Introduzione
La rapida diffusione dell’epidemia di Covid-19 che si sta verificando
in tutto il mondo (in particolare in Cina, Nord Italia, Spagna e Stati Uniti)
ed il conseguente impatto sulla mortalità, ha suscitato attenzione sul ruolo svolto dalle elevate concentrazioni locali di
particolato nell’aria (PM) nella diffusione del virus e nell’aggravamento degli
effetti sulla salute.
Il PM è una miscela di particelle solide e liquide in sospensione nell’aria. Le particelle più grandi (diametro > 10 μm) non restano a lungo nell’atmosfera e possono essere trasportate in aria per pochi Km (1-10). Le particelle più piccole sono: il PM 10 (diametro < 10 μm), il PM 2.5 (fine) e il PM 0.1 (ultrafine). Esse persistono più a lungo in atmosfera, in media da pochi giorni fino a diverse settimane, e possono essere trasportate dalle correnti anche per centinaia di Km.
Balza all’attenzione il fatto che le aree di maggiore diffusione del
virus in Italia, coincidano con territori come la Pianura Padana, particolarmente
critici dal punto di vista dell’inquinamento atmosferico.
È noto che
l’inquinamento atmosferico rappresenta un rischio di mortalità e di patologie
dell’apparato respiratorio, oltre che di altri organi e apparati.
Un gran numero di studi epidemiologici (l’epidemiologia è la parte dell’igiene che studia la frequenza con cui si manifestano le malattie e le condizioni che favoriscono od ostacolano il loro sviluppo) ha rilevato un’associazione tra i livelli di inquinamento atmosferico e svariati effetti sulla salute sia a breve termine, cioè nei giorni immediatamente seguenti ai picchi di inquinamento, che a lungo termine, ossia negli anni che seguono a perdurare di esposizione agli inquinanti atmosferici.
Effetti dell’aumento del particolato sulla popolazione
Già negli anni 70 i primi studi osservarono che nei giorni a maggior inquinamento la mortalità per cause cardiovascolari e respiratorie aumentava nella popolazione esposta.
Studi successivi hanno anche
chiarito (Schwartz, 2001; Zanobetti et
al., 2002) che l’eccesso di decessi
osservato nei giorni che seguono l’aumento del PM atmosferico non è seguito da
un deficit di decessi. Questa osservazione è importante perché è indicativa
di un deterioramento della salute su
tutta la popolazione esposta e non solo sulle persone “suscettibili”.
Infatti, se da un lato
l’aumento dell’inquinamento atmosferico fa precipitare lo stato di salute di un
“pool” di persone particolarmente suscettibili provocandone la morte,
dall’altro peggiora lo stato di salute di altri soggetti esposti reclutandoli
all’interno dello stesso “pool” e quindi con il permanere della
condizione di inquinamento anche per queste persone l’evento morte viene anticipato (Crosignani et al., 2018).
Per quanto riguarda gli effetti a lungo termine dell’inquinamento atmosferico sulla mortalità, gli studi hanno osservato per un tempo considerevole grandi gruppi di individui esposti a differenti concentrazioni di inquinamento atmosferico. Uno degli studi più citati (Pope A et al., 2002) ha rilevato come per ogni incremento di 10 ug/m3 (la concentrazione di un inquinante atmosferico è indicata in microgrammi per metro cubo d’aria) di esposizione a particolato “fine” (PM 2.5, che rappresenta circa l’80% del PM 10) vi sia un aumento della mortalità cardiopolmonare del 9,0%.
Gli effetti a lungo termine sono quindi di un ordine di grandezza superiori a quelli a breve termine, che sono dell’ordine dello 0,6% per ogni aumento di particolato PM 10 (Biggeri A. et al., 2004).
È noto che l’inquinamento atmosferico peggiori i
sintomi nei pazienti con malattie croniche delle vie aeree. Inoltre, la
prognosi delle malattie delle infezioni respiratorie può essere influenzata da comorbilità (coesistenza di più patologie diverse in uno stesso individuo) correlate al PM o, ad esempio, al fumo di tabacco.
Alti livelli di inquinanti atmosferici possono aumentare gli attacchi d’asma, le malattie polmonari ostruttive croniche (BPCO), cancro ai polmoni, gli eventi cardiovascolari svolgendo così un ruolo importante nella prognosi delle malattie delle infezioni dell’apparato respiratorio (Ghio AJ., 2014).
