover controlled exposure study of genotype-dependent susceptibility

Cada día, el aire que respiramos transporta diminutas motas de hollín y polvo, a menudo provenientes del escape de los motores diésel. Durante décadas, los científicos han sabido que cuando estas partículas aumentan en el aire, más personas sufren ataques cardíacos y problemas respiratorios en cuestión de apenas unas pocas horas. Esta velocidad es un enigma. Es demasiado rápida para que el cuerpo reaccione a través de la lenta y pesada maquinaria de la inflamación, que normalmente tarda días en desarrollarse. En su lugar, esta reacción rápida sugiere un tipo diferente de sistema de alarma: una señal directa, similar a un reflejo, que viaja de los pulmones al corazón, saltándose los mensajeros químicos habituales. La clave de esta alarma es un tipo específico de fibra nerviosa en las vías respiratorias que actúa como un cable sensible de activación. Cuando estos nervios se activan, pueden provocar que una persona tosa y también pueden enviar una señal al corazón para que cambie su ritmo.

Los investigadores sospechaban desde hace tiempo que las partículas de escape de diésel podrían activar este cable directamente, pero demostrarlo en humanos vivos era difícil. Necesitaban ver si inhalar estas partículas podía realmente hacer que los nervios de las vías respiratorias fueran más sensibles y desplazar el equilibrio del corazón hacia un estado de "lucha o huida", todo dentro de una misma sesión. También querían saber por qué algunas personas parecen reaccionar fuertemente a la contaminación mientras que otras no. La respuesta podría residir en nuestros genes, específicamente en las diminutas variaciones del ADN que construye estos sensores nerviosos. Si los sensores están construidos de forma ligeramente distinta en algunas personas, podrían ser más fácilmente activados por la misma cantidad de contaminación.

Para encontrar la respuesta, un equipo de científicos del Hospital Universitario de Padua, en Italia, diseñó un experimento cuidadoso con veintitrés adultos sanos y no fumadores. El estudio se organizó de modo que cada persona sirviera como su propio control, eliminando la incertidumbre de comparar diferentes personas. Cada voluntario visitó el laboratorio tres veces. En la primera visita, establecieron una línea de base. En las dos visitas siguientes, separadas por al menos una semana, inhalaron una niebla. En un orden aleatorio, respiraron una niebla de agua salada inofensiva o una niebla que contenía una cantidad precisa de partículas de escape de diésel. La cantidad de diésel que inhalaron fue calculada para coincidir con lo que un trabajador podría respirar durante un turno intenso de dos horas, pero seguía estando por debajo del límite legal para una jornada laboral completa. Ni los voluntarios ni los científicos sabían qué niebla se estaba inhalando en cada momento, asegurando que los resultados no estuvieran influenciados por las expectativas.

Después de inhalar la niebla, los investigadores probaron inmediatamente las vías respiratorias y los corazones de los voluntarios. Para comprobar las vías respiratorias, utilizaron una prueba estándar que involucra capsaicina, la sustancia química que hace que los chiles sean picantes. Pidieron a los voluntarios que respiraran cantidades crecientes de capsaicina hasta que tosieran dos veces. Cuanto menor sea la cantidad necesaria para provocar la tos, más sensibles son los nervios de las vías respiratorias. Para comprobar el corazón, registraron los latidos del corazón de los voluntarios mientras permanecían quietos, buscando cambios sutiles en el ritmo que indiquen si el cuerpo se inclina hacia la relajación o el estrés. También tomaron muestras de sangre para ver si las defensas naturales del cuerpo contra el estrés químico se estaban agotando.

Los resultados fueron claros e inmediatos. Cuando los voluntarios inhalaron las partículas de diésel, sus vías respiratorias se volvieron significativamente más sensibles. La cantidad de capsaicina necesaria para hacerlos toser disminuyó casi a la mitad en comparación con cuando inhalaron la inofensiva niebla salina. Esto demostró que las partículas de diésel habían sensibilizado directamente las fibras nerviosas en los pulmones, haciendo que se disparen con mayor facilidad. Al mismo tiempo, los corazones de los voluntarios mostraron un cambio de equilibrio distintivo. Los datos revelaron que el ritmo del corazón se movió hacia un estado de mayor alerta, con la respuesta de estrés del cuerpo tomando el mando sobre su respuesta de relajación. Curiosamente, la frecuencia cardíaca real de los voluntarios no cambió; el cambio fue en el sistema de control subyacente, una reorganización sutil pero poderosa de cómo el sistema nervioso gestiona el corazón.

Las pruebas de sangre contaron una tercera parte de la historia. Después de inhalar el diésel, la sangre de los voluntarios mostró una fuerte caída en su capacidad antioxidante natural. Estas son las sustancias químicas que el cuerpo utiliza para neutralizar sustancias nocivas. El hecho de que estas defensas se consumieran, mientras que los niveles de subproductos nocivos permanecieron estables, sugiere que el cuerpo estaba luchando activamente contra las partículas en el momento en que fueron inhaladas. Fue una batalla rápida y localizada que ocurrió en cuestión de minutos, no de días.

Quizás el hallazgo más revelador se refirió a por qué las reacciones variaban de una persona a otra. Los investigadores examinaron el ADN de cada voluntario, centrándose en los genes específicos que construyen los sensores nerviosos de las vías respiratorias. Encontraron que las personas que poseían un mayor número de variaciones genéticas específicas en estos sensores mostraban las reacciones más fuertes en su ritmo cardíaco. Cuantas más variaciones tuviera una persona, más se desplazaba el equilibrio de su corazón hacia el estrés tras respirar el diésel. Este vínculo genético era específico para la exposición al diésel en lo que respecta al corazón; sin embargo, las mismas variaciones genéticas no mostraron un vínculo estadísticamente fiable con la sensibilidad de las vías respiratorias, ya que esa asociación no se sostuvo tras rigurosos controles estadísticos. Esto sugiere que, para algunas personas, su composición genética hace que el control nervioso de su corazón sea únicamente vulnerable al contacto directo de la contaminación, convirtiendo una exposición rutinaria en un evento fisiológico significativo, mientras que la respuesta de sensibilidad de las vías respiratorias parece depender menos de estos factores genéticos específicos.

Este estudio proporciona la primera prueba directa en humanos de que las partículas de escape de diésel pueden activar un sistema de alarma rápido, basado en los nervios, que afecta tanto a la respiración como a la función cardíaca. Demuestra que el peligro de los picos de contaminación no se trata solo de daños a largo plazo, sino de reacciones rápidas, similares a los reflejos, que ocurren en cuestión de minutos. Además, identifica un factor genético que determina quién está en mayor riesgo respecto a los cambios en el ritmo cardíaco. Aunque el estudio involucró a un grupo pequeño de adultos jóvenes sanos, los hallazgos sugieren que la respuesta del cuerpo a la contaminación del tráfico es una interacción compleja entre el entorno y nuestra biología individual, donde nuestros genes juegan un papel crítico en cómo nuestros nervios y corazones reaccionan al aire que respiramos.