El sistema respiratorio se extiende desde la zona de respiración justo fuera de la nariz y la boca a través de las vías respiratorias conductoras en la cabeza y el tórax hasta los alvéolos, donde tiene lugar el intercambio de gases respiratorios entre los alvéolos y la sangre capilar que fluye a su alrededor. Su función principal es entregar oxígeno (O2) a la región de intercambio de gases del pulmón, donde puede difundirse hacia y a través de las paredes de los alvéolos para oxigenar la sangre que pasa a través de los capilares alveolares según sea necesario en una amplia gama de niveles de trabajo o actividad. Además, el sistema también debe: (1) eliminar un volumen igual de dióxido de carbono que ingresa a los pulmones desde los capilares alveolares; (2) mantener la temperatura corporal y la saturación de vapor de agua dentro de las vías respiratorias de los pulmones (para mantener la viabilidad y las capacidades funcionales de los fluidos y células superficiales); (3) mantener la esterilidad (para prevenir infecciones y sus consecuencias adversas); y (4) eliminar el exceso de fluidos superficiales y desechos, tales como partículas inhaladas y células fagocíticas y epiteliales senescentes. Debe realizar todas estas tareas exigentes de forma continua durante toda la vida y hacerlo con una alta eficiencia en términos de rendimiento y utilización de energía. El sistema puede ser abusado y abrumado por agresiones graves, como altas concentraciones de humo de cigarrillo y polvo industrial, o por bajas concentraciones de patógenos específicos que atacan o destruyen sus mecanismos de defensa, o provocan su mal funcionamiento. Su capacidad para superar o compensar tales insultos de manera tan competente como lo hace habitualmente es un testimonio de su elegante combinación de estructura y función.
Transferencia de masa
La estructura compleja y las numerosas funciones de las vías respiratorias humanas han sido resumidas de forma concisa por un grupo de trabajo de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP 1994), como se muestra en la figura 1. Las vías respiratorias conductoras, también conocidas como espacio muerto respiratorio, ocupan unos 0.2 litros. Acondicionan el aire inhalado y lo distribuyen, mediante flujo convectivo (a granel), a los aproximadamente 65,000 ácinos respiratorios que salen de los bronquiolos terminales. A medida que aumentan los volúmenes corrientes, el flujo convectivo domina el intercambio de gases más profundamente en los bronquiolos respiratorios. En cualquier caso, dentro del ácino respiratorio, la distancia desde el frente de marea convectivo hasta las superficies alveolares es lo suficientemente corta como para que el CO eficiente2-O2 el intercambio tiene lugar por difusión molecular. Por el contrario, las partículas en el aire, con coeficientes de difusión más pequeños en órdenes de magnitud que los de los gases, tienden a permanecer suspendidas en el aire de las mareas y pueden exhalarse sin depositarse.
Figura 1. Morfometría, citología, histología, función y estructura del tracto respiratorio y regiones utilizadas en el modelo dosimétrico ICRP de 1994.
Una fracción significativa de las partículas inhaladas se deposita en el tracto respiratorio. En la figura 2 se resumen los mecanismos que explican el depósito de partículas en las vías respiratorias de los pulmones durante la fase inspiratoria de una respiración tidal. puede tener un impulso significativo y depositarse por impacto a las velocidades relativamente altas presentes en las vías respiratorias más grandes. Las partículas mayores de aproximadamente 2 mm pueden depositarse por sedimentación en las vías respiratorias conductoras más pequeñas, donde las velocidades de flujo son muy bajas. Finalmente, las partículas con diámetros entre 1 y 0.1 mm, que tienen una probabilidad muy baja de depositarse durante una sola respiración tidal, pueden retenerse dentro de aproximadamente el 1 % del aire tidal inspirado que se intercambia con el aire pulmonar residual durante cada ciclo tidal. Este intercambio volumétrico ocurre debido a las constantes de tiempo variables para el flujo de aire en los diferentes segmentos de los pulmones. Debido a los tiempos de residencia mucho más largos del aire residual en los pulmones, los bajos desplazamientos intrínsecos de partículas de 15 a 0.1 mm dentro de tales volúmenes atrapados de aire inhalado se vuelven suficientes para causar su depósito por sedimentación y/o difusión en el transcurso de respiraciones sucesivas.
