El hábito de fumar tabaco es un factor de riesgo para neoplasias como el cáncer de pulmón, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y enfermedades cardiovasculares, entre otras1.

En la mayor parte de estas enfermedades se produce un elevado grado de estrés oxidativo provocado, en su mayoría, por la cantidad de radicales libres y especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno que se originan en el humo del tabaco. El estrés oxidativo provoca daños irreversibles estructurales y funcionales de las células, tales como alteraciones en proteínas esenciales, peroxidación lipídica, rotura de cadenas y modificación de las bases nitrogenadas del ADN, un aumento intracelular elevado de Ca2+ libre y, en ciertos casos, apoptosis o necrosis2,3.

De todas las alteraciones provocadas por el incremento del estrés oxidativo, la peroxidación lipídica genera gran cantidad de metabolitos mediante reacciones de oxidación catalizadas por sistemas enzimáticos asociados al citocromo P4504,5, como son alcanos, alquenos, aldehídos y ácidos carboxílicos entre otros, todos ellos de bajo peso molecular, volátiles y conocidos como compuestos orgánicos volátiles (VOC), y que pueden ser excretados por las vías aéreas. La presencia de estos en el aire exhalado sugiere la existencia de estrés oxidativo en la vía aérea y en los pulmones. Por ejemplo: los aldehídos lineales como hexanal, heptanal y nonanal son metabolitos finales de procesos de peroxidación lipídica de los ácidos grasos ω3 y ω6, componentes principales de los fosfolípidos que forman parte de las membranas celulares6.

El objetivo de este trabajo es conocer si el tabaquismo influye en la producción de VOC en aire exhalado como resultante del estrés oxidativo, en una población clínicamente sana. No serán estudiados el resto de los compuestos que se producen en las reacciones oxidativas de las macromoléculas biológicas.

En la tabla 1 aparecen recogidas las características de la población de estudio. Nuestra muestra consta de 89 personas, todas ellas voluntarias sanas, con una edad media de 49,3 (9,5) años. En cuanto a la distribución por género, un 47% eran hombres y un 53% mujeres. Del total, un 39% eran no fumadores, un 34% fumadores y un 27% exfumadores, con un consumo de tabaco de 30,9 (18,6) paquetes por año para los fumadores, y 26,5 (21,6) paquetes por año para los exfumadores.

Se obtuvieron 3 categorías según los valores obtenidos fueran a) cuantificados, b) no cuantificados, y c) no detectados, según criterios definidos en el apartado Pacientes y método. La distribución de las frecuencias queda recogida en la tabla 2. Los valores normalizados de las concentraciones de los VOC vulneran una distribución normal.

En la tabla 3 quedan recogidos los valores de mediana (IQR) para cada uno de los VOC estudiados referidos a cada grupo. Únicamente se observaron diferencias estadísticamente significativas para el nonanal entre los 3 grupos: no fumadores 0,160 (0,160–0,215), ex fumadores 0,160 (0,160–5.650) y fumadores 2.050 (0,160–10,25) (p=0,04). Los valores de p, basados en el test de Mann Whitney, comparando los grupos 2 a 2, quedan reflejados en la figura 1.

Figura 1.

Representación de la mediana e IQR de nonanal referido a los 3 grupos de estudio. Valores de p basados en el test de Mann Whitney.

(0.04MB).

La dispersión de datos en exfumadores y en fumadores es muy elevada, de modo que los valores de los primeros quedan incluidos en los resultados de los segundos. De aquí se parte para unificar un único grupo de tabaquismo (fumadores y exfumadores), y enfrentarlo con el grupo de no fumadores. El estudio de la comparación de los datos obtenidos entre estos 2 grupos vuelve a mostrar significación estadística para el nonanal entre ambos (test de Mann Whitney (p=0,019)). El resto de los VOC no muestran diferencias entre los grupos citados.

Se realizó un análisis cualitativo de detección/no detección de VOC en función de nuestros límites de detección y cuantificación (LOD y LOQ), previamente establecidos y definidos en el apartado Pacientes y método. La distribución de frecuencias en porcentaje y los valores de «p» calculados con χ2 quedan recogidos en la tabla 4. De nuevo el nonanal fue el único compuesto que presentó diferencias estadísticamente significativas entre todos los grupos (no fumadores 20%, fumadores 53% y exfumadores 29%), con una p=0,016.