Inquinamento atmosferico e Covid-19
La letteratura
scientifica ha riportato effetti dannosi sull’apparato respiratorio esercitato
dal PM atmosferico, collegando l’esposizione
ad aumenti di morbilità (frequenza
con cui una data malattia si manifesta nella popolazione) e mortalità, a diminuzioni
dell’aspettativa di vita.
Ad esempio, uno studio
suggerisce che la variabilità geografica della mortalità per caso di SARS-CoV in Cina dal novembre 2002 potrebbe
essere parzialmente spiegata dalle pertinenti
concentrazioni di inquinamento atmosferico (Cui et al., 2003).
La relazione tra particolato atmosferico e malattie
respiratorie è stata valutata in alcuni studi osservazionali (studio
epidemiologico in cui il ricercatore si limita a osservare e descrivere quello
che avviene nella realtà).
È stato trovato un legame debole, ma statisticamente significativo, tra la concentrazione dell’inquinamento atmosferico e i ricoveri dovuti a malattia respiratoria e infezione acuta delle vie respiratorie inferiori, inclusa polmonite e bronchiolite.
Per esempio, in uno studio condotto in 184 città della Cina su 4,2 milioni di ricoveri ospedalieri per polmonite nel periodo 2014 – 2017, un aumento di 10 μg/m3 delle concentrazioni di PM 2.5 e PM 10 era associato, nei due giorni successivi, ad aumenti di ricoveri ospedalieri per polmonite, rispettivamente, l’effetto era più evidente nelle persone con più di 75 anni (Tian Y et al., 2019).
In uno studio condotto nella provincia cinese
dello Shaanxi i ricercatori hanno inoltre osservato un aumento dei casi di
sintomatologia associata ad influenza nei 3 giorni successivi al peggioramento
dell’indice di qualità dell’aria (Tang S,
2018).
Le recenti osservazioni
suggeriscono che i pazienti con
preesistenti malattie cardiovascolari possano essere più sensibili alle
complicanze più avverse di Covid-19, compresa la morte.
In questa direzione anche il fumo di sigaretta gioca un ruolo di cofattore: una recente nota dell’Istituto Superiore di Sanità (ISS) ha indicato che i fumatori positivi Covid-19 avevano una situazione clinica peggiore rispetto ai non fumatori; per loro il rischio di richiedere cure intensive e ventilazione meccanica sembra più che doppio.
D’altra parte, lo studio degli effetti dell’inquinamento atmosferico sulla diffusione di Covid-19 e sulla prognosi dei casi pone problemi metodologici importanti in quanto implica di considerare molti fattori e le loro reciproche relazioni.
Per esempio, nella valutazione degli studi si deve tener conto che, nelle epidemie con contagio per via respiratoria, il maggior determinante della diffusione è la frequenza e la vicinanza dei contatti tra le persone.
È quindi ragionevole aspettarsi che un’area maggiormente industrializzata con un numero elevato di contatti internazionali (come ad esempio è stato documentato per i viaggi aerei e non solo) sia maggiormente suscettibile alla insorgenza e diffusione dell’epidemia e che sia contestualmente interessata dall’inquinamento dell’aria.
Inoltre, le principali condizioni locali relative all’andamento della qualità dell’aria, la composizione demografica delle comunità residenti, lo stato di salute preesistente e co-fattori legati sia all’inquinamento sia alla malattia (ad es.: età, condizioni socio-economiche, abitudini personali e comorbidità), nonché le misure di contenimento del Covid-19 adottate, sono tutti fattori che devono essere tenuti in considerazione nella conduzione degli studi epidemiologici e ne determinano la complessità.
Per questi motivi non può essere considerato conclusivo un recente studio condotto negli Stati Uniti (Xiao Wu MS et al., 2020) che ha rilevato che l’aumento anche di solo 1 ug/m3 nel PM 2.5 determina un aumento, decisamente molto elevato, del 15% del tasso di mortalità Covid-19. Lo studio non tiene conto che nelle patologie infettive, il contagio avviene per focolai (improvviso e circoscritto aumento di casi) all’interno di una popolazione. Questo fattore di confusione dovrebbe essere rimosso nella valutazione dell’effettivo ruolo della esposizione agli inquinanti atmosferici.