Figura 2. Mecanismos de depósito de partículas en las vías respiratorias pulmonares
El aire pulmonar residual esencialmente libre de partículas que representa aproximadamente el 15% del flujo corriente espiratorio tiende a actuar como una vaina de aire limpio alrededor del núcleo axial del aire corriente que se mueve distalmente, de modo que la deposición de partículas en el ácino respiratorio se concentra en el interior. superficies como las bifurcaciones de las vías respiratorias, mientras que las paredes de las vías respiratorias entre ramas tienen poca deposición.
El número de partículas depositadas y su distribución a lo largo de las superficies del tracto respiratorio son, junto con las propiedades tóxicas del material depositado, los determinantes críticos del potencial patógeno. Las partículas depositadas pueden dañar las células epiteliales y/o fagocíticas móviles en o cerca del sitio de depósito, o pueden estimular la secreción de fluidos y mediadores derivados de células que tienen efectos secundarios en el sistema. Los materiales solubles depositados como, sobre o dentro de las partículas pueden difundirse hacia ya través de los fluidos y células de la superficie y ser transportados rápidamente por el torrente sanguíneo por todo el cuerpo.
La solubilidad acuosa de los materiales a granel es una mala guía para la solubilidad de las partículas en el tracto respiratorio. La solubilidad generalmente aumenta en gran medida por la gran proporción de superficie a volumen de partículas lo suficientemente pequeñas como para ingresar a los pulmones. Además, los contenidos iónicos y lipídicos de los fluidos superficiales dentro de las vías respiratorias son complejos y muy variables, y pueden conducir a una mayor solubilidad o a una rápida precipitación de solutos acuosos. Además, las vías de eliminación y los tiempos de residencia de las partículas en las superficies de las vías respiratorias son muy diferentes en las distintas partes funcionales de las vías respiratorias.
El modelo de limpieza revisado del Grupo de trabajo de la ICRP identifica las principales vías de limpieza dentro del tracto respiratorio que son importantes para determinar la retención de varios materiales radiactivos y, por lo tanto, las dosis de radiación recibidas por los tejidos respiratorios y otros órganos después de la translocación. El modelo de deposición ICRP se usa para estimar la cantidad de material inhalado que ingresa a cada vía de eliminación. Estas rutas discretas están representadas por el modelo de compartimento que se muestra en la figura 3. Corresponden a los compartimentos anatómicos ilustrados en la figura 1 y se resumen en la tabla 1, junto con los de otros grupos que brindan orientación sobre la dosimetría de partículas inhaladas.
Figura 3. Modelo de compartimiento para representar el transporte de partículas dependiente del tiempo desde cada región en el modelo ICRP de 1994
Tabla 1. Regiones del tracto respiratorio definidas en los modelos de deposición de partículas
| Estructuras anatómicas incluidas | Región ACGIH | Regiones ISO y CEN | 1966 Región del grupo de tareas de la ICRP | 1994 Región del grupo de tareas de la ICRP |
| Nariz, nasofaringe Boca, orofaringe, laringofaringe |
Vías aéreas de la cabeza (HAR) | Extratorácica (E) | Nasofaringe (NP) | Fosas nasales anteriores (ET1 ) Todos los demás extratorácicos (ET2 ) |
| tráquea, bronquios | Traqueobronquial (TBR) | Traqueobronquial (B) | Traqueobronquial (TB) | Tráquea y grandes bronquios (BB) |
| Bronquiolos (a bronquiolos terminales) | Bronquiolos (bb) | |||
| bronquiolos respiratorios, conductos alveolares, sacos alveolares, alvéolos |
Intercambio de gases (GER) | Alveolar (A) | Pulmonar (P) | Alveolar-intersticial (AI) |
vías respiratorias extratorácicas
Como se muestra en la figura 1, la ICRP (1994) dividió las vías respiratorias extratorácicas en dos regiones de aclaramiento y dosimétricas distintas: las fosas nasales anteriores (ET1) y todas las demás vías respiratorias extratorácicas (ET2), es decir, las fosas nasales posteriores, la naso- y la orofaringe, y la laringe. Partículas depositadas en la superficie de la piel que recubre las fosas nasales anteriores (ET1) se supone que están sujetos únicamente a la eliminación por medios extrínsecos (sonarse la nariz, limpiarse, etc.). La mayor parte del material depositado en la naso-orofaringe o laringe (ET2) está sujeto a una eliminación rápida en la capa de líquido que cubre estas vías respiratorias. El nuevo modelo reconoce que la deposición por difusión de partículas ultrafinas en las vías respiratorias extratorácicas puede ser sustancial, mientras que los modelos anteriores no lo hacían.
