Alterazioni del ritmo cardiaco da particolato atmosferico e diabete

Posted by: | Posted on: gennaio 23, 2015

L’esposizione al particolato fine dell’aria ambientale aumenta il rischio di eventi cardiovascolari ed è stato associato con alterazioni di vari indici di funzionalità cardiovascolare, compresi la frequenza cardiaca, la variabilità della frequenza cardiaca e la pressione arteriosa. Diversi meccanismi sono stati ipotizzati per spiegare gli effetti dell’inquinamento atmosferico sull’apparato cardiovascolare. Poco noti sono gli effetti dell’inquinamento atmosferico su soggetti maggiormente sensibili come quelli diabetici. Studi precedenti hanno suggerito che i diabetici possono avere un rischio maggiore di effetti avversi sulla loro salute in seguito a esposizione all’ aria inquinata. Infatti, il rischio di coronaropatie nei diabetici è di due-quattro volte superiore a quello della popolazione generale. I diabetici hanno anche un’alterata funzione endoteliale, parzialmente causata da un deficit di ossido nitrico. Le particelle ultra fini, cioè quelle inferiori a 0,1 micron di diametro, svolgono un ruolo importante nella patogenesi degli effetti cardiovascolari causati dal particolato atmosferico. Particolarmente importanti sono le associazioni fra alterazioni del ritmo cardiaco da particolato atmosferico e diabete.

Gli effetti delle particelle ultra fini dipendono dalla loro concentrazione, e non dalla loro area di superficie, e la loro concentrazione, cioè il numero presente in una determinata unità di misura, per esempio un centimetro cubo, è superiore a quello delle particelle più grosse (PM 2,5 e PM 10). Per esempio, per ottenere una simile concentrazione di massa nell’aria atmosferica di 10 µg/metro cubo sono necessarie 2.400.000 particelle per centimetro cubo di 0,01 micron rispetto ad una particella per centimetro cubo di diametro di 2,5 micron. Le particelle ultra fini hanno una maggiore capacità di depositarsi negli alveoli polmonari, sono in grado di attraversare le membrane cellulari e di penetrare direttamente nelle cellule e nella circolazione sistemica. Le particelle ultra fini aumentano la formazione di specie reattive dell’ossigeno e lo stress ossidativo dell’endotelio vascolare, aumentando la produzione di sostanze e citochine proinfiammatorie, oltre a ridurre la produzione di sostanze anti-ossidanti. Tutte queste alterazioni contribuiscono alla disfunzione endoteliale e accelerano il processo dell’aterosclerosi.

La maggior parte degli studi finora condotti hanno esaminato l’associazione con gli effetti cardiovascolari del particolato di maggiore dimensioni, mentre pochi sono quelli in cui è stato valutato il particolare ultra fine. Lo scopo di questo studio è di esaminare nei soggetti con diabete mellito di tipo 2 gli effetti dell’inalazione di particelle molto fini, che sono costituite principalmente da carbonio elementare, come surrogato delle particelle ultrafini derivanti dalla combustione fossile, su una serie di parametri elettrocardiografici correlati con le variazioni della frequenza cardiaca, la durata della depolarizzazione, la morfologia e la variabilità dei complessi QRS e del segmento ST. L’ipotesi di lavoro dei ricercatori era che l’esposizione controllata in laboratorio alle particelle ultra fini nei soggetti con diabete mellito di tipo 2 altera la funzione cardiaca dimostrabile con la registrazione continua dell’elettrocardiogramma. L’esposizione al particolato ultrafine riduce la variabilità della frequenza cardiaca ad alta frequenza e, dato inaspettato, aumenta la frequenza cardiaca media 24-48 ore dopo l’esposizione.

Furono invitati a partecipare allo studio 19 soggetti (nove maschi e 10 femmine) diabetici, 12 dei quali erano trattati solo con anti-diabetici orali, due con insulina, due con insulina e farmaci orali, e tre con la sola dieta.

Importanti alterazioni del ritmo cardiaco indotte dal particolato atmosferico e diabete

Nei periodi di registrazione predeterminati di cinque minuti, la frequenza cardiaca aumentava 21-45 ore dopo l’esposizione sia all’aria fresca che al particolato ultra fine, con un aumento superiore, anche se non significativo, dopo esposizione al particolato ultra fine, con inizio la notte stessa dell’esposizione e persistenza fino a dopo 21-45 ore. Non fu osservata alcuna differenza della frequenza cardiaca fino a 3,5 ore dopo l’esposizione.

Anche durante i periodi di monitoraggio esteso, l’esposizione alle nanoparticelle aumentava la frequenza cardiaca maggiormente che l’esposizione all’aria fresca, e le differenze erano statisticamente significative. Le differenze della frequenza cardiaca correlavano anche con alterazioni di altri parametri elettrofisiologici. Non furono osservate differenze significative nell’ampiezza delle onde T e dell’intervallo QTc.

In conclusione, i risultati di questo studio suggeriscono che l’inalazione di nano particelle velicolate nell’aria atmosferica causa un ritardo dell’aumento della frequenza cardiaca ed una riduzione della variabilità della frequenza cardiaca  rispetto all’aria pura. Le differenze erano significative mentre non lo erano alcune differenze di altri parametri elettrofisiologici. Queste alterazioni dell’attività elettrica cardiaca possono accentuare gli effetti cardiovascolari del diabete mellito, malattia in grado di causare alterazioni del sistema nervoso autonomo che controlla la frequenza cardiaca. In particolare, per quanto riguarda le alterazioni del ritmo cardiaco da particolato atmosferico e diabete, queste anomalie possono compromettere la capacità di adattamento del muscolo cardiaco allo sforzo, riducendo l’aumento della frequenza cardiaca che fisiologicamente s’osserva con l’aumentare dello sforzo fisico.

Riferimenti bibliografici 

1: Vora R, Zareba W, Utell MJ, Pietropaoli AP, Chalupa D, Little EL, Oakes D, Bausch J, Wiltshire J, Frampton MW. Inhalation of ultrafine carbon particles alters heart rate and heart rate variability in people with type 2 diabetes. Part Fibre Toxicol. 2014 Jul 16;11:31. doi: 10.1186/s12989-014-0031-y. PubMed PMID: 25028096; PubMed Central PMCID: PMC4110706.

 





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