Abstract

Scopul nostru a fost de a investiga dacă obezitatea crește susceptibilitatea la efectele adverse ale materiei particulare din interior asupra morbidității respiratorii la persoanele cu boli pulmonare obstructive cronice (BPOC).

asupra

Participanții cu BPOC au fost studiați la momentul inițial, 3 și 6 luni. Obezitatea a fost definită ca un indice de masă corporală ≥30 kg · m −2. La fiecare moment, aerul interior a fost prelevat timp de 5-7 zile și s-a măsurat particulele (PM) cu o dimensiune aerodinamică ≤2,5 μm (PM2,5) și 2,5-10 μm (PM2,5-10). Simptomele respiratorii, starea de sănătate, utilizarea medicamentelor de salvare, exacerbările, biomarkerii din sânge și oxidul azotic expirat au fost evaluate simultan.

Dintre cei 84 de participanți înscriși, 56% erau obezi și toți erau foști fumători cu BPOC moderată până la severă. Participanții obezi au avut tendința de a avea o boală mai puțin severă, conform evaluării inițiativei globale pentru stadiul bolii pulmonare obstructive cronice și mai puțini ani de fumat. Au existat dovezi că obezitatea a modificat efectele PM din interior asupra rezultatelor respiratorii ale BPOC. Creșterile PM2,5 și PM2,5-10 au fost asociate cu creșteri mai mari ale simptomelor nocturne, dispneei și consumului de medicamente de salvare în rândul participanților obezi versus non-obezi. Impactul PM din interior asupra exacerbărilor, stării respiratorii și respirației șuierătoare a avut, de asemenea, tendința de a fi mai mare în rândul participanților obezi față de cei neobezi, la fel ca diferențele în căile respiratorii și răspunsurile inflamatorii sistemice la PM din interior.

Am găsit dovezi că obezitatea a fost asociată cu răspunsuri exagerate la expunerea la interior fină și grosieră a PM la persoanele cu BPOC.

Abstract

Obezitatea poate crește susceptibilitatea la efectele respiratorii adverse ale expunerii la particule din interior în rândul celor cu BPOC http://ow.ly/DYf6T

Introducere

Boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC) este în prezent a cincea cauză de deces la nivel mondial și se preconizează că va crește prevalența în următoarele câteva decenii [1]. Majoritatea BPOC este cauzată de factori de mediu [2]. În timp ce fumul de tutun este principalul factor cauzal în țările dezvoltate, expunerea continuă la poluanții aerieni agravează morbiditatea BPOC. Expunerea la anumite substanțe în aer liber (PM) a fost legată de creșterea spitalizărilor și mortalității BPOC [3, 4]. PM din interior are surse unice, cum ar fi gătitul și fumatul de uz casnic, precum și pătrunderea aerului exterior în mediul interior [5]. Calitatea aerului interior este extrem de relevantă, deoarece indivizii din țările dezvoltate își petrec majoritatea timpului în interior, iar calitatea aerului interior poate fi modificată mai ușor la nivel individual [6]. Am demonstrat recent că chiar și concentrațiile relativ scăzute de PM din interior sunt asociate cu o morbiditate respiratorie crescută la pacienții cu BPOC [7].

Metode

Recrutarea participanților

Participanții au furnizat consimțământul informat în scris, iar Consiliul de revizuire instituțională medicală Johns Hopkins a aprobat protocolul. Participanții și metodele au fost descrise anterior [7]. Pe scurt, participanții au fost foști fumători cu BPOC recrutați din zona Baltimore. Criteriile de incluziune au fost: 1) vârsta ≥ 40 de ani, 2) volumul expirator forțat post-bronhodilatator în 1 s (FEV1) ≤80% prezis, 3) FEV1/capacitate vitală forțată 10 ani de fumat în pachet, dar cu renunțarea la fumat> 1 an înainte de înscriere cu un nivel de monoxid de carbon expirat ≤6 ppm [19].