vías respiratorias torácicas
El material radiactivo depositado en el tórax generalmente se divide entre la región traqueobronquial (TB), donde las partículas depositadas están sujetas a una eliminación mucociliar relativamente rápida, y la región alveolar-intersticial (AI), donde la eliminación de partículas es mucho más lenta.
A efectos de dosimetría, la ICRP (1994) dividió el depósito de material inhalado en la región de la tuberculosis entre la tráquea y los bronquios (BB) y las vías respiratorias pequeñas más distales, los bronquiolos (bb). Sin embargo, la eficiencia posterior con la que los cilios en cualquier tipo de vías respiratorias pueden eliminar las partículas depositadas es controvertida. Para estar seguro de que las dosis en los epitelios bronquiales y bronquiolares no se subestimarían, el grupo de trabajo asumió que hasta la mitad del número de partículas depositadas en estas vías respiratorias está sujeta a una eliminación mucociliar relativamente “lenta”. La probabilidad de que el sistema mucociliar elimine una partícula con relativa lentitud parece depender de su tamaño físico.
El material depositado en la región AI se subdivide en tres compartimentos (AI1AI2 y AI3) que se eliminan más lentamente que la deposición de TB, con las subregiones eliminadas a diferentes tasas características.
Figura 4. Deposición fraccional en cada región del tracto respiratorio para trabajadores ligeros de referencia (respirador nasal normal) en el modelo ICRP de 1994.
La figura 4 muestra las predicciones del modelo ICRP (1994) en términos de la deposición fraccional en cada región en función del tamaño de las partículas inhaladas. Refleja la deposición pulmonar mínima entre 0.1 y 1 mm, donde la deposición está determinada en gran medida por el intercambio, en el pulmón profundo, entre el aire pulmonar corriente y residual. La deposición aumenta por debajo de 0.1 mm a medida que la difusión se vuelve más eficiente al disminuir el tamaño de las partículas. La deposición aumenta con el aumento del tamaño de las partículas por encima de 1 mm a medida que la sedimentación y la impactación se vuelven cada vez más efectivas.
Los profesionales y agencias de salud ocupacional y contaminación del aire en la comunidad han adoptado modelos menos complejos para la deposición selectiva por tamaño, y estos se han utilizado para desarrollar límites de exposición por inhalación dentro de rangos específicos de tamaño de partículas. Se hacen distinciones entre:
- aquellas partículas que no son aspiradas por la nariz o la boca y por lo tanto no representan peligro de inhalación
- el inhalable (también conocido como inspirador) masa de partículas (IPM): aquellas que se inhalan y son peligrosas cuando se depositan en cualquier lugar dentro del tracto respiratorio
- la masa de partículas torácicas (TPM): aquellas que penetran en la laringe y son peligrosas cuando se depositan en cualquier lugar dentro del tórax y
- la masa de partículas respirables (RPM): aquellas partículas que penetran a través de los bronquiolos terminales y son peligrosas cuando se depositan dentro de la región de intercambio de gases de los pulmones.
A principios de la década de 1990 hubo una armonización internacional de las definiciones cuantitativas de IPM, TPM y RPM. Las especificaciones de entrada de tamaño selectivo para muestreadores de aire que cumplen con los criterios de la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH 1993), la Organización Internacional para la Estandarización (ISO 1991) y el Comité Europeo de Estandarización (CEN 1991) se enumeran en la tabla 2. difieren de las fracciones de deposición de ICRP (1994), especialmente para partículas más grandes, porque adoptan la posición conservadora de que se debe brindar protección a quienes participan en la inhalación oral y, por lo tanto, eluden la eficiencia de filtración más eficiente de las fosas nasales.
