La contaminación del aire ambiente previa al ingreso y las partículas de hollín en la sangre predicen los resultados de la hospitalización en pacientes con COVID-19

Abstracto

Antecedentes La exposición a la contaminación del aire es uno de los principales factores de riesgo para el agravamiento de las enfermedades respiratorias. Investigamos si la exposición a la contaminación del aire y las partículas de carbono negro (BC) acumuladas en la sangre estaban asociadas con la gravedad de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), incluido el riesgo de ingreso en la unidad de cuidados intensivos (UCI) y la duración de la hospitalización.

Métodos Desde mayo de 2020 hasta marzo de 2021, se reclutaron 328 pacientes hospitalizados con COVID-19 (29 % en cuidados intensivos) de dos hospitales en Bélgica. Niveles de exposición diaria (de 2016 a 2019) para material particulado con diámetro aerodinámico <2.5 µm y <10 µm (PM2.5 y PM10respectivamente), dióxido de nitrógeno (NO2) y BC se modelaron mediante un modelo espaciotemporal de alta resolución. Las partículas de sangre BC (exposición interna a partículas de tamaño nanométrico) se cuantificaron utilizando iluminación láser pulsada. Los parámetros clínicos primarios y los resultados incluyeron la duración de la hospitalización y el riesgo de ingreso en la UCI.

Resultados Independientemente de los posibles factores de confusión, un aumento en el rango intercuartílico (IQR) en la exposición en la semana anterior al ingreso se asoció con una mayor duración de la hospitalización (PM2.5 +4,13 (95 % IC 0,74–7,53) días, PM10 +4,04 (IC 95% 1,24-6,83) días y NO2 +4,54 (IC 95 % 1,53–7,54) días); se observaron efectos similares para el NO a largo plazo2 y la exposición a BC sobre la duración de la hospitalización. Estos tamaños de efecto para un aumento de IQR en la contaminación del aire sobre la duración de la hospitalización fueron equivalentes al efecto de un aumento de 10 años en la edad sobre la duración de la hospitalización. Además, para una carga de BC en sangre IQR más alta, el OR para la admisión en la UCI fue de 1,33 (IC del 95%: 1,07-1,65).

Conclusiones En pacientes hospitalizados con COVID-19, una mayor contaminación del aire ambiental antes de la admisión y niveles de BC en sangre predijeron resultados adversos. Nuestros hallazgos implican que la exposición a la contaminación del aire influye en la gravedad de la COVID-19 y, por lo tanto, en la carga de los sistemas de atención médica durante la pandemia de la COVID-19.

resumen tweeteable

En pacientes hospitalizados con COVID-19, la exposición a la contaminación del aire predijo la duración de la estadía y el ingreso en la UCI, lo que implica que la exposición a la contaminación del aire influye en la gravedad de la COVID-19 y, por lo tanto, en la carga de los sistemas de atención médica durante la pandemia de la COVID-19 https://bit.ly/3oFFeiS

Introducción

La pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) presentó un desafío para la carga de atención médica en todo el mundo. Los pacientes con COVID-19 que ingresan en el hospital generalmente se estratifican según el riesgo en función de la edad. [1]obesidad [1, 2] o con enfermedades subyacentes como la diabetes mellitus [3] y enfermedades cardiovasculares [4]. La carga de morbilidad y mortalidad de COVID-19 también ha variado según la ubicación geográfica, lo que respalda un vínculo entre los factores ambientales y la transmisión del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2) y la susceptibilidad, gravedad y resultado de COVID-19. [5].

La contaminación del aire ambiental constituye un factor de riesgo grave no solo para la aparición de infecciones respiratorias y/o virales, sino también para el desarrollo de función pulmonar reducida y/o agravamiento de enfermedades pulmonares existentes [6, 7]. Durante la pandemia de COVID-19, las concentraciones de contaminación del aire fueron más bajas que antes de la pandemia [8], debido al impacto positivo de varios efectos relacionados con el confinamiento, como menos tráfico y menos actividad industrial, en la calidad del aire. Durante la pandemia, el factor de riesgo relativo atribuible de los niveles de exposición al carbono negro (BC) en la salud humana fue significativamente menor que antes de la pandemia [8]. No obstante, los datos emergentes de estudios epidemiológicos también sugieren que no solo la genética sino también la contaminación del aire pueden modular el riesgo de enfermedad al aumentar la susceptibilidad del paciente a la infección, incluida la COVID-19. Los datos experimentales respaldan un papel importante del receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), que es utilizado por el SARS-CoV-2 para infiltrarse en las células diana, en la fisiopatología de la infección. [9]. De hecho, los estudios mostraron que la susceptibilidad a la infección por COVID-19 se correlacionó con la expresión de ACE2 en líneas celulares [6, 7, 1015]. Por lo tanto, se plantea la hipótesis de que un nivel más alto de proteína ACE2 podría estar asociado con una carga viral local más alta y una exposición a largo plazo a PM2.5 se ha demostrado que aumenta la expresión de ACE2 y la proteasa transmembrana serina tipo 2, proteínas críticas para la entrada del SARS-CoV-2 en ratones y células huésped [16, 17].

