Las enfermedades alérgicas afectan a un segmento considerable de la población, lo que resulta en una carga socioeconómica significativa, y su prevalencia aumentó en las últimas décadas. Como se muestra a continuación, esto se debe a los cambios ambientales, aunque su función precisa aún no se establece. En todo el mundo, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en la actualidad hay al menos 300 millones de personas con asma y más de 300 millones de personas con rinitis alérgica, y la mitad de la población mundial tendrá una enfermedad alérgica en 2050.
Hasta 50% de la población general presenta ya sensibilización alérgica a al menos 1 alérgeno, como lo define la positividad de la respuesta de las pruebas cutáneas tipo prick o los niveles de IgE específica positiva. En términos de mortalidad anual, a nivel mundial, hay casi 300,000 muertes evitables relacionadas con la alergia, causadas por el asma, la alergia alimentaria o la anafilaxia.
Aunque se reconocen como el resultado de una interacción entre múltiples factores genéticos y ambientales, las alergias se consideran una enfermedad ambiental en principio. De hecho, como se sugirió en una revisión reciente publicada en esta revista, los factores genéticos puros no pueden explicar el aumento dramático de las enfermedades relacionadas con la alergia en las últimas décadas. Varios factores ambientales están involucrados en las exacerbaciones (por ejemplo, los virus, el tabaquismo, los contaminantes del aire y los alérgenos) y en el desarrollo (por ejemplo, los alérgenos, el tabaquismo intrauterino, los contaminantes del aire y los factores dietéticos) de las enfermedades alérgicas. Sin embargo, el inicio y el desarrollo de las enfermedades alérgicas se deben a la interacción, la duración y el tiempo de varias exposiciones ambientales. En el contexto de las enfermedades alérgicas, se hace evidente que el período de la vida temprana es de suma importancia para su inicio. Esto se conoce como los orígenes evolutivos de la salud y la hipótesis de la enfermedad según la cual la vulnerabilidad intergeneracional para la enfermedad se establece antes y durante los primeros 1000 días después de la concepción.
De manera reciente, se hace evidente que la exposición (es decir, la totalidad del entorno externo e interno desde la preconcepción en adelante, complementado con el genoma al que se expone el sujeto) debe considerarse para explicar en su totalidad el desarrollo y, por ende, las epidemias de alergia. El exposoma incluye 3 dominios amplios: externos específicos, externos no específicos e internos.
La exposición externa abarca factores ambientales externos específicos (es decir, las exposiciones químicas, las biológicas, las ocupacionales y las físicas, incluida la dieta, los medicamentos y los productos de consumo), así como exposiciones generales no específicas (por ejemplo, el clima, la biodiversidad y los factores socioeconómicos). Sin embargo, una evaluación informativa de la exposición de un sujeto necesita la combinación de los aspectos de los 2 dominios, ya que estos pueden verse como superpuestos y entrelazados, y en ocasiones es difícil colocar una exposición particular en un dominio u otro.
El exposoma interno incluye ambientes químicos internos determinados por procesos internos (por ejemplo, metabólicos e inflamatorios), estimados mediante la evaluación de proteínas, mediadores de lípidos, xenobióticos y sus metabolitos por medio de herramientas ómicas ad hoc (Fig. 1). La exposición interna es específica para cada sujeto porque depende de la edad, la fisiología, la morfología del cuerpo, el estado de salud y el genoma, entre otros.
También hay evidencia de que varios factores ambientales pueden influir en el epigenoma, y así promover los cambios en un cromosoma que afectan la actividad y la expresión de los genes y, por lo tanto, modificar el riesgo de enfermedades alérgicas. Datos recientes demuestran que la contaminación del aire puede cambiar el epigenoma en la sangre periférica en la vida prenatal.. Sin embargo, hay muy pocos datos disponibles sobre los efectos de la relación entre la exposición al alérgeno y la sensibilización alérgica y los cambios en el epigenoma. Estos cambios pueden tener un efecto transgeneracional, como los causados por la exposición prenatal al humo de tabaco. Por último, se acepta en gran medida que tanto el microbioma del huésped como la exposición microbiana externa son críticos para aumentar la susceptibilidad a las enfermedades alérgicas, en especial durante la vida temprana, según lo revisado por Burbank y colaboradores.
Aquí se revisan los avances recientes en los macromecanismos y los micromecanismos que subyacen a los efectos de la exposición externa específica sobre las enfermedades alérgicas, con énfasis específico en datos recientes sobre los aeroalérgenos y los contaminantes del aire y sus efectos en la alergia respiratoria y cutánea. De manera sucesiva, se enfatizará sobre el papel que desempeña la exposición externa no específica al detallar el rol del cambio climático, la urbanización y la pérdida de la biodiversidad, que actúan sobre las alergias al aumentar sus factores de riesgo. Estos constituyen los desafíos más críticos que se enfrentarán en el futuro cercano debido a la progresión dramática observada en las últimas décadas (Tabla I). A menos que se actúe ahora para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GHG), la contaminación del aire, el cambio climático, la urbanización y la pérdida de biodiversidad empeorarán y aumentará la carga de alergias.