Design de studiu

Participanții au fost înscriși și studiați la momentul inițial, 3 și 6 luni. La fiecare interval de timp, a fost efectuată o evaluare de mediu la domiciliu de o săptămână, iar la sfârșitul fiecărei săptămâni participanții au finalizat o vizită la clinică.

Evaluarea mediului și a calității aerului la domiciliu

O inspecție la domiciliu a fost efectuată de un tehnician instruit la momentul inițial. Eșantionarea aerului a fost efectuată la momentul inițial, 3 și 6 luni în zona principală de locuit, care a fost identificată ca o altă cameră decât dormitorul în care participantul a raportat că a petrecut cel mai mult timp. A fost aleasă o perioadă de monitorizare de o săptămână pentru a include expunerile care pot varia în funcție de ziua săptămânii și pentru a include zilele de weekend. Eșantionarea aerului interior pentru PM2,5 și PM cu o dimensiune aerodinamică de 2,5-10 μm (PM2,5−10) a fost efectuată așa cum s-a descris anterior [7, 20]. Pentru a efectua o analiză a sensibilității, incluzând temperatura și umiditatea exterioară, datele au fost obținute de la Centrul Național de Date Climatice (NOAA) al Administrației Naționale Oceanice și Atmosferice (NOAA) (Asheville, NC, SUA). Datele orare privind temperatura și umiditatea au fost colectate de la stația Maryland Science Center (WBAN # 93784).

Vizite la clinică

Datele demografice ale participanților au fost stabilite la o vizită clinică de bază. Educația a fost folosită ca surogat al statutului socioeconomic, deoarece mulți participanți erau mai în vârstă și nu mai lucrau, ceea ce face ca venitul anual al gospodăriei să fie mai puțin fiabil. Spirometria a fost efectuată în conformitate cu criteriile Societății Toracice Americane (ATS) și a fost inclusă în modele ca măsură a severității bolii inițiale [21, 22]. Pacienții au fost clasificați în inițiativa globală pentru stadiile bolii cronice obstructive pulmonare (GOLD) pe baza funcției lor pulmonare [23]. Starea atopică a fost determinată prin evaluarea IgE specifică utilizând ImmunoCAP (Phadia, ThermoFisher, SUA) pentru alergeni la șoareci, gândaci, pisici, câini și acarieni. Un participant a fost considerat atopic dacă cel puțin un test a fost la sau peste nivelul de detectare (0,1 kUA · L −1).

Evaluarea greutății

Înălțimea și greutatea participanților au fost măsurate la fiecare vizită folosind un stadiometru. Indicele de masă corporală (IMC) (kilograme împărțite la metri la pătrat) a fost calculat și examinat ca o variabilă continuă și ca o variabilă categorică, conform definițiilor standard ale supraponderalității și obezii, aprobate de Organizația Mondială a Sănătății [24]. Analizele de greutate normală (IMC -2), supraponderal (IMC ≥25 și -2) și obezi (IMC ≥30 kg · m -2) au sugerat că efectele în grupul supraponderal au fost similare cu grupul cu greutate normală, dar numerele din fiecare grup erau mici. Greutatea normală și excesul de greutate au fost, prin urmare, prăbușite într-o categorie de non-obezi (IMC -2) în analiza finală și sunt prezentate rezultatele non-obezilor (IMC -2) versus obezi (IMC ≥30 kg · m -2). În perioada de urmărire, un singur participant a schimbat categoriile între obezi și non-obezi. Acest participant a avut un IMC de 30,2 kg · m −2 la vizita 1, 29,7 kg · m −2 la vizita 2 și 30,5 kg · m −2 la vizita 3. Acest participant a fost clasificat ca obez în analize și s-au demonstrat analize de sensibilitate că rezultatele nu au fost substanțial diferite atunci când acest participant a fost exclus (datele nu sunt prezentate).