Dado que, en nuestra muestra, el nonanal está relacionado con el consumo de tabaco, decidimos estudiar la relación entre la cantidad de tabaco fumado (expresado en paquetes por año) y la cantidad de nonanal exhalado. Tras aplicar el test de la correlación lineal de Spearman, no observamos correlación entre la cantidad de tabaco consumida y la cantidad exhalada de nonanal (p=0,823). Tampoco se encontró correlación entre el nonanal con la edad y el género (hombres: r=0,05; p=0,753 y en mujeres: r=0,081; p=0,588).

Este trabajo evalúa las diferencias existentes en la concentración de los VOC del aire exhalado en función del consumo de tabaco en nuestra población de estudio, formada exclusivamente por voluntarios sanos.

Según los resultados obtenidos por nosotros, el único compuesto relacionado con el tabaco es el nonanal. Su origen biológico es conocido y este resultado se apoya en que el tabaco provoca estrés oxidativo, lo que genera la destrucción de las células y aparecen los VOC, cuestión importante para su aplicación como marcadores de aquel. El hallazgo de nonanal es independiente de la edad, género y cantidad de tabaco consumido, pero sí está relacionado con la cualidad de «ser o haber sido fumador» o «no ser nunca fumador». Como dato importante, no se objetivó correlación cuantitativa entre tabaco consumido y nonanal exhalado. Estos hallazgos no se han encontrado en la bibliografía consultada. Es decir, la aparición de nonanal se ve influida por la cualidad de fumador, pero es independiente de la cantidad de tabaco consumido. Obliga a pensar en la persistencia de la lesión celular producida por el consumo de tabaco, que mantiene un estrés oxidativo elevado, aun cuando se haya abandonado el hábito de fumar mucho tiempo antes. El mantenimiento de esta alteración celular podría evolucionar a patología inflamatoria o tumoral, dependiendo del polimorfismo del citocromo P450 (CYP2E1, CYP1A1)8, lo que debe ser motivo de estudios posteriores.

Revisando la bibliografía, la mayor parte de los estudios relacionados con VOC en aire exhalado están orientados hacia la búsqueda de marcadores que permitan diferenciar poblaciones con cáncer de pulmón frente a otras no tumorales. En aquellos trabajos, se dividen los grupos de estudio en función del tabaquismo agrupando, por un lado, fumadores activos y, por otro, exfumadores y no fumadores, o sin hacer referencia clara a su cualidad de fumador o exfumador. Aunque ha sido estudiada la determinación de VOC en fumadores, exfumadores y no fumadores del grupo control de muchos de estos trabajos, los resultados siempre vienen referidos a los hallazgos respecto a cáncer de pulmón y enfermedad pulmonar obstructiva crónica9–11, pero son muy escasas las publicaciones que comparen fumadores y no fumadores dentro de un grupo sano exclusivamente en aire exhalado12, y que permitan valorar la importancia a la exposición del humo del tabaco como responsable del incremento del estrés oxidativo. Chambers et al. abren una vía con la detección de VOC en sangre, pero ciñéndose al estudio de hidrocarburos aromáticos presentes en el humo del tabaco13.

Existe una gran diversidad de compuestos descritos en la literatura, que van desde alcanos, hidrocarburos aromáticos, otros hidrocarburos, alcoholes, compuestos carbonílicos y ácidos carboxílicos, y otras muchas familias de compuestos. Estudios como los de Phillips et al.9,14,15, y Poli et al.10, que mostraban una elevadísima sensibilidad y especificidad utilizando combinaciones de diferentes hidrocarburos, fueron posteriormente criticados al no poder explicar cuál era el origen metabólico de los compuestos propuestos. Al respecto es interesante la publicación de Horváth et al.16 desarrollando un análisis crítico de los resultados de los autores citados.