EXPOSOMA EXTERNO ESPECÍFICO
Los alérgenos y los contaminantes del aire son factores de riesgo ubicuos bien establecidos para las enfermedades alérgicas. Todo el mundo se expone a una mezcla de alérgenos y de contaminantes del aire, que cambian muchas veces al día, estos se trasladan entre espacios interiores y exteriores y áreas urbanas y rurales durante diferentes estaciones del año (Fig. 2). Los ambientes interiores en general no están sellados de forma hermética, y el aire exterior y su contenido “contaminan” los espacios interiores; además, las condiciones meteorológicas y del interior afectan las concentraciones y el intercambio de estos factores en y entre los 2 ambientes. Para hacerlo más complicado, todos estos factores pueden interactuar antes de entrar en contacto con los seres humanos o de forma sinérgica en la mucosa.
Contaminantes químicos del aire
Entre los cambios ambientales que se sospechan están los impulsores principales de la tendencia creciente de las enfermedades alérgicas, hay contaminantes químicos en el aire con niveles que aún son preocupantes, incluso en los países industrializados. Estos contaminantes del aire se producen por fuentes naturales y humanas e incluyen el dióxido de nitrógeno (NO2), el ozono (O3), los compuestos orgánicos volátiles y, en especial, la materia particulada (PM), que es heterogénea en tamaño y composición. Por ejemplo, la PM fina del escape de diésel contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP).
Hoy en día hay pruebas suficientes de que varios contaminantes del aire interior y exterior no sólo exacerban, sino que también causan aumento de las enfermedades alérgicas. La exposición a partículas de menos de 2.5 μm de diámetro (PM2.5) (denominadas partículas finas) y de 10 μm de diámetro, el O3 o el NO2 se asocian de manera consistente con aumento de las exacerbaciones del asma y con uso mayor de medicamentos, así como la exacerbación de la dermatitis atópica (DA). Varios estudios también sugieren una contribución de los contaminantes del aire al inicio del asma. La solidez de la evidencia es variable y depende del contaminante. Sin embargo, las revisiones sistemáticas más recientes de estudios transversales y prospectivos reportaron un riesgo mayor de contaminación del aire relacionada con el tráfico debido al asma y a los resultados alérgicos, incluida la sensibilización. Además, una revisión reciente que resume el estado de la técnica de los estudios de cohortes desde el nacimiento, los estudios más informativos para establecer la causalidad, indicó un riesgo mayor entre la exposición a la contaminación del aire relacionada con el tráfico en la vida temprana (principalmente PM2.5 o NO2) y el asma incipiente. Sólo se encontró una tendencia para la fiebre del heno. Sin embargo, se encontró una asociación positiva significativa para la sensibilización a los aeroalérgenos en el caso de la PM2.5 en los estudios de cohorte de nacimientos. La existencia de una asociación causal se respalda por los resultados de estudios de laboratorio y por experimentos de exposición humana a las PM en especial la PM2.5, mientras que es más débil para el NO2, tal vez porque se investiga menos. Los mecanismos involucrados incluyen lesiones oxidativas en la vía respiratoria, que lleva a la inflamación, la remodelación y el aumento del riesgo de sensibilización.
Una revisión detallada, así como datos de 3 cohortes de nacimiento, encontraron que una variedad de contaminantes del aire (el humo de tabaco ambiental, los compuestos orgánicos volátiles, el formaldehído, el tolueno, el NO2 y la PM) actúan como factores de riesgo para el desarrollo de DA. Estos contaminantes del aire inducen estrés oxidativo en la piel, lo que lleva a una disfunción de la barrera de la piel o a la desregulación inmunológica. Sin embargo, estos resultados deben confirmarse debido al número escaso de estudios y a las limitaciones en los métodos. De manera reciente, hay preocupaciones sobre los efectos perjudiciales de los nanomateriales, incluidas las partículas ultrafinas, que se definen por tener al menos 1 dimensión menor de 100 nm, provenientes del escape de diésel, la cocción, la calefacción y la quema de madera y por el aumento en el uso de la nanotecnología, la cual posee no sólo características químicas sino también físicas con el potencial de modificar el riesgo y el resultado de la enfermedad. Aunque algunos estudios toxicológicos están disponibles en animales y hay pruebas experimentales in vitro en células pulmonares, todavía faltan datos exhaustivos sobre los efectos de las nanopartículas y los nanomateriales en la alergia. Por último, los químicos ambientales, como los ésteres de ftalato, que se usan como plastificantes, o los contaminantes orgánicos persistentes también se relacionan con el asma y la alergia.
