Punti salienti della ricerca:
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Riepilogo
Sfondo
L’esposizione a particelle fini (particelle fini con diametro aerodinamico ≤2,5 μm [PM2,5]) è stata associata ad un rischio di aritmie cardiache negli adulti. Tuttavia, l’associazione tra esposizione a PM2,5 e aritmie cardiache negli adolescenti rimane poco chiara.
Metodi e risultati
Per studiare l’associazione e l’andamento temporale tra l’esposizione a PM2.5 e le aritmie cardiache negli adolescenti, abbiamo analizzato i dati raccolti da 322 adolescenti che hanno partecipato all’esame di follow-up PSCC ( Penn State Child Cohort ). Abbiamo ottenuto le concentrazioni di PM2 nelle 24 ore a livello individuale con un nefelometro. Contemporaneamente alla misurazione del PM2, abbiamo ottenuto dati ECG delle 24 ore utilizzando un monitor Holter, da cui sono state identificate aritmie cardiache, comprese contrazioni atriali premature e contrazioni ventricolari premature (PVC). La concentrazione di PM2 e il numero di contrazioni atriali premature/PVC sono stati riepilogati in segmenti basati su 30 minuti. Sono stati utilizzati modelli polinomiali di ritardo distribuito all’interno di un modello binomiale negativo per valutare l’effetto della concentrazione di PM2 sul numero di contrazioni atriali premature e di PVC.
L’esposizione a PM2,5 è stata associata ad un aumento acuto del numero di PVC.
Nello specifico, un aumento di 10 μg/m3 nella concentrazione di PM2,5 è stato associato a un aumento del 2% (IC al 95%, 0,4%–3,3%) nella conta di PVC da 0,5 a 1,0, da 1,0 a 1,5 e da 1,5 a 2,0 ore dopo l’esposizione. Cumulativamente, un aumento di 10 μg/m3 del PM2 è stato associato a un aumento del 5% (IC al 95%, 1%-10%) della conta del PVC entro 2 ore dall’esposizione. La concentrazione di PM2,5 non era associata alla contrazione atriale prematura.
Conclusioni
L’esposizione a PM2,5 è stata associata ad un aumento acuto del numero di aritmie ventricolari in un campione di popolazione di adolescenti. L’andamento temporale dell’effetto del PM2 sull’aritmia ventricolare è entro 2 ore dall’esposizione.
Commenti
Secondo una nuova ricerca pubblicata sul Journal of American Heart Association , una rivista peer-reviewed ad accesso aperto, le particelle respiratorie (cioè minuscole particelle sospese nell’aria) derivanti dall’inquinamento atmosferico possono innescare ritmi cardiaci irregolari (aritmie) in adolescenti sani. da colleghi dell’American Heart Association.
Sebbene gli effetti cardiovascolari negativi dell’inquinamento atmosferico negli adulti siano già stati stabiliti, questo studio è il primo a valutare l’impatto dell’inquinamento atmosferico sugli adolescenti nella popolazione generale.
“Anche se relativamente rari, i ritmi cardiaci irregolari possono portare alla morte cardiaca improvvisa negli adolescenti sani e nei giovani adulti. "I nostri risultati che collegano l’inquinamento atmosferico al ritmo cardiaco irregolare suggeriscono che le particelle possono contribuire al rischio di morte cardiaca improvvisa tra i giovani", ha affermato Fan He, Ph.D., autore principale dello studio e docente di scienze della salute pubblica. presso l’Università della Pennsylvania. State Medical College di Hershey, Pennsylvania. “Dato che le condizioni cardiovascolari dell’infanzia e dell’adolescenza possono persistere nell’età adulta e influenzare il rischio di gravi malattie cardiovascolari più avanti nella vita, l’identificazione di fattori di rischio modificabili per l’aritmia cardiaca che possono causare morte cardiaca improvvisa tra gli adolescenti dovrebbe essere di grande interesse pubblico”.
