Original
Factores que afectan las mediciones de monóxido de carbono en el aire exhalado como biomarcador del consumo de tabaco 11
G.E. Zabert1,2,3,4, F. Bartolomé Verra2,4, A. Videla2,4, 5, I. Zabert1,2,4, por los Grupos de estudio de protocolos FUMAR4, FUMAHBA4 y FUMUnCO1 Universidad Nacional del Comahue. 2Asociación Latinoamericana del Tórax. 3Global Brides para Latinoamerica. Asociación Argentina de Medicina Respiratoria. 5Instituto Universidad Austral.
1 4
RESUMEN
Introducción. Dos trabajos previos exploraron la prevalencia de tabaquismo en estudiantes de medicina en Argentina (FUMAr) y en médicos de planta de hospitales de Buenos Aires (FUMAHBA), utilizando el monóxido de carbono en aire espirado (COesp) como biomarcador de consumo de tabaco. Recientemente, otro estudio exploró la prevalencia de tabaquismo en diferentes carreras de una Universidad (FUMUnCo). Se realizó un análisis post-hoc de COesp de estos estudios para explorar factores que podrían modificar los valores de COesp como biomacardor de consumo de tabaco.
noviembre 2003), en 7 hospitales de Buenos Aires (noviembre 2004 a octubre 2005) y en 6 carreras de la Universidad Nacional del Comahue (2008-2009), utilizando el mismo cuestionario y mediciones de COesp (Smokelizer Bedfont® and Jarvis technique).
Correspondencia: Prof. Gustavo E Zabert. Cátedra de Medicina y Cirugía, Facultad de Ciencias Medicas, UNComahue. Dirección postal Mtro Gonzalez 545. 8300 Neuquen, Argentina. E-mail: gzabert@gmail.com
Resultados. El análisis incluyó a 3.455 estudiantes FUMAr, 1.911 estudiantes FUMUnCo y 1.333 médicos FUMAHBA. Dos facultades de medicina fueron excluidas debido a la alta polución ambiental durante el muestreo y el retraso en el reclutamiento. Entre los encuestados, en el 98,5% se realizó la medición de COesp. La prevalencia de tabaquismo y fumador diario fue de 34,7, 33,5 y 32,7% y 24,5, 23,8 y 25,1%, respectivamente. La edad (22,6, 22,9 y 42,6 años) y representación del género masculino (43,1, 31,1 y 54,8%) fue menor entre los estudiantes. El CO esp discriminó correctamente las categorías de · fumador diario (X = 17,7; CI 17,13-18,34), fumador · · actual (X = 14, 7; CI 14,0-15,0) y no fumadores (X = 4,8; CI 4,7-5,0), se correlacionó con el número de cigarrillos por día (Pearson 0,309 p<0,001) y en el análisis univariado se observó que hay influencias significativas por otros factores. El modelo de regresión logística identificó que la COesp se asoció no solo con la categoría de fumador, consumo de cigarrillos, sino también con el área geográfica donde se realizaron las mediciones.
Recibido: 1 de diciembre de 2012. Aceptado: 22 de diciembre de 2012. Prev Tab. 2012; 14(1): 11-18
Conclusiones. La medición de COesp es biomarcador útil para detectar el tabaquismo y discrimina adecua-
Objetivos. 1) Determinar el valor de corte de COesp para diferenciar categorías de fumadores en un contexto epidemiológico. 2) Explorar otros factores que podrían afectar las mediciones de COesp. Métodos. Se realizaron estudios de corte transversal: en 12 facultades de medicina en Argentina (agosto a
PREVENCIÓN DEL
damente las categorías de fumadores; sin embargo, en estudios epidemiológicos se debe considerar que hay otros determinantes que pueden modificar el valor de COesp.
Conclusions. Measurement of COexp is useful as a biological marker of smoking and properly discriminate smoking categories, however there are other determinants that may modify COexp values that must be considered for epidemiological studies.