En general, todos estos efectos ocurren incluso con dosis bajas de contaminantes del aire, a veces a niveles mucho más bajos que los estándares de calidad del aire, y son más fuertes en sujetos que son sensibles a las alergias.
Aeroalérgenos
En general, se acepta que la exposición a los aeroalérgenos se asocia con exacerbaciones y con el desarrollo de alergia clínica. En general, los alérgenos de interiores se vinculan más al desarrollo del asma que la sensibilización alérgica al aire libre que se relaciona con la fiebre del heno. La comprensión de la respuesta inmune de la piel a los alérgenos comenzó de manera reciente. Varias propiedades de los alérgenos facilitan la interrupción de la barrera y la sensibilización de la piel. Además, existe evidencia de que la ruta de la piel puede promover la tolerancia al alérgeno en la piel sin interrupciones. Sin embargo, la relación entre la exposición al alérgeno, la sensibilización y la alergia es mucho más compleja de lo que se suponía antes. Por ejemplo, en una revisión reciente sobre los factores de riesgo para el asma, los datos que apoyan la hipótesis de la sensibilización y la exposición a los alérgenos como un factor de riesgo importante para el desarrollo del asma se clasificaron como inconsistentes. Los estudios de cohorte de nacimientos muestran que el momento, el tipo de alérgeno y el grado de sensibilización son todos relevantes y que pueden explicar los resultados inconsistentes de los estudios sobre los factores de riesgo para el desarrollo de enfermedades alérgicas.
Polen. Aunque el polen es un factor de riesgo bien conocido para las alergias nasales y las exacerbaciones del asma, es de sorprender, su papel en el desarrollo de la alergia respiratoria aún no está claro por completo. Los estudios realizados hasta ahora sugieren que existen diferentes patrones de sensibilización los alérgenos al aire libre que tienen diferentes efectos sobre el riesgo de la rinitis alérgica y el asma. La heterogeneidad de estos patrones se debe en principio a los conjuntos diferentes de extractos de alérgenos utilizados para evaluar la sensibilización in vivo. Como en el caso de la sensibilización a los alérgenos de los ácaros (ver más abajo), la medición estandarizada de la IgE específica a las moléculas alergénicas derivadas del polen (con un conjunto estandarizado de alérgenos en dúplex simple o múltiple) puede ser útil en particular para recopilar y comparar resultados de diferentes cohortes de nacimiento.
Moho y ácaros del polvo doméstico.Los esfuerzos para hacer que las casas sean más eficientes en cuanto a energía y los efectos de las inundaciones extremas aumentan el riesgo de la humedad y la contaminación por hongos. Las esporas de moho son pequeñas (1-20 μm de diámetro) y, por lo tanto, pueden penetrar profundo en las vías respiratorias; la caracterización de las moléculas alergénicas y los diagnósticos para la alergia al moho se descuidan de forma sorprendente, como se subraya en una revisión reciente.
Se sugiere que la exposición al moho y la humedad aumentan los riesgos y las exacerbaciones del asma y las enfermedades alérgicas en varios estudios. Hallazgos recientes de la cohorte de nacimiento de BAMSE confirman que la exposición al moho o la humedad durante la infancia aumenta el riesgo de asma, en especial para el asma persistente, y la rinitis hasta los 16 años. El efecto de la exposición al moho en el desarrollo del asma infantil se confirmó en una cohorte de seguimiento de riesgo alto desde el nacimiento, en la infancia hasta los 7 años en la que el moho se evaluó como objetivo principal en un estudio en el que el índice de exposición en interiores basado en el análisis de ADN de 36 mohos (índice de moho relativo ambiental) a 1 año de edad se asoció con un riesgo mayor de asma a los 7 años de edad. Al usar un enfoque cruzado de casos, Tham y colaboradores encontraron que las exposiciones a esporas de varios taxones fúngicos al aire libre, incluidas las especies de Alternaria, Leptosphaeria, Coprinus y Drechslera, se asociaron con riesgo de exacerbaciones de asma en niños y adolescentes, independiente de su sensibilización a las especies de Alternaria y Cladosporium. El efecto de retraso fue diferente para cada espora.