BPOC rezultate respiratorii și biomarkeri

Analiză

Caracteristicile de bază ale participantului în funcție de starea greutății

Asocierea între concentrațiile de poluanți din interior și morbiditatea respiratorie prin obezitate

Relația dintre particule și simptome în funcție de starea de obezitate. Liniile întrerupte înfățișează indivizi obezi, iar liniile solide înfățișează indivizi neobezi. a) și b) demonstrează relația dintre particule cu dimensiuni aerodinamice ≤2,5 μm (PM2,5) și particule cu dimensiuni aerodinamice 2,5-10 μm (PM2,5−10) și dispnee, după cum a fost evaluat de cercetarea medicală modificată Chestionarul Consiliului (mMRC), respectiv. c) și d) demonstrează relația dintre PM2.5 și PM2.5−10 și probabilitatea de a raporta simptome nocturne de respirație șuierătoare, respectiv.

Asocieri între concentrația de particule din interior și rezultatele sănătății bolii pulmonare obstructive cronice în funcție de greutate

PM2,5−10 din interior a fost asociat cu creșterea riscului de simptome nocturne și dispnee în rândul participanților obezi, dar nu și în rândul participanților non-obezi (tabelul 2 și fig. 1). A existat, de asemenea, o diferență semnificativă în asocierea dintre PM2,5−10 din interior și necesitatea utilizării inhalatorului de salvare în rândul obezilor (β = 0,33; p Vizualizați acest tabel:

  • Vizualizați în linie
  • Vizualizați fereastra pop-up

Asocieri între concentrația de particule din interior și markerii inflamației după starea de obezitate

Discuţie

Într-un studiu pe indivizi cu BPOC moderată până la severă, am găsit dovezi că obezitatea modifică efectul expunerii la PM interioară asupra rezultatelor BPOC, inclusiv simptome respiratorii, utilizarea medicamentelor de salvare și căile respiratorii și markerii sistemici ai inflamației. Aceste descoperiri extind dovezile emergente că obezitatea poate crește susceptibilitatea la poluarea aerului cu particule și soluționează o lacună critică în înțelegerea acestei relații în BPOC. Deoarece obezitatea a devenit epidemică, aceste descoperiri au implicații asupra sănătății publice la nivel mondial, atât în ​​ceea ce privește definirea standardelor acceptabile de calitate a aerului, cât și identificarea intervențiilor la nivel individual pentru a atenua riscurile pentru sănătate.

Descoperirile noastre într-o populație de studiu cu BPOC sunt în concordanță cu un corp de muncă în creștere, sugerând că supraponderalitatea sau obezitatea cresc sensibilitatea la poluarea aerului în rândul persoanelor cu astm. Într-un studiu de cohortă longitudinală a copiilor cu astm în interiorul orașului, PM2.5 din interior a fost asociat cu simptome crescute de astm și răspunsul astmatic la PM2.5 a fost mult mai mare la copiii supraponderali și obezi [15]. Această observație a fost coroborată într-un studiu epidemiologic pe 30.000 de copii din China, care a demonstrat că copiii supraponderali și obezi au astm bronșic mai răspândit și mai multe simptome respiratorii ca răspuns la poluarea aerului comparativ cu copiii cu greutate normală [13]. O cohortă urbană de copii mici cu astm a demonstrat că copiii obezi au mai multe șanse să dezvolte astm în asociere cu o expunere mai mare la hidrocarburi aromatice policiclice decât copiii neobezi [34]. Un studiu efectuat pe 104 adulți mai în vârstă cu astm a investigat, de asemenea, poluarea legată de trafic și a constatat că un efect negativ puternic a fost limitat la 42% din cohorta cu IMC> 30 kg · m -2 [14].

