El medioambiente contaminado impacta la salud de múltiples formas. Incluso en órganos impensados como el cerebro y en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas. En países de ingreso bajo y mediano, las enfermedades relacionadas con la contaminación representan casi el 92% de las muertes. Una nueva ciencia, la exposómica, investiga cómo la contaminación atmosférica puede ser un factor generador de una amplia variedad de enfermedades cerebrales.
Los informes más recientes sobre contaminación ambiental indican que es un problema global. En China y la India la contaminación atmosférica ha aumentado constantemente por década. Es un hecho que casi la mitad de la población mundial respira aire tóxico. El problema lo agravan los 2.300 millones de personas que dependen de combustibles sólidos y fuegos abiertos para cocinar. La OMS estima que cada año hay unos 3 millones de muertes prematuras debido a este tipo de contaminación atmosférica. La industria química también contamina y libera sustancias tóxicas.
Los contaminantes ambientales, el entorno urbano, el estilo de vida o el ámbito socioeconómico son factores que condicionan la salud de las personas y conforman ‘exposoma’, un término acuñado en 2005 por Christopher Wild, director de la Agencia Internacional de Investigación sobre Cáncer. Se refiere a los factores no genéticos que afectan la salud humana. Incluyen contaminantes ambientales, entorno urbano, estilo de vida y condiciones socioeconómicas.
Con los avances tecnológicos en medición y análisis, el exposoma abarca una gama de exposiciones cada vez más amplia. Desde la contaminación más simple de sustancias químicas industriales hasta la radiación, el calor/frío, el ruido y los alimentos. También factores conductuales como lo niveles de actividad, las respuestas al estrés y el microbioma de un individuo. Las exposiciones y factores pueden variar constantemente y de por vida.
El estudio del exposoma profundiza las causas de las enfermedades y descarta que los factores genéticos expliquen completamente la variabilidad de las enfermedades humanas. Mediante el exposoma se puede obtener una visión totalizante de los factores que contribuyen a la salud o a la enfermedad.
Exposómica emergente
La “exposómica” se basa en grandes conjuntos de datos sobre la distribución de toxinas ambientales, respuestas genéticas y celulares, y patrones de comportamiento humano. Los investigadores, utilizando la inteligencia artificial para analizar esa vasta cantidad de información, ha encontrado que la contaminación atmosférica puede ser un factor desencadenante en enfermedades cerebrales como el Alzheimer, el Parkinson y el trastorno bipolar.
Rosalind Wright, profesora de pediatría y codirectora del Instituto de Investigación Exposómica de la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí, en Nueva York, afirma que todo lo que proviene de nuestro entorno externo afecta nuestra biología. El aire que respiramos, los alimentos que comemos, el agua que bebemos y el estrés emocional diario.
Niños y perros de Ciudad de México
En 1992, Ciudad de México fue clasificada por la ONU como la zona urbana más contaminada del mundo. La metrópolis se encuentra en un valle inmerso en una neblina tóxica constante. Los efectos de esta contaminación se encontraron hasta en los perros de la ciudad. Mostraban signos de desorientación.
La neuropatóloga Lilian Calderón-Garcidueñas desarrolló estudios comparando los cerebros de perros y niños de Ciudad de México con otros de áreas menos contaminadas. Los resultados fueron alarmantes. La contaminación atmosférica en la infancia reduce el volumen cerebral y aumenta el riesgo de enfermedades cerebrales en la edad adulta, como Parkinson y Alzheimer.
Calderón-Garcidueñas, que dirige en la Universidad de Montana el Laboratorio de Neuroprevención Ambiental, ha demostrado con sus investigaciones que los daños cerebrales causados por la contaminación atmosférica son significativos en años posteriores. Se manifiestan en alteraciones de la memoria y la disminución de la inteligencia a lo largo de la vida. Está demostrado que la exposición a la contaminación atmosférica en la infancia altera los circuitos neuronales del cerebro, afecta la función ejecutiva y aumenta el riesgo de trastornos psiquiátricos.
La sospechosa PM2,5
En el mundo industrializado son millones los contaminantes. La respuesta a cada exposición varía debido a factores genéticos, temporales y sociales. En Estados Unidos, la media de contaminación atmosférica han disminuido desde en 1970 con la Ley de Aire Limpio. Sin embargo, millones de estadounidenses siguen respirando aire exterior cargado de ozono y partículas finas que desencadenan inflamaciones, como la PM2,5, que daña los pulmones y e corazón, y está estrechamente relacionada con daños cerebrales.