Lo studio ha esaminato l’impatto della respirazione di polveri sottili sulla frequenza cardiaca degli adolescenti. Le particelle fini (PM2.5) hanno dimensioni inferiori a 2,5 micron e possono essere facilmente inalate in profondità nei polmoni e persino entrare nel flusso sanguigno. Le particelle inferiori a 2,5 micron sono solitamente legate alla combustione del carburante, come le particelle provenienti dai gas di scarico delle automobili o dagli incendi boschivi . Una volta inalati, gli inquinanti irritano i polmoni e i vasi sanguigni attorno al cuore e ricerche precedenti hanno suggerito che, nel tempo, gli inquinanti aumentano il processo patologico nelle arterie.
I ricercatori hanno esaminato l’impatto dell’inquinamento da particolato respiratorio su due tipi di ritmo cardiaco irregolare caratterizzati da contrazione prematura del muscolo cardiaco (extrasistole). Nelle contrazioni atriali premature (PAC), il battito cardiaco ha origine negli atri (camere superiori del cuore). Questo di solito non provoca sintomi o danni; Tuttavia, le contrazioni atriali premature e frequenti sono state collegate a un aumento del rischio di fibrillazione atriale, una grave forma di aritmia in cui le camere superiori tremano invece di battere efficacemente, aumentando il rischio di coaguli di sangue e ictus. . Le contrazioni ventricolari premature (PVC) si verificano quando il battito cardiaco ha origine in uno dei ventricoli (camere inferiori del cuore). Questi aumentano anche il rischio di infarto, ictus, insufficienza cardiaca o morte cardiaca improvvisa in seguito.
Se le contrazioni premature non causano sintomi, non vengono trattate. Tuttavia, se si verificano frequentemente e provocano la frequente sensazione di battito cardiaco arrestato, battito cardiaco accelerato o palpitazioni, può essere raccomandato il trattamento con farmaci, dispositivi o procedure impiantabili.
I ricercatori hanno analizzato i dati sanitari di 322 adolescenti (età media 17 anni; 56% maschi; 79% adolescenti bianchi non ispanici) residenti nella Pennsylvania centrale che hanno partecipato a una valutazione di follow-up nello studio Penn State Child Cohort. Questo studio, condotto tra il 2002 e il 2006, ha inizialmente reclutato bambini di età compresa tra 6 e 12 anni. I dati analizzati in questo studio hanno esaminato i risultati della valutazione di follow-up quasi 7,5 anni dopo (2010-2013).
Questo gruppo di bambini non presentava patologie cardiovascolari importanti ed era considerato a basso rischio di ritmo cardiaco irregolare. Nello studio di follow-up, i ricercatori hanno misurato simultaneamente l’esposizione alle particelle fini nell’aria respirata da ogni adolescente (utilizzando un dispositivo chiamato nefelometro) per 24 ore e le registrazioni ECG del ritmo cardiaco di ogni adolescente attraverso un piccolo dispositivo. monitor portatile chiamato monitor Holter.
La concentrazione media di PM2,5 misurata nello studio era di circa 17 microgrammi di particelle per metro cubo di aria (μg/m3) al giorno, ben al di sotto dello standard sanitario di qualità dell’aria di 35 µg/m3. m3 stabilito dalla Environmental Protection Agency (EPA) degli Stati Uniti.
Lo studio ha rilevato:
- Il 79% dei partecipanti ha avuto almeno un battito cardiaco irregolare durante il periodo di studio di 24 ore. Di quel gruppo, il 40% aveva solo contrazioni atriali premature, il 12% aveva solo contrazioni ventricolari premature e il 48% aveva entrambe.
- È stato osservato un aumento del 5% nel numero di contrazioni ventricolari premature entro due ore dall’esposizione per ogni aumento di 10 µg/m3 di PM2,5.
- Non è stata trovata alcuna associazione tra la concentrazione di particolato e il numero di extrasistoli atriali.
“È allarmante che potremmo vedere un impatto così significativo dell’inquinamento atmosferico sulle aritmie cardiache quando la qualità dell’aria rimane entro gli standard sanitari stabiliti dall’EPA. Ciò potrebbe suggerire che gli adolescenti che vivono in aree altamente inquinate, come i centri urbani, corrono un rischio ancora maggiore”, ha affermato.