ABSTRACT
INTRODUCCIÓN 12
Introduction. Two previous reports, explored smoking prevalence among medical students in Argentina (FUMAr) and staff physicians from Buenos Aires’ hospitals (FUMAHBA) using carbon monoxide (COexh) as a biomarker of smoking. Recently another study that explored smoking prevalence in different carriers of one university (FUMUnCo) was reported. A “post hoc” analysis of COexh of samples of these studies was performed to explore factors that may modify the COexh values as tobacco consumption biomarker. Objectives. 1) To determine the COexp cutoff values for different categories smoking in a epidemiological setting. 2) To explore other factors that may affect COexp measurement. Methods. Cross sectional studies were performed in 12 medical schools in Argentina (August and November 2003), 7 hospitals in Buenos Aires province (November 2004 and October 2005) and 6 careers in Universidad Nacional del Comahue (2008 and 2009), using the same questionnaire and COexp measurements (Jarvis technique with Smokelizer Bedfont®). Results. The analysis included 3,455 medical students in FUMAR study, 1,911 students from UNComahue and 1,333 medical doctors. Two medical schools were excluded from analysis because high air pollution environment during sampling and delay in recruitment. Among surveyed 98.5% performed COexp measurement. The prevalence of smoking and daily smoking among students and physicians was 34.7, 33,5 and 32.7% and 24.5, 23,8 and 25.1% respectively. The age (22.6, 22.9 and 42.6 years) and male gender (43.1, 31.1 and 54.8%) distribution was lower among students. The COexp discriminate properly daily smoker · · (X=17.7; CI 17.13-18.34), current smoker (X=14.7; · CI 14.0-15.0) and non-smokers (X =4.8; CI 4.7-5.0) categories, correlated as well with number of cigarettes per day (Pearson 0.309 p<0.001), but univariate analysis observed significant differences among other factors. A logistic regression model identified that COexp was associated not only with smoker category, cigarette consumption but geographic area where the measurement was performed and the study as well.
La medición del monóxido de carbono en el aire espirado es un método validado y reconocido como marcador biológico de la inhalación de humo y, por lo tanto, de consumo de tabaco. En ensayos clínicos y en estudios epidemiológicos ha resultado muy útil para dar validez a los reportes de los individuos bajo observación, particularmente al certificar abstinencia o la condición de no fumador. Dos trabajos previos exploraron la prevalencia de tabaquismo, en estudiantes de medicina en Argentina (FUMAr) y en médicos de hospitales en Buenos Aires (FUMAHBA) utilizando el monóxido de carbono (COesp) como biomarcador del consumo de tabaco. Más recientemente, otro estudio exploró la prevalencia de tabaquismo en diferentes carreras de una misma Universidad (FUMUnCo). En una de las unidades de estudio del protocolo FUMAr, los valores obtenidos de COesp fue llamativamente alto entre quienes declaraban ser no fumadores, hecho que reclamó la atención de los investigadores. De análisis de la ubicación geográfica de dicha unidad de estudio y la hora en la que se realizaron las encuestas en relación al tráfico vehicular y la revisión de literatura de contaminación aérea surgió el interrogante si la medición de COesp podría ser influenciada por exposición a fuentes de polución aérea extra domiciliarias. Se realizó un análisis post-hoc de COesp de las muestras de estos estudios que usaron similar metodología pero se realizaron en distintas áreas geográficas y poblaciones, para explorar factores que podrían modificar los valores de COesp como biomarcador del consumo de tabaco en el escenario epidemiológico.
OBJETIVOS 1. Determinar el valor de corte de COesp para diferenciar categorías de fumadores en un contextoepidemiológico.