Los incendios forestales, los pesticidas, pinturas y productos de limpieza son fuentes importantes de PM2,5 y aumentan el riesgo de contraer numerosos problemas de salud, incluidos los accidentes cerebrovasculares.
La neurocientífica Megan Herting, de la Universidad del Sur de California, estudia el impacto de la contaminación atmosférica en el cerebro en desarrollo. Sus hallazgos indican que los niveles más altos de exposición a PM2,5 están relacionados con diferencias en la forma, la arquitectura neuronal y la organización funcional del cerebro en desarrollo. Un metaanálisis internacional de 2023 respalda la sospecha de que la exposición a la contaminación atmosférica en los periodos críticos del desarrollo cerebral en la infancia y la adolescencia aumenta el riesgo de depresión y comportamiento suicida.
Los estudios de imagen mostraron cambios en la estructura cerebral. Incluidos los neurocircuitos implicados en trastornos del movimiento, como el Parkinson, y en la sustancia blanca de los lóbulos prefrontales, responsable de la toma de decisiones ejecutivas, la atención y el autocontrol.
Más trastorno bipolar y depresión
El biólogo computacional de la Universidad de Chicago Andrey Rzhetsky y su equipo descubrieron que la mala calidad del aire en Estados Unidos y Dinamarca se asociaba a las altas tasas de trastorno bipolar y depresión, especialmente cuando la exposición ocurría durante la adolescencia.
Para el estudio utilizaron la data del Registro Nacional de Salud de Dinamarca y las reclamaciones de seguros de Estados Unidos y encontraron una predisposición genética a desarrollar una enfermedad psiquiátrica durante los primeros 10 años de vida. Rzhetsky señala que la variación genética y ambiental son partes del rompecabezas en la comprensión de enfermedades complejas.
A pesar de la incertidumbre sobre qué contaminante específico es el causante, Rzhetsky indica que las partículas PM2,5 son una señal fuerte y estadísticamente significativa. Sin embargo, para una comprensión concreta se necesitarán más datos y la exposómica será esencial.
Aumenta el Parkinson
En un simposio de la Sociedad Neurológica Americana en 2022, Frances Jensen, neurólogo de la Universidad de Pensilvania, planteó prestar más atención a los contaminantes. Dijo que el aumento en los diagnósticos de Parkinson no puede explicarse solo por el envejecimiento de la población. Además, las exposiciones ambientales aumentan de manera progresiva.
El Parkinson es la enfermedad neurodegenerativa más común después del Alzheimer. Los síntomas, que incluyen movimientos incontrolados, problemas de equilibrio y memoria. Generalmente se desarrolla en personas mayores de 60 años, pero puede aparecer en personas jóvenes, de 20 años, y estaría vinculada a la contaminación atmosférica.
W. Michael Caudle, científico de salud ambiental de la Universidad de Emory, sugiere que varios contaminantes atmosféricos podrían desempeñar un papel en la pérdida de células productoras de dopamina, una característica clave del Parkinson. Caudle estudia los lipopolisacáridos presentes en la contaminación atmosférica y las toxinas bacterianas, que no entra directamente en el cerebro, pero inflaman el hígado y provocando una respuesta en el cerebro que conduce a la pérdida de neuronas dopaminérgicas.
Alta prevalencia en Mississippi-Ohio
Brittany Krzyzanowski, neuroepidemióloga del Instituto Neurológico Barrow de Phoenix, observó un alto riesgo de Parkinson en el valle del río Mississippi-Ohio, incluidas áreas de Tennessee y Kentucky. Sugiere que la contaminación del aire, especialmente las partículas de combustión del tráfico y los metales pesados de la fabricación, están implicadas
Un estudio publicado en Neurology señala que en niveles medios de contaminación atmosférica se tiene un 56% más de riesgo de desarrollar Parkinson que quienes viven en regiones con menos contaminación atmosférica. Las personas que viven en la mitad occidental de los EE UU tienen un menor riesgo de desarrollar la enfermedad de Parkinson.
En el valle del río Mississippi-Ohio, con alta contaminación atmosférica, la prevalencia de Parkinson es un 25% mayor que en áreas con menos partículas en el aire. Sin embargo, el equipo de investigación de Krzyzanowski observó que a medida que aumentaba el nivel de contaminación, también aumentaba la frecuencia de la enfermedad, pero luego se estabilizaba a pesar de que la contaminación seguía en aumento. Krzyzanowski dice que las variaciones regionales en la enfermedad de Parkinson podrían reflejar diferencias en la composición de las partículas en el aire. «Algunas áreas pueden tener partículas con más componentes tóxicos», añadió.