Tabla 2. Criterios de polvo inhalable, torácico y respirable de ACGIH, ISO y CEN, y PM10 criterios de la EPA de EE.UU.
| inhalables | torácica | respirable | PM10 | ||||
| partículas aero- diámetro dinámico (mm) |
inhalables Partículas Misa (MIP) (%) |
partículas aero- diámetro dinámico (mm) |
torácica Partículas Masa (TPM) (%) |
partículas aero- diámetro dinámico (mm) |
respirable Partículas Masa (RPM) (%) |
partículas aero- diámetro dinámico (mm) |
torácica Partículas Masa (TPM) (%) |
| 0 | 100 | 0 | 100 | 0 | 100 | 0 | 100 |
| 1 | 97 | 2 | 94 | 1 | 97 | 2 | 94 |
| 2 | 94 | 4 | 89 | 2 | 91 | 4 | 89 |
| 5 | 87 | 6 | 80.5 | 3 | 74 | 6 | 81.2 |
| 10 | 77 | 8 | 67 | 4 | 50 | 8 | 69.7 |
| 20 | 65 | 10 | 50 | 5 | 30 | 10 | 55.1 |
| 30 | 58 | 12 | 35 | 6 | 17 | 12 | 37.1 |
| 40 | 54.5 | 14 | 23 | 7 | 9 | 14 | 15.9 |
| 50 | 52.5 | 16 | 15 | 8 | 5 | 16 | 0 |
| 100 | 50 | 18 | 9.5 | 10 | 1 | ||
| 20 | 6 | ||||||
| 25 | 2 | ||||||
El estándar de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA 1987) para la concentración de partículas en el aire ambiental se conoce como PM10, es decir, material particulado de menos de 10 mm de diámetro aerodinámico. Tiene un criterio de entrada del muestreador que es similar (funcionalmente equivalente) al TPM pero, como se muestra en la Tabla 2, tiene especificaciones numéricas algo diferentes.
Contaminantes del aire
Los contaminantes pueden dispersarse en el aire a temperaturas y presiones ambientales normales en forma gaseosa, líquida y sólida. Los dos últimos representan suspensiones de partículas en el aire y recibieron el término genérico aerosoles por Gibbs (1924) sobre la base de la analogía con el término hidrosol, se utiliza para describir sistemas dispersos en el agua. Los gases y vapores, que están presentes como moléculas discretas, forman verdaderas soluciones en el aire. Las partículas que consisten en materiales de presión de vapor de moderada a alta tienden a evaporarse rápidamente porque las que son lo suficientemente pequeñas para permanecer suspendidas en el aire durante más de unos pocos minutos (es decir, las que tienen menos de 10 mm) tienen una gran relación superficie-volumen. Algunos materiales con presiones de vapor relativamente bajas pueden tener fracciones apreciables tanto en forma de vapor como de aerosol simultáneamente.
Gases y vapores
Una vez dispersos en el aire, los gases y vapores contaminantes generalmente forman mezclas tan diluidas que sus propiedades físicas (como densidad, viscosidad, entalpía, etc.) no se pueden distinguir de las del aire limpio. Se puede considerar que tales mezclas siguen las relaciones de la ley de los gases ideales. No existe una diferencia práctica entre un gas y un vapor, excepto que este último generalmente se considera la fase gaseosa de una sustancia que puede existir como sólido o líquido a temperatura ambiente. Mientras están dispersas en el aire, todas las moléculas de un compuesto dado son esencialmente equivalentes en su tamaño y probabilidades de captura por las superficies ambientales, las superficies del tracto respiratorio y los colectores o muestreadores de contaminantes.
Aerosoles
Los aerosoles, al ser dispersiones de partículas sólidas o líquidas en el aire, tienen la variable adicional muy importante del tamaño de las partículas. El tamaño afecta el movimiento de las partículas y, por lo tanto, las probabilidades de fenómenos físicos como la coagulación, la dispersión, la sedimentación, el impacto en las superficies, los fenómenos interfaciales y las propiedades de dispersión de la luz. No es posible caracterizar una partícula dada por un solo parámetro de tamaño. Por ejemplo, las propiedades aerodinámicas de una partícula dependen de la densidad y la forma, así como de las dimensiones lineales, y el tamaño efectivo para la dispersión de la luz depende del índice de refracción y la forma.