2. Explorar otros factores que podrían afectar a las mediciones de COesp.
MATERIAL Y MÉTODOS Se realizaron tres estudios de corte transversal en 12 facultades de medicina en Argentina (agosto y noviembre de 2003, abril y mayo de 2004), en 7 hospitales de la Provincia de Buenos Aires (noviembre de 2004 y octubre de 2005) y en 6 carreras de la Universidad Nacional del Comahue (2008-2009). Se utilizaron los mismos cuestionarios y mediciones de COesp, de acuerdo con cada protocolo desarrollado por los grupos de estudio FUMAr, FUMAHBA y FUMUnCo, respectivamente. Todos los protocolos eran similares excepto por la estrategia de muestreo debido a que la agrupación de la población bajo estudio era diferente en cada estudio. Los procedimientos fueron supervisados por los coordinadores de cada estudio y el trabajo de campo fue desarrollado por el grupo de investigación de cada universidad y hospital. En cada uno se mencionaron como unidad de estudio (UE) a cada facultad de medicina, hospital y carrera, respectivamente. La información fue recolectada por encuestas autoadministradas y anónimas basadas en preguntas de cuestionarios de OMS, IUALTD, CPS-695 (US Deparment of Comerce and Pulmonary Disease Prevention Survey Tobacco). Para la medición de monóxido de carbono exhalado (Coesp) se utilizó un analizador portátil (PiCOSmokerlyzer® BEDFONT UK) de acuerdo con la técnica descripta por Jarvis et al. La calibración se realizó previamente al inicio en cada UE. El tamaño de la muestra se calculó con STATCALC (EPI6 6.03) asumiendo que la prevalencia estimada fue de 30% ±2,5% con un poder del 80% y nivel significancia del 5%, más el 15% de eventual fallo en reclutamiento. En los estudios FUMAr y FUMUNCo, el tamaño muestral de 408 sujetos (355 +15%) fue establecido para cada UE con más de 1.000 estudiantes y de 300 (262 +15%) para cada UE con menor cantidad de estudiantes. Con similar procedimiento se calculó en el estudio FUMAHBA, que definió un tamaño muestral de 200, 152 y 86 sujetos en los hospitales con 300, 200 y 100 médicos. Los estándares para el reclutamiento en cada UE se establecieron para lograr obtener el 90% de la muestra seleccionada y menos del 5% de rechazo de participación. Un acuerdo por escrito se realizó previo a la encuesta entre el grupo de estudio del FUMAr y
cada facultad de medicina, así como también el grupo de estudio de FUMAHBA y los hospitales, a pesar de las políticas de reporte y protocolo. El protocolo del estudio FUMUNCo fue aprobado por la Secretaría de Investigación de la Universidad Nacional del Comahue, identificada como PIN008.
RESULTADOS El análisis incluye a 3.455 estudiantes de medicina, 1.911 estudiantes de la Universidad Nacional del Comahue y 1.333 médicos. En el estudio FUMAr, una unidad de estudio fue excluida del análisis debido a que se interpretó que existió una elevada polución ambiental durante el muestreo no considerada inicialmente y en otro caso por retraso en el reclutamiento, que pudieran haber modificado las condiciones del proceso de reclutamiento. Una Facultad de la Universidad Nacional del Comahue no fue encuestada debido al brote epidémico en 2009 de H1N1, situación que había sido considerada en los tres protocolos. Entre el total de los encuestados, el 98,5% realizó la medición de COesp, si bien hubo diferencias significativas entre ellos (FUMUNCo 2,6%, FUMAHBA 2,4% y FUMAr 1%; X2 = 30,1 df 2 p <0,001) la tasa de rechazo fue menor que las exigencias de cada estudio. Los hombres representaron el 42% en toda la muestra y la media de edad fue 26 años, pero la composición de las poblaciones fueron significativamente diferente para ambas variables en las tres poblaciones estudiadas (género masculino FUMUNCo 31,1%, FUMAHBA 54,9% y FUMAr 43,2%; X2 = 30,1 df 2 p <0,001 y edad media FUMUNCo 22,9 años, FUMAHBA 42,6 años y FUMAr 22,6 años ANOVA F= 5574,0 p <0,001) En el estudio FUMAr, la prevalencia fue de 34,7% para fumadores actuales y de 24,5% para fumadores diarios. Valores similares fueron reportados con diferencias significativas entre las facultades públicas y privadas (fumadores actuales 32,2 vs. 38,9%, RR=0,83, IC 0,76-0,90 y para fumadores diarios 22,4 vs. 28,5%, RR=0,79, CI 0,71-0,97) así como también para las diferentes unidades de estudios (Fig. 1). No se hallaron diferencias en el género ni en la edad para cualquier condición tabáquica. La media de consumo de cigarrillos fue de 11 (rango 0-40 DS 6,3) cigarrillos por día. Solo el 3,1% refirió fumar dentro de los primeros 5 minutos tras despertarse y el 31,7% después de 60 minutos.