La combinación de muestras de sangre de cohortes de nacimiento y diagnósticos moleculares proporcionó datos nuevos que respaldan el papel clave de la sensibilización de los ácaros del polvo doméstico (HDM) como un factor de riesgo para el desarrollo de alergia respiratoria. En el estudio Multicéntrico Alemán de Alergia, que fue una cohorte de nacimiento, la sensibilización a las moléculas del HDM Der p 1 o Der p 23, pero no Der p 2, a la edad de 5 años o menos predijo el asma en la edad escolar. Los niños asmáticos tenían patrones moleculares más complejos de sensibilización a los alérgenos del HDM. Resultados similares se mostraron en la cohorte de nacimientos del Estudio de Asma y Alergia de Manchester, en la que se identificaron las IgEs específicas a los alérgenos del HDM Der p 1 y Der f 1 a las edades de 3, 5, 8, y 11 años y se asociaron con un riesgo mayor de asma, de rinitis o de ambas a la edad de 16 años. Es interesante que estos hallazgos no se confirmaron al evaluar la IgE específica al usar un método diferente para la medición de IgE, en la cohorte sueca de nacimientos (BAMSE). De manera reciente, se exploraron rutas nuevas de penetración de aeroalérgenos. Como consecuencia, se descubrió que la exposición oral temprana a alérgenos del HDM por medio de la leche materna es un factor de riesgo para la sensibilización alérgica y alergias respiratorias en niños durante el seguimiento.
EXPOSOMA EXTERNO NO ESPECÍFICO
Clima
Entre los factores no específicos, el clima es de suma importancia para las enfermedades alérgicas al actuar de forma directa sobre éstas o por influir en sus factores de riesgo. El aumento en la producción y la concentración de aeroalérgenos y contaminantes químicos del aire y su distribución geográfica se deben a cambios en el clima y los patrones climáticos.
Clima como un factor de exposición no específico. De manera reciente, por primera vez, al vincular los datos de la Encuesta Nacional de Salud de E.U.A. de 1997 a 2013 y los datos sobre la aparición de olas de calor (la “temperatura máxima diaria de más de cinco días consecutivos que excede la temperatura máxima promedio por 5°C, donde el período normal fue de 1961-1990” según la Organización Meteorológica Mundial), se encontró una asociación entre los eventos de calor extremo, en especial cuando ocurren en la primavera, y la prevalencia de la fiebre del heno. Aunque esta asociación fue poca significativa, el tamaño de la encuesta hace que el resultado sea muy importante desde el punto de vista de la salud pública. Estudios anteriores confirmaron la asociación positiva entre la temperatura y la prevalencia de la fiebre del heno en los Estados Unidos, pero no en Australia e Italia. La DA también se relacionó con el clima.. Aunque existe evidencia, que demuestra que el clima desempeña un papel, incluso en el inicio de enfermedades alérgicas, la complejidad de los mecanismos y la importancia de los factores regionales locales indican que el clima es sólo un aspecto de la etiología compleja multifactorial de las enfermedades alérgicas.
Efectos del cambio climático en los contaminantes del aire. El cambio climático puede afectar la calidad del aire y viceversa, debido a que muchos contaminantes son GHGs. El calentamiento global llevará a episodios más largos de picos de O3 por medio de la luz solar más fuerte y a temperaturas más altas en general en los entornos urbanos. Se esperan concentraciones mayores de gases y de partículas debido al aumento de la actividad humana y al tráfico en las grandes ciudades donde, a largo plazo, una gran mayoría de la población mundial se verá obligada a vivir, como resultado de factores relacionados con el cambio climático, el nivel aumentado del mar entre ellos. Por último, la concentración de partículas aumentará debido a la desertificación y a los incendios forestales. El efecto del cambio climático en la calidad del aire del interior recibió poca atención, a pesar del hecho de que los edificios que se diseñaron para operar en las condiciones climáticas “antiguas” no pueden desempeñarse bajo las condiciones nuevas, lo que afecta así la salud de sus ocupantes. La materia química en los interiores, la materia orgánica y la PM pueden aumentar a causa de los cambios en las concentraciones en el exterior de un contaminante provocado por las alteraciones en la química atmosférica o en las medidas para reducir el uso de energía en los edificios, como la disminución de las tasas de ventilación.
Efectos del cambio climático en el polen y en el moho. El efecto del cambio climático en el polen y la alergia al polen está bien establecido. El clima exterior y el recuento de polen se asocian con una prevalencia de fiebre del heno en 91,642 niños de 0 a 17 años en la Encuesta Nacional de Salud Infantil de 2007. Se encontró una prevalencia menor de alergia en áreas caracterizadas por condiciones más húmedas, con temperaturas más bajas y con conteos más bajos de polen, mientras que se observó una prevalencia mayor en estados con condiciones secas extremas, calurosas y soleadas con conteos altos de polen o con condiciones húmedas y lluviosas.