En algunos casos especiales, todas las partículas son esencialmente del mismo tamaño. Dichos aerosoles se consideran monodispersos. Algunos ejemplos son los pólenes naturales y algunos aerosoles generados en laboratorio. Más típicamente, los aerosoles están compuestos de partículas de muchos tamaños diferentes y, por lo tanto, se denominan heterodispersos o polidispersos. Diferentes aerosoles tienen diferentes grados de dispersión de tamaño. Por lo tanto, es necesario especificar al menos dos parámetros para caracterizar el tamaño del aerosol: una medida de tendencia central, como una media o mediana, y una medida de dispersión, como una desviación estándar aritmética o geométrica.
Las partículas generadas por una sola fuente o proceso generalmente tienen diámetros que siguen una distribución logarítmica normal; es decir, los logaritmos de sus diámetros individuales tienen una distribución gaussiana. En este caso, la medida de dispersión es la desviación estándar geométrica, que es la relación entre el tamaño del percentil 84.1 y el tamaño del percentil 50. Cuando más de una fuente de partículas es significativa, el aerosol mixto resultante normalmente no seguirá una única distribución logarítmica normal, y puede ser necesario describirlo mediante la suma de varias distribuciones.
Características de las partículas
Hay muchas propiedades de las partículas además de su tamaño lineal que pueden influir en gran medida en su comportamiento en el aire y sus efectos sobre el medio ambiente y la salud. Éstas incluyen:
Superficie. Para partículas esféricas, la superficie varía con el cuadrado del diámetro. Sin embargo, para un aerosol de una concentración másica determinada, la superficie total del aerosol aumenta al disminuir el tamaño de las partículas. Para partículas no esféricas o agregadas, y para partículas con grietas internas o poros, la relación entre superficie y volumen puede ser mucho mayor que para las esferas.
Volumen. El volumen de las partículas varía con el cubo del diámetro; por lo tanto, las pocas partículas más grandes en un aerosol tienden a dominar su concentración de volumen (o masa).
Forma. La forma de una partícula afecta su resistencia aerodinámica, así como su área de superficie y, por lo tanto, sus probabilidades de movimiento y deposición.
Densidad. La velocidad de una partícula en respuesta a fuerzas gravitatorias o de inercia aumenta como la raíz cuadrada de su densidad.
Diámetro aerodinámico. El diámetro de una esfera de densidad unitaria que tiene la misma velocidad terminal de sedimentación que la partícula bajo consideración es igual a su diámetro aerodinámico. La velocidad de sedimentación terminal es la velocidad de equilibrio de una partícula que cae bajo la influencia de la gravedad y la resistencia del fluido. El diámetro aerodinámico está determinado por el tamaño real de las partículas, la densidad de las partículas y un factor de forma aerodinámico.
tipos de aerosoles
Los aerosoles se clasifican generalmente en términos de sus procesos de formación. Aunque la siguiente clasificación no es precisa ni completa, se usa y acepta comúnmente en los campos de la higiene industrial y la contaminación del aire.
Polvo. Aerosol formado por la subdivisión mecánica del material a granel en partículas suspendidas en el aire que tienen la misma composición química. Las partículas de polvo son generalmente sólidas y de forma irregular y tienen diámetros superiores a 1 mm.
Humo. Aerosol de partículas sólidas formadas por condensación de vapores formados por combustión o sublimación a temperaturas elevadas. Las partículas primarias son generalmente muy pequeñas (menos de 0.1 mm) y tienen formas esféricas o cristalinas características. Pueden ser químicamente idénticos al material original o pueden estar compuestos por un producto de oxidación como el óxido metálico. Dado que pueden formarse en concentraciones de alto número, a menudo se coagulan rápidamente, formando grupos agregados de baja densidad general.
Fumar. Aerosol formado por condensación de productos de combustión, generalmente de materia orgánica. Las partículas son generalmente gotitas líquidas con diámetros inferiores a 0.5 mm.
Niebla. Un aerosol de gotitas formado por cizallamiento mecánico de un líquido a granel, por ejemplo, por atomización, nebulización, burbujeo o rociado. El tamaño de las gotas puede cubrir un rango muy amplio, normalmente desde unos 2 mm hasta más de 50 mm.
Niebla. Aerosol acuoso formado por condensación de vapor de agua en núcleos atmosféricos a humedades relativas altas. Los tamaños de gota son generalmente mayores de 1 mm.