PREVENCIÓN DEL
13
Prevalencia % 60
F. diario
COesp 10
40
14 20
0 1
2
3
4
5
6 7 Universidades
8
9
10
11
12
Todos
Figura 1. Prevalencia de tabaquismo entre estudiantes de medicina de Argentina (FUMAr): autoreporte y COesp 10 ppm.
Prevalencia % 60
F. diario
COesp 10
40
20
0 MI
Cir
Ped
GO
UTI Ane Psi Car Neum MG Otros Todos Especialidades médicas
En el estudio FUMAHBA (8), la situación de los médicos fue del 32,7% para fumadores actuales y del 25,1% para los fumadores diarios, presentando variaciones significativas entre las especialidades (Fig. 2). No se encontraron diferencias en el género ni en la edad para cualquier condición tabáquica. La media de consumo de cigarrillos entre los fumadores de este estudio fue de 16 (DS 9,9 rango 0-40) cigarrillos por día.
Figura 2. Prevalencia de tabaquismo entre médicos en hospitales públicos de Provincia de Buenos Aires, Argentina (FUMAHBA): auto reporte y COesp 10 ppm.
En FUMUnCo(12) la prevalencia de fumadores actuales fue del 33,5%, y un 23,8% eran fumadores diarios. No se hallaron diferencias por género ni por edad para cualquier condición tabáquica, pero la prevalencia de tabaquismo entre los estudiantes de las distintas carreras fue diferente (rango Facultad de Derecho fumadores actuales fue del 41,1% y diarios del 31,6% y Facultad de Medicina fumadores actuales el 29,0% y fumadores diarios el 17,5%) (Fig. 3).
Prevalencia % 60
F. diario
COesp 10
40
15 20
0 Medicina
Leyes
Educación
Economía Humanidades M. ambiente Facultades
La prevalencia de tabaquismo y tabaquismo diario agrupados en los tres estudios o como estudiantes y médicos no fue significativamente diferente (fumadores actuales 34,6-32,7% y fumadores diarios 25,123,8%), pero se observó una diferencia significativa · en el consumo de cigarrillos (estudiantes X=10,4 ciga· rrillos por día, y médicos X= 16,1 cigarrillos por día, t = 13,45 p< 0,001). Estos datos sugieren que son similares en términos de prevalencia pero no en consumo y también existen diferencias dentro de las poblaciones de cada estudio (datos previamente reportados FUMAr, FUMAHBA y FUMUnCo). El COesp discriminó (Fig. 4) adecuadamente las cate· gorías de fumadores diarios (X =17,7; CI 17,13· 18,342), fumadores actuales (X = 14,7; CI 14,0-15,0), · fumadores ocasionales (X = 6,6; CI 4,5-9,15) y no · fumadores (X = 4,3; CI 1,7-5,0); así también se correlacionó con el número reportado de cigarrillos consumidos por día (Pearson 0,309 p< 0,001) aun cuando se ajustó por género (Pearson 0,300 p< 0,001) y por estudio (Pearson 0,310 p< 0,001). El análisis univariado también observó diferencias significativas entre otros factores, como el tiempo para el primer cigarrillo (Fig. 5), ciudad (Tabla 1), estudio poblacional (Tabla 2), especialidad o facultad (información no reportada). En el modelo de regresión (Tabla 3) se identificó que la COesp se asoció con la edad, el número de cigarrillos consumidos por día, el estudio poblacional y ciudad, aun cuando se ajusta por la categoría de fumador diario.
Todos
Figura 3. Prevalencia de tabaquismo en estudiantes de la Universidad Nacional del Comahue, Argentina (FUMUNCo): auto reporte y COesp 10 ppm.
COesp 80
60
*
40
20
X 17,7
X 4,3
X 6,6
No fumador
Fumador ocasional
10
0 Fumador
Ahora Figura 4. Medias de COesp para categorías de consumo de tabaco (fumador diario, ocasional y no fumador).
