Competencia en los pulmones
Las partículas anulan la descomposición del peróxido de hidrógeno. Esto puede provocar efectos adversos para la salud por el estrés oxidativo.
Según los estudios epidemiológicos, la contaminación atmosférica sigue siendo uno de los mayores riesgos para la salud en todo el mundo. Por ello, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha endurecido recientemente sus recomendaciones sobre la contaminación atmosférica aceptable. Sin embargo, los procesos químicos que subyacen a los efectos nocivos para la salud de la contaminación atmosférica siguen siendo en gran medida poco claros. Es necesario profundizar en el conocimiento de estos procesos para poder formular nuevas recomendaciones para frenar la contaminación atmosférica y reducir así eficazmente las enfermedades y la mortalidad.
Junto con sus colegas de la Universidad de California en Irvine, los investigadores del Instituto Max Planck de Química (MPIC) han simulado las reacciones químicas que se producen cuando se inhalan partículas, ozono y dióxido de nitrógeno. Estos contaminantes atmosféricos son los que más se asocian a las enfermedades y son los principales componentes de la contaminación atmosférica urbana. El equipo internacional utilizó modelos informáticos para recrear los procesos químicos en el líquido epitelial, una fina capa acuosa que protege nuestros pulmones.
"Cuando nos exponemos a los contaminantes, los mecanismos de defensa de nuestro organismo pueden verse desbordados, lo que da lugar a la formación de radicales hidroxilos que desencadenan el estrés oxidativo. Para nuestro estudio, recreamos estos procesos en los pulmones", explica Thomas Berkemeier, jefe del grupo de Cinética Química y Mecanismos de Reacción del MPIC. "Descubrimos que incluso bajas concentraciones de partículas pueden hacer que las defensas del organismo se salten." En el caso de las partículas respirables de menos de 2,5 micrómetros (PM2,5), el modelo demostró efectos claros, incluso con niveles de contaminación comparativamente bajos fuera de los centros urbanos. Para Berkemeier, las nuevas directrices de la OMS son por tanto consecuentes. El valor recomendado para las PM2,5 se ha reducido a la mitad, de 10 a 5 microgramos por metro cúbico de aire, a finales de septiembre.
Los mecanismos de defensa ya se saltan a los niveles bajos de contaminación
En el estudio recientemente publicado, la molécula peróxido de hidrógeno (H2O2) está en el centro del mecanismo químico. Puede formarse y acumularse en los pulmones en pequeñas cantidades. Si sólo respiramos aire limpio, las enzimas convierten la mayor parte del peróxido de hidrógeno en moléculas inocuas como el agua. Sin embargo, los contaminantes compiten con las enzimas y transforman el peróxido de hidrógeno en radicales hidroxilos (OH) altamente reactivos, que dañan biomoléculas como las proteínas y los lípidos de los pulmones, provocando así un estrés oxidativo. Dependiendo de su origen, las partículas pueden contener iones de cobre y hierro que promueven la conversión del peróxido de hidrógeno en radicales hidroxilo. Los químicos llaman a esto la reacción de Fenton.
"Como son tan reactivos, los radicales hidroxilo no pueden ser eliminados eficazmente por los antioxidantes. La única protección contra estos radicales es evitar que se formen en nuestro cuerpo", dice Steven Lelieveld, miembro del grupo de investigación y autor principal del estudio. "Esto sólo puede lograrse cuando el aire que respiramos es lo más limpio posible".
"Este estudio es un paso importante hacia una mejor comprensión de los efectos adversos para la salud causados por la contaminación atmosférica. El nuevo modelo es una herramienta cuantitativa para evaluar los efectos y las interacciones de los distintos contaminantes atmosféricos", afirma Ulrich Pöschl, director del Departamento de Química Multifásica del MPIC. "La contaminación atmosférica sigue siendo una de las principales causas de exceso de mortalidad en todo el mundo. Vincularemos los nuevos conocimientos adquiridos con los datos epidemiológicos para dar recomendaciones sobre estrategias eficaces de control de la contaminación atmosférica."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Lelieveld, S., Wilson, J., Dovrou, E., Mishra, A., Lakey, P. S. J., Shiraiwa, M., Poschl, U., Berkemeier, T.; "Hydroxyl Radical Production by Air Pollutants in Epithelial Lining Fluid Governed by Interconversion and Scavenging of Reactive Oxygen Species"; Environ. Sci. Technol.; 55(20), 14069-14079, (2021)
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