El exposoma se define como el conjunto de todas las exposiciones de un individuo durante toda su vida y cómo estas exposiciones afectan a la salud1. Los humanos estamos expuestos a una alta cantidad de compuestos vía inhalación; y el cambio en el estilo de vida de lo rural hacia las ciudades industrializadas, superpobladas y con un uso masivo de vehículos a motor contribuye a que estemos expuestos a una gran cantidad de contaminantes a través de la vía aérea. Se estima que solo un centímetro cúbico de aire de las ciudades contiene aproximadamente 100 bacterias y unas 107 partículas de pequeño diámetro (inferiores a 300nm)2. De hecho, hoy sabemos que el resultado de una infección no solo depende de los factores del hospedador y del patógeno, sino que los factores externos también juegan un papel clave. Por ejemplo, los cambios ambientales influyen en las rutas de las aves migratorias, que son vectores del virus influenza A, modificando la diseminación de nuevas variantes del virus de la gripe3.

Los principales contaminantes ambientales son fundamentalmente partículas en suspensión (particulate matter [PM]) como metales o sílice, compuestos orgánicos volátiles o contaminantes gaseosos como el ozono, dióxido de azufre, monóxido y dióxido de nitrógeno o monóxido de carbono. En general, son producidos de forma natural por tormentas de arena o erupciones volcánicas, o por el hombre debido a la quema de biomasa, emisiones relacionadas con el tráfico, minería o agricultura. Sin embargo, en las grandes ciudades, la mayoría de la polución se debe a la combustión de los motores diésel4.

Se estima que cada año mueren siete millones de personas debido a la contaminación ambiental5. Una mala calidad del aire es un factor de riesgo para el desarrollo de numerosas enfermedades respiratorias como asma, cáncer de pulmón e infecciones respiratorias, especialmente en los niños6. Las infecciones respiratorias causan la muerte de más de cuatro millones de personas anualmente. En Europa, casi medio millón de personas mueren cada año por las altas concentraciones de PM, 78.000 muertes por exposición a dióxido de nitrógeno y más de 14.000 por exposición a ozono7. La exposición a altos niveles de dióxido de azufre se ha relacionado con un aumento en la producción de esputo, tos crónica, broncoconstricción o la frecuencia de exacerbaciones de bronquiectasias8.

Las partículas de contaminación ambiental comportan inflamación, cambios en el flujo del aire y alteración de los mecanismos de defensa, tanto en el tracto respiratorio superior como en el inferior9. Las PM más grandes pueden ser eliminadas por transporte mucociliar, pero las PM más pequeñas pueden llegar hasta los bronquiolos. Además, las PM2,5 (diámetro inferior a 2,5μm), si no son fagocitadas por macrófagos, pueden diseminar a nivel sistémico.

La exposición a PM aumenta la susceptibilidad a neumonías bacterianas e infecciones respiratorias víricas10. La exposición a la contaminación ambiental en los niños afecta al correcto funcionamiento del sistema respiratorio, especialmente en los primeros años de vida, cuando el sistema respiratorio y el inmune aún no están totalmente desarrollados. Existe asociación entre bronquitis y contaminación ambiental en niños de menos de cinco años11. De hecho, la exposición prenatal a exposiciones PM2.5 incrementa la susceptibilidad a las infecciones respiratorias (bronquitis y neumonía), ya que muchos tóxicos ambientales pueden cruzar fácilmente la placenta (especialmente PM0,25 y de menor tamaño) y acumularse en el feto en concentraciones mayores que en la madre12. En el anciano, la inmunosenescencia podría contribuir a agravar la propensión a las infecciones respiratorias, debido, entre otros factores, a una desregulación de citoquinas12.

Las PM pueden causar estrés oxidativo, por eliminación de antioxidantes y producción de especies reactivas del oxígeno (ROS), lo que conduce a una respuesta inflamatoria por la producción de citoquinas IL-6, IL-8 y TNF-α2. Además, la exposición a PM puede alterar la capacidad de los macrófagos para inactivar virus, lisar bacterias o dificultar la presentación de antígenos10.

Exposiciones a los diferentes óxidos de nitrógeno pueden incrementar el riesgo de infecciones respiratorias, afectando a las células T y NK, que desempeñan papeles importantes en la defensa contra virus4. Una acumulación de metales también puede ser un factor de riesgo para las infecciones, ya que suele ser un factor limitante para el crecimiento de los microorganismos. En Mycobacterium tuberculosis o Neisseria meningitidis se ha demostrado que un aumento de la disponibilidad de hierro en el hospedador está relacionada con infecciones más graves10.

El humo de tabaco también supone una exposición a una alta concentración de PM, 15.000-40.000μg de PM por cigarrillo. En general, las exposiciones al humo del tabaco elevan el riesgo de prolongar infecciones respiratorias agudas víricas o sufrir infecciones bacterianas por Streptococcus, Legionella, Mycoplasma o Haemophilus10. También se relaciona con una mayor susceptibilidad a infectarse por M. tuberculosis, y de progresión a enfermedad tuberculosa10. En cultivo celular, hemos observado que el humo afecta negativamente a la capacidad fagocítica de los macrófagos13. También hemos relacionado la exposición al humo del tabaco con un retraso en la negativización de los cultivos micobacteriológicos de pacientes en tratamiento14. De hecho, la exposición al humo no solo altera la respuesta inmune del hospedador, sino que también tiene impacto sobre el microorganismo, modificando su fenotipo hacia otros variantes más virulentas15.

La contaminación ambiental supone un incremento de infecciones respiratorias, con sus costes asociados y muertes prematuras en pacientes crónicos y niños. Algunas de las causas son susceptibles de intervención, como la exposición al tabaco y algunos aspectos de la contaminación ambiental. Entender cómo la contaminación afecta a la respuesta inmune frente a las infecciones respiratorias permitiría establecer estrategias epidemiológicas eficaces, mejorando los tratamientos clínicos y la calidad de vida de los pacientes.