DISCUSIÓN La medición de monóxido de carbono en el aire espirado (COesp) es considerada un buen marcador biológico y confiable para tabaquismo, por lo tanto es frecuentemente utilizada para validar el auto-reporte del consumo de tabaco. Sin embargo, hay distintas fuentes de producción de CO(5,6) ya que es el resultado de
PREVENCIÓN DEL
la combustión incompleta de carbono como leña, carbón o bagazo (combustibles de biomasa para cocina o calefacción), vehículos, incendios, y aun por la producción endógena como resultado de la inflamación bronquial y en eventos hemolíticos. El CO presenta una alta afinidad para combinarse con la hemoglobina(9) para formar el compuesto carboxihemoglogina (COHb), que con una vida media de 4 horas se establece en el depósito endógeno del gas tras la inhalación de este. Fumar tabaco, al igual que otros productos como la marihuana o cualquier otra inhalación de humos conteniendo CO, aumenta el nivel de COHb en relación con la concentración del gas y el tiempo de exposición(1,3).
Media COesp 30 25 20 15 16
10 5 0 Menos 5’
5’ a 30’
30’ a 60’
Más 60’ No fumador
Tiempo hasta el primer cigarrillo Figura 5. COesp y tiempo transcurrido desde el despertar hasta el primer cigarrillo fumado.
Los niveles de CO en el aire exhalado están en equilibrio con los niveles de COHb, de manera que la medición de COesp es un marcador de los depósitos endógenos en la hemoglobina(9) y de la exposición al CO en las horas previas.
Tabla 1. Mediciones de COesp en ambos estudios, analizados por género, consumo de tabaco y ciudad de residencia. Estudios FUMAr y FUMAHBA. Consumo tabaco
Ciudad
Total Media
Media
Hombres N
SD
Media
Mujeres N
SD
Fumador
Córdoba BsAsCentro Tucumán Mendoza La Plata BsAsNor BsAsSur Mardel Plata Olavarría Luján Cipolletti Gral Roca Neuquén Todos
16,8 16,0 9,0 11,1 16,7 16,3 14,5 18,0 24,3 24,1 7,8 11,6 11,4 14,5
17,7 17,3 10,3 12,3 17,6 16,8 13,8 18,7 23,9 24,6 11,0 15,2 15,0 16,5
109 232 60 45 143 17 22 33 36 37 49 44 106 933
13,8 12,4 9,0 9,1 14,0 10,9 8,7 15,5 16,1 14,1 9,1 11,5 11,9 12,9
16,2 15,1 7,4 10,1 15,7 16,1 15,0 17,2 25,1 23,1 6,6 10,3 9,5 13,1
144 371 48 55 132 43 26 29 21 19 125 118 202 1.333
13,4 11,5 8,6 6,8 13,0 11,7 11,3 14,0 18,6 13,9 6,7 8,4 8,4 11,4
No fumador
Córdoba BsAsCentro Tucumán Mendoza La Plata BsAsNor BsAsSur Mar del Plata Olavarría Luján Cipolletti Gral Roca Neuquén Todos
7,7 5,6 3,2 5,2 3,6 3,0 2,6 3,0 3,8 4,5 2,2 4,1 2,9 4,28
7,7 6,4 3,4 5,3 3,9 4,0 2,4 2,9 4,2 4,9 2,7 5,0 3,2 4,7
212 405 132 108 274 46 74 94 61 65 92 81 200 1.844
5,3 7,2 2,0 4,1 4,0 2,0 2,7 2,4 3,0 6,4 2,5 5,7 4,2 5,1
7,6 5,1 3,0 5,0 3,3 2,2 3,0 3,3 3,5 3,8 2,1 3,7 2,7 4,0
248 574 175 118 240 59 47 57 76 45 297 144 401 2.481
5,3 5,6 2,4 4,6 3,7 1,7 2,3 4,0 3,4 3,9 2,1 3,4 3,2 4,3
Tabla 2. Mediciones de COesp presentado por género, consumo de tabaco y estudio. Estudios FUMAr, FUMUNCo y FUMAHBA.