La correlazione tra l’alto
livello di grave sindrome respiratoria acuta Covid-19, letalità e l’inquinamento atmosferico nel Nord Italia
è stata avanzata anche da Conticini et al. (2020).
Va
detto che le pur scarse evidenze riscontrate negli studi epidemiologici degli
effetti sinergici dell’inquinamento atmosferico e delle infezioni virali,
d’altra parte, sono supportate da evidenze sperimentali che suggeriscono: danno
cellulare, stress ossidativo, infiammazione, coagulazione nello sviluppo di
malattie associate al PM e le particelle inalate, hanno dimostrato di
modificare il DNA.
L‘esposizione agli inquinanti atmosferici
altera la funzionalità delle proteine tensioattive (SP) che sono coinvolte
nella difesa polmonare contro agenti patogeni, portando l’organismo ad
una maggiore suscettibilità alle
infezioni da virus respiratorio (Ciencewicki
et al., 2007; Harrod et al., 2003).
Studi recenti supportano inoltre l’ipotesi del ruolo che avrebbe l’alterazione del sistema renina – angiotensina (RAS, meccanismo ormonale che regola la pressione sanguigna) dovuta sia dal PM che al Covid-19 che conferma la possibile azione di cofattore del PM nel sostenere il processo di infiammazione indotto dal virus.
Tuttavia, non è chiara l’ipotesi che il PM sia
veicolo che trasporta il virus e non solo amplificatore degli effetti delle
infezioni dovuti alla contestuale presenza di concentrazioni elevate di
particolato e/o di altri inquinanti atmosferici.
Questi studi invece
indagano la relazione che si presume possa manifestarsi tra inquinamento
atmosferico e danno alla salute da virus, cioè se vi sia un effetto della cattiva qualità dell’aria sull’evoluzione
dell’infezione che si sviluppa nelle persone infettate.
La tesi che il PM sia veicolo del virus è
stata sostenuta dalla Società Italiana di Medicina Ambientale nel
Position Paper (Setti et al.,
2020) in cui si trova una relazione molto
forte (con un coefficiente di correlazione elevato) ma l’analisi è poco
dettagliata in quanto non tiene conto dei fattori associati sia
all’inquinamento sia alla diffusione del Covid-19 che possono condizionare
l’esito dello studio.
Diverso è il problema quando si parla di ambienti chiusi
dove la trasmissione aerea è possibile.
Il Covid-19 si trasmette con gli aerosol (sospensione di particelle molto piccole liquide o solide in un gas), il maggior rischio di trasmissione avviene a distanza ravvicinata, dove è possibile che particelle di virus possano accumularsi nel tempo in spazi chiusi o essere trasmesse su distanze maggiori per cui l’aumento della ventilazione (ma non il ricircolo dell’aria) può contribuire in qualche modo a garantire che gli aerosol infettivi siano diluiti (Liu Y. 2020, Lewis D., 2020).
Conclusioni
- È ragionevole assumere che l’inquinamento atmosferico abbia un certo ruolo concausale nel decorso della Covid-19, in quanto il PM, come il virus SARS-CoV-2, sembra agire a livello cellulare con meccanismi molecolari analoghi che inducono una rapida insorgenza di uno stato di infiammazione tissutale e che, per la loro azione sinergica, portano ad amplificare gli effetti sulla salute. Il PM è causa conosciuta di effetti sugli apparati cardiaco e respiratorio (e non solo) nella popolazione esposta e quindi rappresenta una causa della prevalenza di persone affette da queste patologie croniche che sono quindi di per sé maggiormente sensibili all’insulto virale tanto più se di età avanzata.
- Le prove che il particolato atmosferico sia veicolo della diffusione del virus sono, ad oggi, quantomeno deboli.
- La grande maggioranza dei contagi avviene tra persone con esposizioni ravvicinate, in ambienti chiusi. È molto difficile che ci si contagi in strada, salvo assembramenti. La trasmissione di aerosol di agenti patogeni è stata documentata in spazi confinati. Si ritiene che la trasmissione di SARS-CoV-2 nell’uomo avvenga attraverso l’inalazione di goccioline liquide prodotte da stretto contatto con persone infette e contatto con superfici contaminate.
