Resumen
Antecedentes
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) se caracteriza por la obstrucción del flujo de aire progresivo y la destrucción del tejido pulmonar, atribuido principalmente al tabaquismo. Sin embargo, otros factores como la exposición al humo de quemar biomasa (BS) también están implicados. La EPOC se ha descrito como una enfermedad de envejecimiento acelerada, y la longitud de los telómeros es un biomarcador del envejecimiento.
Métodos
Este estudio examinó la longitud de los telómeros en 189 individuos mexicanos, de los cuales 93 desarrollaron la EPOC secundaria a la exposición a BS (BE-COPD); El resto de los participantes estuvieron expuestos a BS pero no desarrollaron la enfermedad. Los parámetros de la función pulmonar se midieron por espirometría, y la longitud relativa de los telómeros (RTL) del ADN sanguíneo periférico se determinó usando QPCR multiplex.
Resultados
Los resultados mostraron que RTL se correlaciona inversamente con la edad (R2 = -0.207, p = 0.006) y con las horas al día de la exposición a BS (R2 = -0.297, p <0.001). Dentro de los casos BE-COPD, RTL se asoció con la exposición diaria a BS, y los individuos BE-COPD exhibieron una RTL reducida en comparación con los controles (1.39 ± 0.45 frente a 0.89 ± 0.50; P <0.001). En comparación con la longitud de RTL en los casos BE-COPD, los telómeros más largos se asociaron con una disminución del riesgo de EPOC (β = 0.134, IC 95% = 0.053–0.339; P <0.001). Sin embargo, no se encontró una relación significativa entre RTL y los parámetros de función clínica o pulmonar en el grupo BE-COPD.
Conclusiones
Este es el primer estudio que documenta que las personas con EPOC secundaria a la exposición al humo de biomasa presentan telómeros más cortos que los sujetos expuestos a BS que no desarrollaron la enfermedad.
Fondo
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una condición pulmonar caracterizada por la obstrucción del flujo de aire progresivo y la destrucción del parénquima pulmonar, lo que resulta en un intercambio de oxígeno deteriorado y una capacidad funcional reducida. COPD frequently coexists with other age-related comorbidities such as osteoporosis, cardiovascular disease, lung cancer, diabetes, etc. It is one of the most important causes of morbidity and the third cause of death worldwide, causing 3.23 million deaths in 2019, which affects approximately 10% of the world’s population, with a higher prevalence among adults over 40 years old (1).
La principal causa del desarrollo de la EPOC está comúnmente vinculada al tabaquismo; Sin embargo, se han identificado casos de limitación del flujo de aire en no fumadores, relativamente similares a la EPOC. Por lo tanto, otros factores de riesgo, como el asma crónica, la quema de biomasa y la exposición al humo ambiental, la dieta, las secuelas de tuberculosis y el bajo estado socioeconómico, también se asocian con la limitación del flujo de aire ((2).
El humo de quema de biomasa (BS), el producto de la combustión de biocombustibles en países de bajos ingresos donde se utiliza para cocinar o calentar, impacta a más de 2.400 millones de personas en todo el mundo (3), que podría contribuir con una proporción más significativa a la carga global de esta enfermedad (4). En términos ecológicos, la biomasa se refiere a cualquier materia orgánica. Con respecto a la energía, la biomasa es cualquier materia orgánica que pueda generarla, como madera, residuos forestales o materiales vegetales. La biomasa también se refiere a cualquier material orgánico utilizado para la energía en entornos domésticos, como la madera quemada en estufas de madera y pellets de madera utilizados en calderas de biomasa doméstica. Cuando se quema, la biomasa libera humo que contiene radicales nocivos y partículas (PM), que son preocupantes debido a su capacidad para dañar las vías respiratorias distales. Otras partículas y compuestos en la contaminación ambiental pueden causar inestabilidad cromosómica, mejorar el daño molecular y aumentar el daño al tejido pulmonar (5,6,7).
Actualmente, aproximadamente 3 mil millones de personas están expuestas a BS, en comparación con los mil millones que fuman tabaco, de los cuales el 30-40% de los casos de EPOC y casi el 90% de las muertes por EPOC en individuos menores de 70 años ocurren en países de bajos y medianos ingresos. Además de factores de riesgo como el tabaquismo, los factores socioeconómicos también juegan un papel determinante en la salud y la longevidad. Con respecto a la prevalencia de EPOC, los ingresos y la educación inferiores al hogar se encuentran entre los principales contribuyentes (8). Las mujeres y los niños son los principales expuestos y afectados por la combustión de biomasa mientras realizan tareas domésticas, que comúnmente llegan alrededor de siete horas al día (5). En particular, las mujeres expuestas a la quema de biomasa doméstica tienen un riesgo de dos veces mayor de desarrollar EPOC que las mujeres no expuestas (9). También se informó que la progresión de la enfermedad depende de factores socioeconómicos, como dificultades para acceder a la atención médica, el monitoreo médico o la esperanza de vida del impacto del tratamiento (10).
La exposición al PM causa estrés celular e inflamación, aumentando las citocinas, los neutrófilos circulantes y las especies reactivas de oxígeno en las vías respiratorias respiratorias, lo que conduce a la senescencia celular y el daño del ADN. La EPOC es una enfermedad del envejecimiento acelerado, y la longitud de los telómeros se ha propuesto como un biomarcador del envejecimiento. Se encontró un acortamiento acelerado de los telómeros en pacientes con EPOC que fueron seguidos durante diez años (11, 12). Los telómeros son estructuras especializadas que limitan y protegen los extremos de los cromosomas que consisten en repeticiones en tándem “TTAGGG”. Los telómeros se acortan naturalmente con la división celular, pero la tasa de acortamiento de los telómeros puede acelerarse por el estrés oxidativo y las respuestas de inflamación. Los telómeros más cortos se han asociado con un mayor riesgo de diversas enfermedades relacionadas con el envejecimiento como el cáncer, la hipertensión, la diabetes y la EPOC (13).