Los macromecanismos, que influyen en la distribución y la producción de la planta, incluyen el aumento en la temperatura del aire y el dióxido de carbono (CO2). La temperatura es un factor clave que afecta la distribución y la fenología de las plantas, aunque con diferencias regionales y, por lo tanto, la distribución geográfica y las concentraciones atmosféricas de polen alergénico. El aumento en el CO2 atmosférico suministra más carbono para la fotosíntesis, la producción de biomasa y el crecimiento de las plantas. La ambrosía (Ambrosia especie) se estudió a fondo en los últimos 20 años por su efecto en el medio ambiente, la agricultura y la salud pública.
Stinson y colaboradores cultivaron plantas comunes de ambrosía (Ambrosia artemisiifolia) a 3 latitudes en el noreste de los Estados Unidos a diferentes niveles de CO2. Descubrieron que las plantas de latitudes del norte producían más flores que las plantas del sur de la región como resultado de períodos de floración más largos y más tempranos. Además, debido a que el efecto fue más evidente al aumentar los niveles de CO2, se puede esperar un aumento en la producción de flores, la duración y posiblemente la producción de polen en el noreste de los Estados Unidos en un futuro cercano.
Es interesante, que estos efectos pueden mejorarse por el aumento de la vegetación y la forestación en las zonas templadas del norte, lo que a su vez resulta en un aumento en los niveles de CO2 (causación inversa). Un estudio multicéntrico sobre 242 trampas de polen en Europa mostró que los conteos de polen de ambrosía aumentaban en algunas áreas, pero que la dirección de las tendencias variaba de forma local, según las fuentes de polen y la adopción de medidas de contención. El comienzo más temprano de la estación de floración y un aumento en la producción de polen se encontraron en varios árboles que producen polen alergénico, como el abedul, el roble y el olivo, lo que aumenta la duración de la exposición al polen. Sin embargo, un estudio europeo grande no encontró tendencias consistentes hacia cambios en la duración y la exposición al polen alergénico. Los cambios en la fenología del pasto y la distribución del polen son complicados debido a las diversas especies que producen polen alergénico combinadas con factores ambientales, como las variables meteorológicas, el uso de la tierra y el manejo de espacios verdes; sin embargo, se observó una tendencia general hacia un inicio más temprano de la estación de floración del pasto, esto debido al aumento de la temperatura y los niveles de CO2.
Un estudio reciente realizado con 6 especies de hongos alergénicos (Alternaria alternata, Aspergillus niger, Botrytis cinerea, Cladosporium cladosporioides, Cladosporium oxysporum y Epicoccum purpurascens) mostró que todas las especies de hongos crecieron más rápido, pero produjeron menos esporas a temperaturas más altas, y este efecto fue más pronunciado para las proyecciones de temperatura en 2100. Además, las condiciones climáticas extremas asociadas con el cambio climático pueden provocar daños más frecuentes en las envolturas de los edificios, seguidas de la infiltración de agua en espacios interiores y, por lo tanto, la humedad que fomenta la proliferación de moho y de bacterias.
CONSIDERACIONES E INTERACCIONES PARA IMPLEMENTAR UN ENFOQUE EXPOSÓMICO
Interacciones entre los aeroalérgenos y los factores meteorológicos a nivel molecular y el sistema inmune
Aunque los estudios sobre los efectos del aumento de la temperatura y el CO2 en la distribución, la fenología y la producción de polen indican algunas tendencias consistentes para la mayoría de las plantas que producen polen alergénico, los datos sobre los efectos sobre el contenido de alérgenos del polen (la llamada “aerobiología molecular”) están aún en su infancia. El hito en este campo es el proyecto financiado por la Unión Europea sobre la Red de Información sobre el Impacto en la Salud de los Alérgenos Aerotransportados (HIALINE), cuyo objetivo es medir la cantidad diaria de polen y el contenido de alérgenos del polen de pasto (Phl p 5), olivo (Ole e 1), y abedul (Bet v 1), de manera simultánea (www.hialine.eu). Los resultados de 10 estaciones de monitoreo en toda Europa mostraron que la misma cantidad de polen libera cantidades variables de Phl p 5 y que el contenido de alérgenos del polen varía según la ubicación y el año y durante el transcurso de la temporada de polen. El papel clave desempeñado por los factores ambientales se mostró en un estudio experimental reciente sobre el polen de la ambrosía recolectado en 3 países: Francia, Italia y Canadá. Las plantas cultivadas bajo ciertos estándares (es decir, expuestas a cambios estacionales en la temperatura, la humedad relativa y la luz) producen polen con una variabilidad mayor en el contenido de Amb a 1 que las cultivadas en condiciones controladas, de forma independiente del área geográfica de origen.. Además, la variabilidad era específica de la planta. Cabe destacar que la expresión de transcritos (transcriptoma) que codifican proteínas alergénicas de la ambrosía (A artemisiifolia) aumentó con los niveles más altos de CO2 y el estrés por sequía en un diseño experimental de invernadero.