Autore
Dottor Celestino Panizza, Medico Specializzato in Medicina del lavoro ed epidemiologia, Presidente sezione ISDE Brescia e membro comitato scientifico ISDE (Associazione Medici per l’Ambiente).
Bibliografia
- Inquinamento atmosferico e salute
umana – II ed. Epidemiol Prev 2013; 37 (4-5), luglio-ottobre.
- Rete Italiana Ambiente e Salute
(RIAS) 2020, Inquinamento atmosferico e epidemia COVID-19: la posizione della
Rete Italiana Ambiente e Salute, https://rias.epiprev.it/index.php?covid-19
- Biggeri A, Bellini P, Terracini B.
2004. Metanalisi italiana degli studi sugli effetti a breve termine
dell’inquinamento atmosferico, 1996-2002. Epidemiologia e Prevenzione, Vol 25:
1-72.
- Cui
Y Zhang Z., Froines J, Zhao J, Wang H,
Yu S, Detels R. 2003. Air pollution and case fatality of SARS in the People’s
Republic of China: an ecologic study. Environ Health 2,
1:15.
- Schwartz J., 2001 “Is there harvesting in the association of airborne particles with daily deaths and hospital admissions?”, Epidemiology, 12(1):55-61.
- Crosignani P. Bai E. 2018.
Valutare l’anticipazione dell’evento: un caso di studio. Epidemiol. Prev.
344-350.
- Pope A
III, Burnett RT, Thun MJ, Calle EE, Krewski D, Ito K, Thurston GD 2002. Lung
cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate
air pollution. JAMA 287: 1132-1141.
- Biochem
Biophys Res Commun. 18; 493, 2:1122-8. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.09.013.
- Tian Y
et al. (2019) Ambient particulate matter pollution and adult hospital
admissions for pneumonia in urban China: A national time series analysis for
2014 through 2017. PLoS Med. 16(12): e1003010. doi:
10.1371/journal.pmed.1003010.
- Ciencewicki
J, Jaspers I. 2007 Air pollution and respiratory viral infection. Inhal Toxicol. 2007 Nov;19(14):1135-46. doi:
10.1080/08958370701665434.
- Conticini, E et al., 2020 Can atmospheric pollution be considered a co-factor in extremely high level of SARS-CoV-2 lethality in Northern Italy?, Environmental Pollution, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114465 .
- Ghio
AJ. 2014 Particle exposures and infections. Infection. 2014 Jun;42(3):459-67.
doi: 10.1007/s15010-014-0592-6. Epub 2014 Feb 2.
- Harrod
KS, Jaramillo RJ, Rosenberger CL, Wang SZ, Berger JA, McDonald JD, Reed MD. (2003).
- Increased
susceptibility to RSV infection by exposure to inhaled diesel engine emissions.
- Am J
Respir Cell Mol Biol. 2003 Apr;28(4):451-63. doi: 10.1165/rcmb.2002-0100OC.
- Lewis D., 2020 Is the coronavirus airborne? Experts can’t agree. Nature 580, 175 (2020) doi: 10.1038/d41586-020-00974-w .
- Liu Y, et al., 2020 Aerodynamic Characteristics and RNA Concentration of SARS-CoV-2 Aerosol in Wuhan Hospitals during COVID-19 Outbreak – BioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.08.982637 .
- Setti L et al (2020) POSITION
PAPER – Relazione circa l’effetto dell’inquinamento da particolato atmosferico
e la diffusione di virus nella popolazione. Mar 2020, available at:
www.simaonlus.it.
- Tang S,
Yan Q, Shi W, Wang X, Sun X, Yu P, Wu J, Xiao Y.(2018) Measuring the impact of
air pollution on respiratory infection risk in China. Environ Pollut. Jan; 232:477-486. doi:
10.1016/j.envpol.2017.09.071. Epub 2017 Sep 28.
- Xiao Wu MS, Rachel C. Nethery PhD, M. Benjamin Sabath MA, Danielle Braun PhD, Francesca Dominici PhD Exposure to air pollution and COVID-19 mortality in the United States. https://projects.iq.harvard.edu/covid-pm .
- Zanobetti
A., Schwartz J., Siamoli E. et al., “The temporal pattern of mortality
responses to air pollution: a multicity assessment of mortality displacement”,
Epidemiology, 2002, 13:87-93.