Actualmente existe una tendencia hacia el estudio de compuestos oxigenados como resultado de procesos de peroxidación de los componentes celulares. Diversos autores, en últimos trabajos, ya incluyen a los aldehídos y cetonas, entre otros, como posibles marcadores de estrés oxidativo17–22. Nuestro estudio se ha centrado en aldehídos y en ácidos carboxílicos (tal como se describe en el apartado Pacientes y método), por la elevada frecuencia de aparición de estos 2 grupos de compuestos en múltiples determinaciones llevadas a cabo previamente23. Estos compuestos, cuyo origen sí es conocido, son metabolitos intermedios y finales de procesos de peroxidación lipídica de los ácidos grasos que forman parte de las membranas celulares. Por ejemplo, hexanal, heptanal y nonanal proceden de la oxidación de los ácidos grasos ω3 y ω6 (ácidos grasos poliinsaturados [PUFA]) componentes principales de los fosfolípidos6. En cuanto al ácido propanoico, es un antiinflamatorio natural, y el ácido nonanoico es un resultante de la oxidación completa del aldehído en un entorno muy oxidante.

Hay que tener en cuenta que los VOC no solo tienen un origen sistémico sino también pueden ser exógenos, procedentes del aire ambiental o del humo del tabaco. Discriminar los compuestos de procedencia endógena de los de procedencia exógena es fundamental para este tipo de estudios, en los cuales la recogida y tratamiento de la muestra previa al análisis cobra una gran relevancia. Se han propuesto diversas metodologías al respecto. Phillips et al.9,12,14,15 proponen un sencillo cálculo matemático restando a las concentraciones normalizadas de aire exhalado las ambientales. Esta aproximación ha sido cuestionada al no explicar la complejidad de la absorción pulmonar de los compuestos exógenos y la exhalación posterior tras el metabolismo de los mismos en forma de diferentes VOC16,24,25. Otro método propuesto fue el mantener al sujeto respirando aire puro, libre de VOC, durante un periodo de tiempo entre 4 y 30min26. Aun considerándose un buen método, no ha sido seguido en la mayor parte de los trabajos.

Diversos autores, incluidos nosotros, procedimos a la recogida de las muestras a través de un Bio-VOC®, tal como se refiere en el apartado Pacientes y método, que permite el paso a su través del aire proveniente del espacio muerto anatómico, a fin de obviar en lo posible la contaminación de la muestra por aire no alveolar. Para distinguir compuestos exógenos de endógenos, se recogió de forma paralela una muestra de aire ambiental, y se compararon ambos tipos de muestras. En lugar del método de aproximación descrito anteriormente por Phillips et al.9,12,14,15, nosotros procedimos a normalizar las concentraciones con respecto al patrón interno, utilizado como factor de corrección de la variabilidad del proceso de desorción de los tubos. Se asumió como compuesto endógeno aquel cuya relación exhalado/ambiental fue mayor a 1, ya que nos daba la seguridad de tratarse de un compuesto de origen endógeno. No obstante somos conscientes de que con este método aumentamos la especifidad pero disminuimos la sensibilidad.

En conclusión, la valoración cuantitativa o cualitativa de nonanal en aire exhalado está ligada al consumo del tabaco. El resto de los compuestos estudiados no muestran correlación con el hábito. Existe una falta de estandarización en cuanto a la metodología de la recogida de la muestra.

Este estudio fue financiado por el Instituto de Salud Carlos III (PI07/1116), Neumomadrid 2008 y SEPAR 2010 (registro n°: 881). Los autores declaran que no existe conflicto de intereses potenciales con cualquiera de las empresas cuyos productos o servicios pueden ser discutidos en este artículo.

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Miembros del Grupo de Estudio: José Luis Álvarez-Sala Walther -Hospital Clínico San Carlos, Universidad Complutense de Madrid; Rodolfo Álvarez-Sala Walther -Hospital Universitario La Paz, Universidad Autónoma de Madrid; Eva Arias Arias -Hospital 12 de Octubre; Manuel Caamaño Somoza -Universidad Complutense de Madrid; María Vicenta García Rosado -Hospital Central de la Defensa Gómez Ulla; Francisco Roig Vázquez -Hospital Infanta Elena, Madrid; Francisco Villegas-Fernández -Hospital Central de la Defensa Gómez Ulla -Universidad de Alcalá de Henares; Gema Rodríguez Trigo -Hospital Clínico San Carlos, Madrid; José Luis López Colón -Instituto de Toxicología de la Defensa, Madrid.