Además de la forma en que el aeroalérgeno entra en contacto con el sistema inmunológico, el tamaño y el portador del alérgeno son cruciales para los mecanismos de sensibilización y exacerbación de las enfermedades alérgicas. Los hallazgos recientes plantearon nuevas hipótesis sobre los efectos de la humedad y la lluvia sobre la biodisponibilidad de los alérgenos en la alergia respiratoria. A pesar de su frecuencia baja y su efecto pequeño en la salud pública, las epidemias de asma relacionadas con tormentas eléctricas representan un modelo in vivo para comprender los efectos de la lluvia y la humedad en la capacidad del polen para provocar síntomas de asma, incluso en pacientes sin manifestaciones previas de asma. Una de las hipótesis que explican el efecto clínico mejorado del aeroalérgeno durante estos fenómenos meteorológicos extremos es la rotura mecánica (efecto de las gotas de lluvia) y/u osmótica del polen, que produce fragmentos submicrónicos capaces de ingresar a las vías respiratorias más profundas. Datos recientes provenientes de diferentes campos científicos pueden contribuir a completar este rompecabezas. En el proyecto HIALINE, Buters y colaboradores encontraron que los alérgenos del grupo 5 eran detectables entre la PM gruesa en el aire (entre 2.5 μm y 10 μm de diámetro) y no se asociaron con los granos de polen más grandes y que la concentración de alérgenos aumentaba con la humedad. El papel del polen y, de manera más reciente, de las partículas de subpolen como núcleos de condensación de nubes (definidas como pequeñas partículas en las que se condensa el vapor de agua) se reconoce en gran medida. Cuando el polen vuela y se encuentra en condiciones altas de humedad relativa, se rompe y se liberan fragmentos pequeños en gotas de nubes, que eventualmente se unen a las gotas de lluvia. Tan pronto como las gotas de lluvia golpean el suelo, el efecto genera chorros de agua, que se rompen en aerosol, como se muestra en un estudio reciente basado en imágenes de velocidad alta. Tomados en conjunto, estos datos indican que las microgotas pequeñas (de cerca de 5 μm) pueden transportar alérgenos, lo que proporciona una explicación del asma relacionada con las tormentas eléctricas y de los mecanismos del asma inducida por polen (Fig. 3).
Interacciones entre los contaminantes químicos del aire, aeroalérgenos y el huésped
Con las primeras descripciones de la PM adherida en la superficie del polen del abedul recolectado en áreas urbanas en comparación con el de un entorno rural, se produjeron una impresionante cantidad de datos sobre los efectos de la contaminación del aire en la alergenicidad del polen, aunque sólo algunos de ellos son recientes. Los avances en los métodos de muestreo y medición y el análisis molecular, que incluyen tanto la espectrometría genómica y proteómica de masas, mejoran el camino para los estudios sobre los efectos del medio ambiente en las moléculas alergénicas en el aire. Los contaminantes del aire pueden modificar las proteínas alergénicas, lo que afecta sus interacciones con el sistema inmunológico. Lo hacen de dos maneras: por medio de la variación en la estabilidad de la proteína, que puede cambiar la duración de la “exposición” al sistema inmunitario y el proceso de presentación del antígeno, y mediante la reactividad cruzada de las proteínas alergénicas, que a su vez mejoran la reactividad cruzada con el FcεRI en epítopes y en adyuvantes, y crean nuevos o modifican a los existentes.
Se observó un aumento de la alergenicidad en la ambrosía, el abedul y el polen de las especies de carpe y de Ostrya cuando se exponen al NO2(Tabla II). El NO2 parece ser el factor clave que induce un aumento de 2 a 5 veces de la concentración del alérgeno Asp f 1 en los conidios de Aspergillus fumigatus en comparación con el control para tiempos de exposición cortos de hasta 12 horas en un área urbana contaminada y en un entorno experimental. La exposición al O3 mostró un aumento en la actividad de la NADPH oxidasa (y la producción de especies reactivas de oxígeno) en el polen de la ambrosía en un estudio y no hubo cambios sustanciales en un estudio más reciente; el efecto clínico no fue claro debido a que en ambos estudios no se observaron cambios en el contenido de Amb a 1. Sin embargo, la alergenicidad del polen de la ambrosía, que se recolectó a lo largo de las carreteras de tráfico alto, mostró una correlación positiva con las concentraciones de NO2, pero no con los niveles de O3. A la inversa, el polen de abedul tomado de árboles en áreas más contaminadas con O3 en Múnich mostró un aumento de alergenicidad y de potencial de estimulación inmunológica. Un estudio reciente en Pla a 1 y Pla a 2, los principales alérgenos del Platanus acerifolia, concluye que el O3 y el NO2 pueden interactuar de manera diferente con cada alérgeno de polen específico, y aumentar o disminuir su alergenicidad. También se hizo evidente que los nanomateriales pequeños en extremo y las partículas de polvo de arena asiática pueden aumentar la inflamación alérgica.