Desde el punto de vista fisiopatológico, la inhalación de concentraciones elevadas de aire contaminado provoca procesos de inflamación de las mucosas del tracto pulmonar y es un factor que podría influir aún más en el proceso de una enfermedad pulmonar relacionada con la infección por COVID-19. Sin embargo, los primeros estudios epidemiológicos que evaluaron la relación entre la contaminación del aire y la incidencia de COVID-19 han estado sujetos a limitaciones metodológicas que pueden introducir sesgos y limitar la inferencia causal. [5, 1820]. Más recientemente, varios estudios han demostrado asociaciones entre la contaminación del aire a largo plazo y el riesgo de hospitalización, el riesgo de admisión en la unidad de cuidados intensivos (UCI) y la mortalidad utilizando datos a nivel de paciente [2127]. Actualmente, no se han investigado en estudios de cohortes indicadores importantes relacionados no solo con la gravedad de la enfermedad, sino también con la presión sobre los sistemas de salud, como la duración de la hospitalización.

Recientemente, demostramos que la exposición a corto plazo a la contaminación del aire por partículas y gases antes del ingreso en el hospital es un factor de riesgo importante y modificable que prolonga la duración de la ventilación en pacientes críticos que no tienen COVID-19 [28]. Además, la evidencia reciente demuestra que la contaminación del aire puede estar asociada con la gravedad de la enfermedad COVID-19. Por lo tanto, investigamos si la exposición a largo plazo, pero también a corto plazo, a la contaminación del aire antes del ingreso hospitalario explica el curso clínico variable y, por lo tanto, individualizado observado en pacientes hospitalizados con COVID-19 al examinar la duración de la hospitalización y el riesgo de ingreso en la UCI, al mismo tiempo que usamos un nuevo marcador individual de exposición a BC. Además, nuestro objetivo fue estimar los posibles costos de atención médica asociados con la exposición a la contaminación del aire en este contexto al hacer una traducción económica de la salud basada en nuestros hallazgos.

Métodos

Diseño del estudio y participantes

En total, incluimos 328 pacientes hospitalizados con COVID-19 confirmado por PCR. Se reclutaron 283 en el momento del ingreso en el Hospital VITAZ Sint-Niklaas (Sint-Niklaas, Bélgica), incluidos 233 hospitalizados en la sala general de COVID-19 y 50 pacientes que requirieron cuidados intensivos poco después del ingreso. Además, dentro de la misma área de influencia, se reclutaron 45 pacientes de cuidados intensivos del Hospital Universitario de Amberes (Edegem, Bélgica), que habían ingresado en la UCI dentro de las 24 h posteriores al ingreso hospitalario. Los pacientes fueron reclutados entre mayo de 2020 y marzo de 2021. Para ser elegibles, los pacientes debían tener ≥18 años, dar positivo por COVID-19 por PCR, no estar incluidos en otros estudios de intervención clínica en curso y no haber sido reubicados durante los últimos 3 años. Los participantes inscritos en nuestro estudio no estaban vacunados en el momento del estudio. Según la información de las historias clínicas de los pacientes y la información disponible sobre la propagación de la variante dominante del virus SARS-CoV-2 en Bélgica y las pruebas PCR, los pacientes infectados entre mayo de 2020 y el 13 de febrero de 2021 fueron infectados por la variante (original) de Wuhan del virus, mientras que la mayoría de los pacientes reclutados desde el 14 de febrero de 2021 hasta marzo de 2021 estaban infectados por la variante alfa del virus.

Cinco pacientes (1,5 %) que vivían fuera de Bélgica no tenían información sobre la exposición residencial a los contaminantes del aire y, por lo tanto, fueron excluidos de los análisis que involucraban exposiciones a la contaminación del aire modeladas. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes o de sus familiares más cercanos y el comité de ética del Hospital VITAZ, el Hospital Universitario de Amberes (EC20/25/323) y la Universidad de Hasselt (B2020115000006) otorgó la aprobación ética.