Niebla tóxica. Término popular para un aerosol contaminante derivado de una combinación de humo y niebla. Ahora se usa comúnmente para cualquier mezcla de contaminación atmosférica.
Calina. Aerosol de tamaño submicrométrico de partículas higroscópicas que absorben vapor de agua a humedades relativas relativamente bajas.
Aitken o núcleos de condensación (CN). Partículas atmosféricas muy pequeñas (en su mayoría menores de 0.1 mm) formadas por procesos de combustión y por conversión química de precursores gaseosos.
Modo de acumulación. Término dado a las partículas en la atmósfera ambiente que van desde 0.1 hasta aproximadamente 1.0 mm de diámetro. Estas partículas generalmente son esféricas (con superficies líquidas) y se forman por coagulación y condensación de partículas más pequeñas que se derivan de precursores gaseosos. Siendo demasiado grandes para una coagulación rápida y demasiado pequeños para una sedimentación eficaz, tienden a acumularse en el aire ambiente.
Modo de partículas gruesas. Partículas de aire ambiente de más de 2.5 mm de diámetro aerodinámico y generalmente formadas por procesos mecánicos y resuspensión de polvo superficial.
Respuestas biológicas del sistema respiratorio a los contaminantes del aire
Las respuestas a los contaminantes del aire van desde molestias hasta necrosis tisular y muerte, desde efectos sistémicos generalizados hasta ataques altamente específicos en tejidos individuales. Los factores ambientales y del huésped sirven para modificar los efectos de las sustancias químicas inhaladas, y la respuesta final es el resultado de su interacción. Los principales factores del huésped son:
- edad: por ejemplo, personas mayores, especialmente aquellas con funciones cardiovasculares y respiratorias crónicamente reducidas, que pueden no ser capaces de hacer frente a tensiones pulmonares adicionales
- estado de salud, por ejemplo, enfermedad o disfunción concurrente
- Estados nutricionales
- estado inmunológico
- sexo y otros factores genéticos, por ejemplo, diferencias relacionadas con enzimas en los mecanismos de biotransformación, como vías metabólicas deficientes e incapacidad para sintetizar ciertas enzimas de desintoxicación
- estado psicológico, por ejemplo, estrés, ansiedad y
- factores culturales, por ejemplo, fumar cigarrillos, que puede afectar las defensas normales o puede potenciar el efecto de otras sustancias químicas.
Los factores ambientales incluyen la concentración, la estabilidad y las propiedades fisicoquímicas del agente en el entorno de exposición y la duración, frecuencia y vía de exposición. Las exposiciones agudas y crónicas a un químico pueden resultar en diferentes manifestaciones patológicas.
Cualquier órgano puede responder solo en un número limitado de formas, y existen numerosas etiquetas de diagnóstico para las enfermedades resultantes. Las siguientes secciones discuten los tipos generales de respuestas del sistema respiratorio que pueden ocurrir luego de la exposición a contaminantes ambientales.
respuesta irritante
Los irritantes producen un patrón de inflamación tisular generalizada e inespecífica, y la destrucción puede resultar en el área de contacto con el contaminante. Algunos irritantes no producen ningún efecto sistémico porque la respuesta irritante es mucho mayor que cualquier efecto sistémico, mientras que algunos también tienen efectos sistémicos significativos después de la absorción, por ejemplo, el sulfuro de hidrógeno absorbido a través de los pulmones.
En altas concentraciones, los irritantes pueden causar una sensación de ardor en la nariz y la garganta (y generalmente también en los ojos), dolor en el pecho y tos que producen inflamación de la mucosa (traqueítis, bronquitis). Ejemplos de irritantes son gases tales como cloro, flúor, dióxido de azufre, fosgeno y óxidos de nitrógeno; nieblas de ácidos o álcalis; vapores de cadmio; polvos de cloruro de zinc y pentóxido de vanadio. Las altas concentraciones de irritantes químicos también pueden penetrar profundamente en los pulmones y causar edema pulmonar (los alvéolos se llenan de líquido) o inflamación (neumonitis química).
Concentraciones muy elevadas de polvos que no tienen propiedades irritantes químicas también pueden irritar mecánicamente los bronquios y, después de ingresar al tracto gastrointestinal, también pueden contribuir al cáncer de estómago y colon.