Los mecanismos subyacentes a la asociación entre los contaminantes del aire, los aeroalérgenos y la alergia respiratoria aún se deben de entender, aunque se vuelven más claros a nivel celular y molecular. Además de la relación epidemiológica bien establecida, surgen datos experimentales sobre el efecto de los contaminantes del aire y los alérgenos. Varios estudios mostraron que las partículas de O3, NO2 y de gases de escape diésel pueden aumentar la permeabilidad del epitelio bronquial y así reducir el aclaramiento de alérgenos e irritantes inhalados, lo que facilita su acceso a la submucosa, donde interactúan con las células residentes y reclutadas. El equipo de investigación de Carlsten contribuyó a este conocimiento con una serie de experimentos sobre los efectos de la coexposición del diésel y los alérgenos en las vías respiratorias. En pacientes atópicos, encontraron que la coexposición tiene efectos diferentes sobre los niveles de proteína 16 secretora de células Clara, proteína D surfactante y mieloperoxidasa, y que la proteína D surfactante y la mieloperoxidasa en fluidos de lavado broncoalveolar responden al alérgeno, mientras que la proteína 16 secretora de células Clara es más sensible a la exposición a partículas de escape diésel. En un estudio de casos y controles sobre las células epiteliales bronquiales (las primeras células expuestas a inhalantes) de sujetos atópicos, los alérgenos fueron capaces de modular la expresión de genes y de microARN, incluso 48 horas después de una exposición transitoria, mientras que no se detectaron efectos cuando se agregó diésel. Por último, el umo de escape de diésel aumentó el incremento inducido por los alérgenos en la inflamación eosinofílica de las vías respiratorias en 18 voluntarios atópicos expuestos al azar a aire filtrado o a 300 mg de PM2.5/m3 del humo de escape de diésel.
En un estudio reciente, la liberación de IL-8 e IL-6 de las células mucosas epiteliales nasales aumentó de manera significativa cuando las células se expusieron al NO2 y luego a Der p 1, mientras que la exposición sólo al NO2 indujo un aumento dependiente de la concentración en la IL-6 pero no de IL-8. De hecho, las concentraciones de NO2 reflejaron niveles que en general se miden en áreas urbanas. Además, los contaminantes del aire junto con los factores climáticos afectaron de manera diferente la prevalencia y la gravedad del eccema, algunos con efectos perjudiciales aparentes.
LA HIPÓTESIS DE LA BIODIVERSIDAD Y EL ROL DEL MICROBIOMA
Debido a que los factores conocidos de riesgo no pueden explicar el aumento en la prevalencia de enfermedades alérgicas en todo el mundo, la investigación se desplaza hacia otras causas posibles. Entre ellos, la pérdida de la biodiversidad y el cambio climático como resultado de la actividad humana se evoca en la actualidad. La composición alterada de la microbiota intestinal y de la piel es característica de varias afecciones inflamatorias, como el asma y las alergias. Estudios en animales apoyan la hipótesis de que las aberraciones en el microbioma intestinal y de la piel pueden representar un mediador en el desarrollo de alergias. La exposición a la diversidad microbiana intestinal confiere protección contra la sensibilización alérgica y de la alergia. La colonización con Staphylococcus aureus debajo de la epidermis se asoció con el desarrollo de la DA, lo que sugiere un papel funcional para estos organismos en la regulación de la barrera cutánea y la respuesta a los alérgenos ambientales. Existe una relación epidemiológica fuerte entre el microbioma intestinal y de la piel y la DA. Sin embargo, los mecanismos que conectan estas 2 entidades aún son desconocidos. La microbiota de la vía aérea superior e inferior también debe considerarse debido a su biodiversidad reducida y composición de la comunidad (más proteobacterias, incluido el Haemophilus) en los asmáticos.
Los estudios recientes también indicaron una relación beneficiosa entre los espacios verdes y el verdor y las alergias mediante una exposición mayor a una cantidad y diversidad más grandes de microbios. Los espacios verdes son hábitats críticos para apoyar la biodiversidad en general en las zonas urbanas, pero son inadecuados en las ciudades de la actualidad. Se espera que la población urbana del mundo supere los seis mil millones para 2045. Gran parte del crecimiento urbano previsto tendrá lugar en países de las regiones en desarrollo, en particular en África. Por lo tanto, el manejo de las áreas urbanas es uno de los desafíos de desarrollo más importantes del siglo XXI. Las preguntas que se deben abordar para avanzar en la ecología de los espacios verdes urbanos para la conservación y la restauración de la biodiversidad se encuentran en debate en la actualidad. Sin embargo, el entorno verde también es una fuente de alérgenos que puede exacerbar las respuestas alérgicas tanto en sí misma como por medio de las interacciones con los contaminantes del aire.