De las historias clínicas se obtuvieron las características demográficas y clínicas, como etnia, sexo, edad, índice de masa corporal (IMC), tabaquismo (fumador activo, exfumador o nunca fumador) y presión arterial al ingreso en el hospital.

Obtuvimos información sobre educación y ocupación. a través de cuestionario. El logro educativo se evaluó como el nivel educativo más alto completado con éxito utilizando la Clasificación Internacional Normalizada de Educación. El nivel educativo se codificó en bajo, medio y alto. La ocupación se evaluó utilizando la Clasificación Internacional Estándar de Ocupaciones. Decidimos no preguntar a los participantes sobre los ingresos personales porque, según la experiencia en otros estudios poblacionales en Bélgica, esta pregunta a menudo se considera una violación de la privacidad. [29, 30]. Además de los indicadores de nivel socioeconómico individual antes mencionados, también determinamos el ingreso del vecindario (ingreso familiar anual promedio), ya que esto podría reflejar asociaciones contextuales y la dispersión geográfica de los posibles factores de riesgo. [31]. Se pueden encontrar más detalles en el material suplementario.

Se recogieron muestras de sangre y orina al ingreso a la sala. Posteriormente, se determinaron los valores de las medidas bioquímicas y hematológicas más generales en el momento del ingreso (incluida la proteína C reactiva, el recuento absoluto de glóbulos blancos y el número de monocitos, eosinófilos, linfocitos, neutrófilos y plaquetas). Los resultados clínicos primarios utilizados en este estudio incluyeron la duración de la hospitalización (definida como el número total de días que los pacientes permanecieron hospitalizados desde la fecha de hospitalización hasta la fecha del alta hospitalaria) y el ingreso en la UCI.

Los criterios de valoración secundarios incluyeron el uso de vasopresores (noradrenalina, adrenalina o vasopresina, así como la duración total en días), la necesidad de ventilación invasiva y la saturación de oxígeno en sangre (determinada en la muestra de sangre en el momento del ingreso en la planta). La tensión arterial de oxígeno/fracción inspiratoria de oxígeno (PAGaO2/FIO2) se registró el cociente al ingreso, una puntuación validada para medir el deterioro del consumo de oxígeno en pulmones gravemente dañados.

También recopilamos datos sobre parámetros de comorbilidad (Índice de comorbilidad de Charlson (ICC) [32]) y la puntuación de alerta temprana [3335]un sistema de puntuación que ayuda con la detección de cambios en los signos vitales y puede ayudar a identificar a los pacientes en riesgo de mayor deterioro clínico.

Exposición a la contaminación del aire ambiental residencial

Exposición residencial diaria (µg·m−3) a partículas con diámetro aerodinámico <2,5 µm (PM2.5), material particulado con diámetro aerodinámico <10 µm (PM10), BC y dióxido de nitrógeno (NO2) se estimó mediante un método de interpolación espacio-temporal. Las estadísticas de validación del modelo indicaron que la variabilidad espaciotemporal fue explicada en un 80% para PM2.5 [36]70% para PM1074% para BC [37] y 78% para NO2 [36]. El modelo fue validado aún más por un estudio que mostró que la carga urinaria de BC estaba asociada con la concentración residencial anual modelada [38]. Nos referimos a la material suplementario para obtener más detalles sobre el modelo de exposición.

Carga de sangre BC

La carga interna de BC se cuantificó en sangre completa utilizando una técnica de detección específica y sensible basada en la generación de luz blanca de partículas carbonosas bajo iluminación pulsada de femtosegundos, como se informó anteriormente. [39]. Se pueden encontrar más detalles en el material suplementario.

Análisis estadístico

Los análisis estadísticos se realizaron utilizando R versión 4.0.2 (www.r-proyecto.org). El umbral de significación estadística se fijó en el límite de confianza del 95 % (α=5 %). Utilizamos modelos de regresión lineal múltiple para evaluar la asociación entre los resultados predefinidos y la contaminación del aire ambiental reciente a largo plazo, así como la carga interna de BC. Determinamos los coeficientes de correlación de Pearson entre las diferentes exposiciones a la contaminación del aire a corto y largo plazo (tabla complementaria S1). Los resultados se dividieron en resultados primarios y secundarios. Los resultados primarios incluyeron la duración de la hospitalización y el riesgo de ingreso en la UCI. Los resultados secundarios incluyeron puntajes de alerta temprana,…

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