La exposición a irritantes puede resultar en la muerte si los órganos críticos están gravemente dañados. Por otro lado, el daño puede ser reversible o puede resultar en la pérdida permanente de algún grado de función, como una capacidad de intercambio gaseoso deteriorada.
Respuesta fibrótica
Varios polvos conducen al desarrollo de un grupo de trastornos pulmonares crónicos denominados neumoconiosis. Este término general abarca muchas afecciones fibróticas del pulmón, es decir, enfermedades caracterizadas por la formación de cicatrices en el tejido conjuntivo intersticial. Las neumoconiosis se deben a la inhalación y posterior retención selectiva de ciertos polvos en los alvéolos, de los cuales están sujetos al secuestro intersticial.
Las neumoconiosis se caracterizan por lesiones fibróticas específicas, que difieren en tipo y patrón según el polvo involucrado. Por ejemplo, la silicosis, debida al depósito de sílice libre de cristales, se caracteriza por un tipo de fibrosis nodular, mientras que en la asbestosis se encuentra una fibrosis difusa, debida a la exposición a fibras de amianto. Ciertos polvos, como el óxido de hierro, producen únicamente alteraciones radiológicas (siderosis) sin deterioro funcional, mientras que los efectos de otros van desde una mínima invalidez hasta la muerte.
Respuesta alérgica
Las respuestas alérgicas implican el fenómeno conocido como sensibilización. La exposición inicial a un alérgeno da como resultado la inducción de la formación de anticuerpos; la exposición posterior del individuo ahora "sensibilizado" da como resultado una respuesta inmunitaria, es decir, una reacción antígeno-anticuerpo (el antígeno es el alérgeno en combinación con una proteína endógena). Esta reacción inmunitaria puede ocurrir inmediatamente después de la exposición al alérgeno o puede ser una respuesta tardía.
Las reacciones alérgicas respiratorias primarias son el asma bronquial, reacciones en las vías respiratorias superiores que implican la liberación de histamina o mediadores similares a la histamina tras reacciones inmunitarias en la mucosa, y un tipo de neumonitis (inflamación pulmonar) conocida como alveolitis alérgica extrínseca. Además de estas reacciones locales, una reacción alérgica sistémica (choque anafiláctico) puede seguir a la exposición a algunos alérgenos químicos.
Respuesta infecciosa
Los agentes infecciosos pueden causar tuberculosis, ántrax, ornitosis, brucelosis, histoplasmosis, enfermedad del legionario, etc.
Respuesta cancerígena
El cáncer es un término general para un grupo de enfermedades relacionadas que se caracterizan por el crecimiento descontrolado de los tejidos. Su desarrollo se debe a un proceso complejo de interacción de múltiples factores en el huésped y el medio ambiente.
Una de las grandes dificultades al intentar relacionar la exposición a un agente específico con el desarrollo de cáncer en humanos es el largo período de latencia, típicamente de 15 a 40 años, entre el inicio de la exposición y la manifestación de la enfermedad.
Ejemplos de contaminantes del aire que pueden producir cáncer de pulmón son el arsénico y sus compuestos, cromatos, sílice, partículas que contienen hidrocarburos aromáticos policíclicos y ciertos polvos que contienen níquel. Las fibras de asbesto pueden causar cáncer bronquial y mesotelioma de la pleura y el peritoneo. Las partículas radiactivas depositadas pueden exponer el tejido pulmonar a altas dosis locales de radiación ionizante y ser la causa del cáncer.
Respuesta sistémica
Muchos productos químicos ambientales producen una enfermedad sistémica generalizada debido a sus efectos sobre varios sitios objetivo. Los pulmones no solo son el objetivo de muchos agentes nocivos, sino también el sitio de entrada de sustancias tóxicas que pasan a través de los pulmones al torrente sanguíneo sin dañar los pulmones. Sin embargo, cuando se distribuyen por la circulación sanguínea a varios órganos, pueden dañarlos o causar un envenenamiento general y tener efectos sistémicos. Este papel de los pulmones en la patología ocupacional no es objeto de este artículo. Sin embargo, debe mencionarse el efecto de las partículas finamente dispersas (humos) de varios óxidos metálicos que a menudo se asocian con un síndrome sistémico agudo conocido como fiebre de los humos metálicos.