I risultati erano coerenti con i dati precedentemente ottenuti negli adulti utilizzando metodi simili da questi ricercatori e da altri, sebbene l’aumento delle contrazioni ventricolari premature fosse ancora maggiore negli adulti. Secondo gli autori dello studio, ridurre il rischio di ritmo cardiaco irregolare negli adolescenti potrebbe ridurre il rischio di sviluppare malattie cardiache in età adulta.
"Il nostro studio ha scoperto che l’inquinamento atmosferico aumenta il rischio di malattie cardiovascolari e di morte cardiaca improvvisa , anche tra gli adolescenti sani", ha affermato. “Le misure protettive, come indossare maschere ed evitare attività fisiche vigorose, possono essere giustificate nei giorni in cui le concentrazioni di particelle sono elevate, soprattutto durante le ore di punta mattutine”.
Il modo più efficace per ridurre l’esposizione di tutti all’inquinamento atmosferico è sostenere normative più rigorose sulla qualità dell’aria a livello nazionale, ha affermato l’esperto volontario dell’American Heart Association Robert D. Brook, MD, FAHA, professore di medicina. alla Wayne State University di Detroit. Brook è coautore di numerose dichiarazioni scientifiche dell’American Heart Association sull’inquinamento atmosferico.
“I livelli di PM2,5 sono diminuiti drasticamente a partire dagli anni ’70 e ’80 a causa di normative che sono state certamente collegate al miglioramento degli effetti sulla salute e dell’aspettativa di vita”, ha affermato Brook. “Descriviamo in una recente dichiarazione scientifica dell’AHA , intitolata Azioni di protezione personale contro l’esposizione all’inquinamento atmosferico da particolato, strategie e attività o cambiamenti comportamentali che possono ridurre l’esposizione all’inquinamento, come filtri dell’aria portatili, maschere per il viso, respiratori ed esercizio fisico durante le ore non di punta . Tuttavia, non ci sono studi che dimostrino che queste misure possano effettivamente prevenire effetti clinici avversi sulla salute, come gli attacchi di cuore”.
Secondo una dichiarazione politica dell’American Heart Association del 2020 che cita uno studio globale, l’inquinamento dell’aria ambiente è ampiamente riconosciuto come un contributo significativo alle malattie cardiovascolari e alla morte. Nel 2017, si stima che l’esposizione all’inquinamento atmosferico da particolato sia associata a oltre 7 milioni di morti premature e alla perdita di 147 milioni di anni di vita sana in tutto il mondo. L’Associazione raccomanda un ulteriore sviluppo di approcci politici basati sull’evidenza, continui investimenti nella ricerca e una maggiore innovazione e partnership trasformative per ridurre il carico cardiovascolare degli inquinanti atmosferici negli Stati Uniti.
"L’aspetto più interessante e significativo di questo studio è chiaramente che i risultati sono stati trovati in giovani adolescenti sani", ha detto Brook. “Lo studio supporta le preoccupazioni secondo cui anche i giovani sani non sono immuni dalle risposte cardiovascolari avverse al PM2,5 e dai livelli di esposizione entro gli standard nazionali di qualità dell’aria ambiente 24 ore su 24 stabiliti dall’EPA. "È plausibile che i risultati aiutino a spiegare la potenziale ragione per i tempi di insorgenza delle aritmie e persino della morte improvvisa in alcuni giovani predisposti".
Il dottor He e i suoi colleghi stanno attualmente valutando l’impatto dell’inquinamento atmosferico su altri marcatori dell’attività elettrica cardiaca. Questo studio è stato limitato dall’impossibilità di analizzare l’impatto dell’inquinamento atmosferico su diversi sottotipi di contrazioni ventricolari premature, il che potrebbe aiutare i cardiologi a comprendere meglio come l’inquinamento influisce sulla funzione cardiaca. I risultati di questo studio sugli adolescenti potrebbero non essere generalizzabili ai bambini più piccoli.
Prospettiva clinica
Cosa c’è di nuovo?
Lo studio attuale è il primo nel suo genere a mostrare un’associazione acuta tra l’inquinamento atmosferico da particolato fine con diametri aerodinamici ≤2,5 μm e l’aritmia ventricolare in un campione di popolazione di adolescenti.
L’andamento temporale dell’impatto dell’inquinamento atmosferico sull’aritmia ventricolare è stato entro ≈2 ore dopo l’esposizione.