Seis millones con Alzeimer
Caleb Finch, neurogerontólogo de la Universidad del Sur de California, ha estado estudiando especialmente el Alzheimer, que afecta a más de seis millones de estadounidenses. Sugiere que la contaminación atmosférica puede ser un factor importante. Con su colega Jiu-Chiuan Chen, trabaja para descubrir las conexiones entre las neurotoxinas ambientales y el deterioro de la salud cerebral.
Finch apunta que las personas que viven en zonas con altos niveles de contaminación atmosférica muestran un deterioro cognitivo más rápido. El riesgo de Alzheimer parece ser mayor en personas con una variante genética conocida como apolipoproteína E (APOE4). Sin embargo, la herencia genética por sí sola no determina el riesgo de Alzheimer. La exposición ambiental también tiene un papel.
Chen y Finch analizaron la relación entre la exposición a la contaminación atmosférica y los primeros signos de Alzheimer en 1.100 hombres. Encontraron que la interacción entre la contaminación atmosférica y el riesgo genético puede comenzar en la mediana edad. Otro estudio de la USC encontró que cuando mejora la calidad del aire, se ralentiza el deterioro cognitivo en las mujeres mayores. Lo que sugiere que reducir la exposición a la contaminación atmosférica disminuiría el riesgo de demencia.
Doce factores de riesgo
Un estudio internacional de la Comisión Lancet concluyó que el riesgo de demencia, incluido el Alzheimer, puede reducirse modificando o evitando doce factores de riesgo: hipertensión, discapacidad auditiva, tabaquismo, obesidad, depresión, escaso contacto social, bajo nivel educativo, inactividad física, diabetes, consumo excesivo de alcohol, lesiones cerebrales traumáticas y contaminación atmosférica. Esos doce factores representan alrededor del 40% de las demencias mundiales.
Caleb Finch y Alexander Kulminski, de la Universidad de Duke, han propuesto el “exposoma de la enfermedad de Alzheimer” para evaluar los factores ambientales que interactúan con los genes y causan demencia. Los estudios sobre gemelos suecos demuestran que la mitad de las diferencias individuales en el riesgo de Alzheimer pueden ser ambientales y evitables.
Con inteligencia artificial
Rosalind Wright, del Monte Sinaí, ha rastreado problemas críticos en el neurodesarrollo y la neurodegeneración por contaminantes durante tres décadas. Ahora es posible realizar investigaciones de alta precisión a partir de vastos bancos de datos genómicos. Ahora utiliza un enfoque de la inteligencia artificial para analizar grandes conjuntos de datos. Incluyen la ubicación precisa de la residencia de un individuo y los contaminantes a los que se encuentra expuesto. Al combinar los genes y el medio ambiente, se puede empezar a ver quién corre mayor riesgo.
Para identificar los riesgos ambientales del cerebro es crucial saber qué contaminantes están presentes. En Estados Unidos, la EPA ha colocado monitores ambientales en las grandes ciudades miden diariamente las micropartículas procedentes del tráfico y la industria.
Wright traza las exposiciones ambientales que afectan al cerebro mediante una pulsera de silicona que indica a qué contaminantes está expuesto una persona. También explora nuevas formas de recopilar datos sobre las toxinas a las que se ha expuesto la gente mediante el análisis de un mechón de pelo o un diente perdido de un niño.
La investigadora enfatiza que los humanos son resistentes por diseño. El problema surge cuando las exposiciones son crónicas y acumulativas y sobrepasan la capacidad de adaptación.
Medicina del futuro
El exposoma va ganando relevancia en la investigación biomédica. Las nuevas metodologías y herramientas facilitan la recopilación de datos y los los investigadores pueden encontrar vínculos inesperados entre las exposiciones ambientales y las enfermedades.
Mirando hacia el futuro. El exposoma con el genoma daría una visión holística de las patologías que abrirá nuevas oportunidades para trasladar el conocimiento derivado de la exposómica a la práctica clínica. Sin embargo, el futuro de la emergente ciencia no solo dependerá del interés científico y las posibilidades de aplicación. También de la financiación y la cooperación internacional. La salud del cerebro está en juego, peligra.
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