Las consecuencias de la exposición general a la contaminación del aire han sido bien determinadas para los sistemas respiratorios y cardiovasculares (14). Sin embargo, hay un largo camino por recorrer para estudiar las consecuencias de la EPOC que se origina en la exposición a BS en la longitud de los telómeros y las funciones pulmonares en países de bajos ingresos (15).
Este estudio evaluó la longitud de los telómeros y los parámetros de la función pulmonar en individuos mexicanos que desarrollaron la EPOC secundaria a la exposición al humo de quema de biomasa.
Métodos
Estudiar individuos
Criterios de inclusión/exclusión
Ciento ochenta y nueve sujetos de pueblos rurales en las tierras altas de Oaxaca y las áreas suburbanas en la alcaldía Tlalpan que usaban biomasa para cocinar y calefacción se incluyeron en el presente estudio. Estos individuos no eran fumadores y parte del programa nacional de igualdad entre mujeres y hombres con una campaña de diagnóstico oportuna de la EPOC de la Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias Ismael Cosío Villegas (Iner) en la Ciudad de México (Ciudad de México (16). Los sujetos correspondieron a 93 casos de EPOC expuestos a humo de biomasa (BE-COPD) y 96 expuestos a BS sin EPOC como controles (BE-Controls). En la segunda etapa, se seleccionó un subconjunto de 82 individuos parados de exposición de edad y biomasa (41 BE-COPD vs. 41 BE-Controls sin EPOC) para el estudio genético.
Criterios de inclusión: incluimos individuos> 40 años expuestos a BS interior. La exposición acumulada a BS se expresó como horas/año, calculando multiplicando los años de cocción con combustible de biomasa (madera) por las horas de cocción diaria promedio (17). Todos los pacientes fueron nuevos diagnósticos identificados a partir de la campaña mencionada, clínicamente estable, sin tratamiento farmacológico en el tiempo de muestreo para la enfermedad respiratoria u otra condición, y diagnosticados con EPOC si tenían un volumen espiratorio forzado en el primer segundo/capacidad vital forzada (FEV1/FVC) <70%. Función pulmonar Las variables clínicas como FVC, FEV1, la capacidad de difusión del pulmón para el monóxido de carbono (DLCO) y la prueba de caminar de seis minutos (6MWT, la desaturación de oxígeno y la distancia de 6-MW) se midieron en todos los participantes siguiendo la sociedad estadounidense/Directrices y regulaciones de la sociedad respiratoria europea ((18). Una vez que los sujetos se identificaron como pacientes con EPOC y se realizó el muestreo, recibieron terapia respiratoria inhalada según lo recomendado por las directrices internacionales (19). Los criterios de exclusión incluyen exposición a otra que no sea BS o antecedentes de asma, tuberculosis, fibrosis pulmonar, bronquiectasia o comorbilidades no controladas.
El protocolo fue aprobado por los Comités Institucionales para la Investigación, la Bioseguridad y la Ética en la Investigación del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias Ismael Cosío Villegas (Iner), con códigos de aprobación B11-19, C38-19 y B14-14. Todos los pacientes leyeron y firmaron los formularios de consentimiento informado correspondientes antes de inscribirse en el estudio. Este estudio se realizó después de la Declaración de Helsinki (2013).
Muestreo de sangre y aislamiento de ADN
Como se describe (20), Se recogieron muestras de sangre periférica en tubos con EDTA y se centrifugaron a 4500 rpm durante 5 minutos. Las células sanguíneas se procesaron aún más para el aislamiento de ADN. Según las recomendaciones del proveedor, el ADN genómico se aisló con el kit de preparación del ADN sanguíneo (Jena Bioscience, Jena, Alemania). La pureza y la concentración de ADN se evaluaron a través de un espectrofotómetro Nanodrop ™ 2000, Thermo Fisher Scientific (Massachusetts, EE. UU.).
Medición de la longitud de los telómeros
La longitud relativa del telómero (RTL) se midió utilizando un protocolo QPCR multiplex establecido por Cawthon (2002, 2009) (21, 22). Las reacciones de QPCR se realizaron en un volumen final de 20 µl usando 10 ng de ADN, 0.9 µM de Telg y Telc, y 0.6 µM de cebadores ALBU y ALBD (mesa complementaria 1). Las condiciones de ciclismo para la medición de la longitud de los telómeros se basaron en publicaciones anteriores (12). El ADN de un individuo de control joven con telómeros largos se utilizó como muestra de referencia. Todas las reacciones se realizaron por triplicado en el instrumento de PCR en tiempo real IQ Cycler (Biorad). Las placas de casos y controles se llevaron a cabo por separado. Se incluyó una curva estándar derivada de la muestra de referencia diluida en serie a concentraciones de 1.62, 3.21, 6.4 y 1.28 ng/µl en cada ensayo. Se calcularon los coeficientes de varianza intra-platos (CV) entre las réplicas, y las muestras con CV> 5% se excluyeron del análisis posterior. La eficiencia media de la placa fue del 90% para el telómero y el 95.4% para los ensayos de albúmina. La longitud relativa del telómero se calculó como una relación de telómero