În plus față de studiile asupra astmului, au existat câteva studii conflictuale care investighează obezitatea ca modificator al asocierilor cu poluanții atmosferici în populațiile generale. Într-un studiu al bărbaților vârstnici din SUA, ozonul a fost asociat cu o scădere mai mare a funcției pulmonare în rândul obezilor, comparativ cu participanții non-obezi [35]. În schimb, într-un studiu bazat pe populație al adulților elvețieni (SAPALDIA), investigatorii au raportat că efectele benefice ale îmbunătățirii calității aerului asupra ratei de scădere a funcției pulmonare au fost cele mai mari pentru persoanele normale și subponderale [36]. Cu toate acestea, în rândul subgrupului cu astm, efectele benefice ale îmbunătățirii calității aerului tindeau să fie cele mai mari în rândul persoanelor obeze. Într-un studiu experimental care a investigat rolul IMC asupra răspunsului la expunerea la ozon, creșterea IMC a fost asociată cu o afectare mai mare a funcției pulmonare ca răspuns la ozon și acest lucru a fost cel mai important în rândul femeilor [37]. În prezentul studiu, participanții cu BPOC au fost urmăriți timp de 6 luni, iar expunerea la interior a PM a fost asociată cu un răspuns clinic accentuat în rândul persoanelor obeze, manifestat ca creșteri ale simptomelor și utilizarea medicamentelor de salvare.

Factorii suplimentari care pot fi implicați în susceptibilitatea diferențială la poluarea aerului între indivizii obezi și neobezi includ adipokinele, stresul oxidativ și răspunsul afectat de glucocorticoizi. Hormonii obezității, inclusiv adipokine, leptină și rezistină, pot fi implicați în mecanismul de accentuare a efectelor PM în rândul persoanelor obeze. Studiile anterioare sugerează că creșterea IMC este asociată cu creșterea stresului oxidativ al căilor respiratorii [44, 45]. Studiile asupra astmului au sugerat că obezitatea poate avea ca rezultat un răspuns glucocorticoid afectat și că utilizarea corticosteroizilor prin inhalare poate juca un rol protector în modificarea efectelor respiratorii ale PM [46-48]. Astfel, este posibil ca astmaticii obezi care iau corticosteroizi inhalatori să nu fie protejați de efectele nocive ale PM în aceeași măsură ca omologii lor non-obezi datorită rezistenței la corticosteroizi. Rolul reacției la glucocorticoizi în influențarea efectelor respiratorii ale PM în BPOC rămâne necunoscut, dar poate fi un alt mijloc prin care obezitatea modifică susceptibilitatea la expunerea la poluarea cu particule.

Modificările în fiziologia respiratorie care apar odată cu obezitatea pot fi un alt mecanism prin care obezitatea sporește susceptibilitatea la PM. Este posibil ca indivizii obezi să aibă creșteri ale depunerii particulelor sau modificări ale modelelor de depunere a particulelor, comparativ cu indivizii neobezi [49]. Studiile anterioare, inclusiv un studiu de depunere a particulelor la copii și un studiu de scădere în greutate la adulți, au sugerat o asociere între obezitate și creșterea volumului mareelor, ceea ce poate duce la o doză mai mare de particule inhalate printre cele obeze [50, 51] . O altă posibilitate este că creșterea volumelor de sânge pulmonar cauzate de obezitate crește potențialul proinflamator al celor mai mici particule de PM care sunt capabile să transloce bariera alveolar-capilară. În acest fel, similar mecanismului prin care capacitatea difuzivă a plămânului de monoxid de carbon poate crește în obezitate datorită creșterii volumului de sânge pulmonar [52], expunerea la particule poate fi crescută odată cu obezitatea. Acest lucru ar avea probabil implicații mai mari pentru efectele respiratorii ale PM fine, deoarece numai aceste particule mai mici sunt capabile să ajungă la căile respiratorii distale și la interfețele alveolare-capilare.

rezumat

Într-un studiu efectuat pe indivizi cu BPOC moderată până la severă, obezitatea a modificat efectul expunerii la interiorul PM asupra rezultatelor respiratorii. PM2.5 și PM2.5−10 din interior au fost asociate cu creșteri mai mari ale simptomelor și utilizarea medicamentelor de salvare în rândul persoanelor obeze comparativ cu persoanele neobeze cu BPOC, iar diferențele în răspunsurile inflamatorii susțin răspunsul accentuat la o poluare specială în rândul obezilor. Aceste constatări sugerează că obezitatea poate conferi o susceptibilitate crescută la expunerea la poluarea cu particule fine în BPOC și subliniază necesitatea unor studii viitoare care să definească mecanismele prin care aceasta poate apărea.