ADAPTACIÓN Y ACCIONES MITIGANTES PARA EL CONTROL DEL EXPOSOMA EXTERNO
Uno de los principales desafíos mundiales es la reducción de las emisiones de los GHG, algunos de los cuales también son contaminantes del aire. Se necesitan intervenciones tanto a gran escala como a escala pequeña para frenar el aumento de las emisiones de GHG, y tanto las instituciones como los individuos son responsables.
Otro objetivo consiste en controlar los entornos urbanos. La urbanización está en una tendencia al alza: se espera que 66% de la población mundial viva en ciudades en 2050. Debido a que se prevé que los eventos de la temperatura extrema y la contaminación del aire aumenten en las próximas décadas bajo los escenarios actuales del cambio climático, una parte considerable de la población planetaria estará en riesgo alto. Las áreas verdes urbanas pueden mejorar la calidad del aire al reducir la concentración de contaminantes del aire, como la PM, y mitigar los efectos de las olas de calor y así reducir el llamado efecto de isla de calor urbano. Sin embargo, las áreas verdes deben diseñarse al tener en cuenta a la población alérgica. Hasta la fecha, no hay herramientas para que los urbanistas y arquitectos diseñen espacios verdes “seguros para las alergias”, excepto las pautas generales y los estudios aerobiológicos. Para superar estas limitaciones, se propuso un índice de manera reciente.
El aumento en la frecuencia de las tormentas eléctricas en algunas áreas geográficas debido al cambio climático aumentará la importancia de las exacerbaciones del asma relacionadas con las tormentas eléctricas. Por lo tanto, las predicciones meteorológicas deben implementarse con consejos específicos para pacientes con alergia respiratoria.
En la actualidad, existe un reconocimiento creciente dentro de las comunidades científicas y políticas de que los esfuerzos para abordar el cambio climático deben centrarse no sólo en reducir en mayor grado las principales emisiones de gases de efecto invernadero como el CO2, sino también en acciones a corto plazo para reducir los niveles de los contaminantes del clima que permanecen en la atmósfera durante años en períodos de tiempo mucho más cortos. Con una vida en la atmósfera del orden de unos pocos días a unas pocas décadas, los principales contaminantes climáticos de corta duración son el metano, el carbono negro y ciertos hidrofluorocarbonos. Los contaminantes climáticos de corta duración son responsables de 30% a 40% del calentamiento global hasta la fecha. Las acciones para reducir sus emisiones podrían disminuir a la mitad la cantidad del calentamiento que se produciría en las décadas próximas. En otro nivel, las acciones dirigidas a reducir las emisiones anuales personales están ahora bajo el foco de atención ya que pueden contribuir de manera significativa a las emisiones globales y pueden implementarse con más rapidez que las políticas nacionales e internacionales y las transformaciones energéticas. De manera reciente, se propusieron cuatro acciones individuales importantes sobre la base de su efecto alto sobre las emisiones de los GHG en los países desarrollados: tener menos hijos (el llamado “tener menos hijos”) tiene, con mucho, el efecto más alto, aunque se debate, seguido de vivir sin automóviles, evitar los viajes en avión, y comer una dieta a base de plantas.
En la práctica, para disminuir los efectos de los factores ambientales que afectan a las enfermedades alérgicas, se pueden alentar políticas para promover el acceso a fuentes no contaminantes de energía, reducir el tráfico privado en las ciudades y mejorar el transporte público, disminuir el uso de combustibles fósiles y controlar las emisiones de los vehículos, y plantar árboles no alergénicos en las ciudades. Además, los pronósticos meteorológicos deben actualizarse para incluir consejos para pacientes con alergia respiratoria, con alertas para eventos extremos, incluidas tormentas eléctricas.
CONCLUSIONES
La evidencia sustancial indica que una gama amplia de factores de riesgo e interacciones ambientales contribuyen a las enfermedades alérgicas, lo que demuestra la relevancia de considerar la exposición externa en la etiopatogenia de estas enfermedades. Esto debería mejorar la comprensión de estas condiciones y abrir el camino a estrategias de prevención adaptadas que tengan en cuenta el estilo de vida y los factores socioeconómicos.
External exposome and allergic respiratory and skin diseases
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Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC, Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL, Monterrey, México
Dra. Med. Sandra Nora González Díaz Jefe y Profesor
Dra. Med. Lucía Leal Villarreal Profesor
Dr. Roberto Carlos Ramírez Rodríguez Residente 2° Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann Profesor
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