Quali sono le implicazioni cliniche?
A causa della natura ubiquitaria e involontaria dell’inquinamento atmosferico, è possibile adottare misure di controllo dell’inquinamento atmosferico per ridurre il rischio di aritmia cardiaca negli adolescenti.
Ridurre il rischio di aritmia cardiaca durante l’adolescenza può ridurre ulteriormente il carico di malattie cardiovascolari negli adulti grazie all’importanza della prevenzione precoce delle malattie cardiovascolari nelle prime fasi della vita.
morte cardiaca improvvisa
La morte cardiaca improvvisa (SCD) rappresenta una grave minaccia per la salute pubblica. Si stima che la MCI rappresenti circa il 50% dei decessi correlati a malattie cardiovascolari e il 15-20% della mortalità per tutte le cause nei paesi occidentali. Anche se relativamente rara, la MCI tra bambini e giovani sani, compresi gli atleti d’élite, ha un impatto devastante sulle loro famiglie. Inoltre, considerando l’elevato numero di anni di vita persi, il peso sanitario pubblico correlato alla MCI nei giovani non è irrilevante. Di conseguenza, le cause della MCI nei bambini e nei giovani sono state ampiamente studiate. A differenza degli adulti più anziani, tra i quali la malattia coronarica aterosclerotica è la causa predominante di MCI, l’aritmia cardiaca è uno dei fattori di rischio più importanti per la MCI nei giovani. Ad esempio, la MCI inspiegabile (cioè senza causa apparente dopo un’autopsia completa), che può essere attribuita principalmente ad aritmie cardiache, rappresenta un terzo della MCI tra bambini e giovani adulti. Pertanto, è di grande importanza per la salute pubblica identificare i fattori di rischio modificabili per le aritmie cardiache nei bambini e negli adolescenti.
La comparsa di aritmie cardiache può essere attribuita al deterioramento dell’equilibrio autonomo cardiaco, all’infiammazione sistemica e allo stress ossidativo. Con questi processi biologici è plausibile che l’esposizione a PM2 sia correlata anche ad un aumento del rischio di aritmie cardiache . Infatti, l’associazione tra PM2 e aritmie cardiache è stata osservata in studi epidemiologici negli adulti basati su dati di mortalità, episodi di aritmia catturati da defibrillatore cardioverter impiantabile e monitoraggio ECG. Ad esempio, l’esposizione a lungo termine al PM2 è stata associata ad un aumento della mortalità per aritmie , soprattutto tra i fumatori. Inoltre, l’esposizione acuta a PM2 è stata associata ad un aumento delle probabilità di fibrillazione atriale registrata da un defibrillatore cardioverter impiantabile entro poche ore dall’esposizione16. Sia nella popolazione adulta generale che nei pazienti con malattie cardiovascolari, l’esposizione a particelle ambientali è stata associata anche ad aritmie ventricolari al monitoraggio ECG.
Sebbene questi studi abbiano fornito prove convincenti a sostegno dell’esposizione a PM2 come fattore di rischio per aritmie cardiache, quasi tutti sono stati condotti su adulti, compresi pazienti con malattie cardiovascolari preesistenti. Pertanto, i risultati non possono essere generalizzati a popolazioni a basso rischio, come gli adolescenti che non hanno malattie cardiovascolari sottostanti. Data l’importanza fondamentale delle aritmie nella causa della morte improvvisa tra i giovani, c’è un urgente bisogno di capire se l’esposizione al PM2 innesca aritmie cardiache nei giovani.
Pertanto, abbiamo condotto questo studio per valutare l’associazione tra la concentrazione ambientale di PM2.5 e le aritmie cardiache in un campione di popolazione di adolescenti. La nostra ipotesi è che l’elevato livello di PM2.5 sia associato ad un aumento acuto del numero di aritmie cardiache entro poche ore dall’esposizione.
I coautori sono Jeff D. Yanosky, Sc.D.; Julio Fernández-Mendoza, Ph.D.; Vernon M. Chinchilli, Ph.D.; Laila Al-Shaar, Ph.D.; Alexandros N. Vgontzas, MD; Edward O. Bixler, Ph.D.; e Duanping Liao, MD, Ph.D.