Consumo tabaco
Estudio
Total Media
Media
Hombres N
SD
Media
Mujeres N
SD
Fumador
FUMAr FUMAHBA FUMUNCo Todos
14,9 19,2 10,5 14,5
15,8 20,2 14,1 16,5
504 230 199 940
12,3 14,6 11,2 12,9
14,3 18,1 8,9 13,1
690 198 445 1.339
11,6 14,3 8,1 11,4
No fumador
FUMAr FUMAHBA FUMUNCo Todos
5,5 3,2 2,9 4,28
5,9 3,4 3,5 4,7
980 487 373 1.833
5,8 3,6 4,3 5,1
5,1 3,0 2,7 4,0
1254 384 445 2.474
5,2 3,1 3,0 4,3
Tabla 3. Modelo de regresión para COesp por género, consumo, ciudad, estudio y edad, ajustado por fumador diario. Modelo
B
SE
Beta
t
Sig.
1
(Constant) Género
13,552 -1,200
,808 ,498
-,051
16,766 -2,411
,000 ,016
(Constant) Género Cig. por día
7,725 ,040 ,327
,938 ,496 ,029
,002 ,240
8,234 ,081 11,375
,000 ,936 ,000
(Constant) Género Cig, por día Ciudad
9,281 -,463 ,403 -,079
,940 ,491 ,030 ,009
-,020 ,295 -,188
9,877 -,943 13,623 -8,757
,000 ,346 ,000 ,000
(Constant) Género Cig. por día Ciudad Estudio
13,841 -,143 ,386 -,064 -2,759
1,040 ,483 ,029 ,009 ,292
-,006 ,283 -,153 -,191
13,307 -,296 13,303 -7,130 -9,455
,000 ,767 ,000 ,000 ,000
(Constant) Género Cig. por día Ciudad Estudio Edad
17,347 -,517 ,416 -,024 -2,686 -,140
1,244 ,486 ,029 ,012 ,290 ,028
-,022 ,305 -,058 -,186 -,148
13,950 -1,063 14,124 -2,032 -9,248 -5,079
,000 ,288 ,000 ,042 ,000 ,000
2
3
4
5
a Dependent variable: COesp, b Weighted by daily smoker,
Previamente habíamos observado mediciones de COesp entre no fumadores con valores elevados para una UE del estudio FUMAr(7) y también diferencias significativas entre dos ambientes cerrados de diferente volumen y ventilación(10) aun cuando la fuente de exposición era la misma en un estudio piloto previo del FUMUnCO. También observamos en la UE del estudio FUMAr que reclutó tardíamente que los niveles de COesp fueron menores a los esperados entre los fumadores diarios(7). Un reporte de mediciones de CO ambiental en un sector de alto tránsito de la ciudad de Buenos Aires evidenció variaciones muy importantes a lo largo de un día laboral con niveles máximos que superaban los 20 ppm(11).
Nuestra hipótesis de trabajo para este artículo fue que existirían otros factores que modifican los valores de COesp como marcador biológico de consumo de tabaco y que, por lo tanto, los puntos de corte para las categorías de tabaquismo podrían variar según los diferentes escenarios (estudios epidemiológicos, ensayos clínicos o asistenciales). Nuestros datos apoyan que algunas condiciones ambientales complejas (tiempo de permanencia en ambientes, fuente y magnitud de producción de CO, temperatura, viento y características geográficas) y grupos determinantes (características de la población
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bajo estudio, conocimiento previo de la población sobre el estudio, cuestiones socioeconómicas y culturales, etc.) influyen en los valores de COesp como biomarcador del consumo de tabaco y por lo tanto deben ser considerados, en particular en los estudios epidemiológicos.
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Entre las limitaciones de este reporte, debemos mencionar que se constituye con poblaciones de diferentes características, estudiadas a lo largo de 6 años y que las reglamentaciones sobre el humo de segunda mano se modificaron progresivamente. Esta última condición no pudo ser incorporada como una variable de análisis y, por lo tanto, puede constituir un factor de confusión no estudiado.
CONCLUSIÓN La medición de CO en aire espirado es un marcador biológico útil para validar el consumo de tabaco por ser sensible, confiable, práctico y accesible. El COesp discrimina adecuadamente las categorías de tabaquismo; sin embargo, se debe considerar que existen otros factores que pueden modificar los valores. Este análisis proporciona evidencia que indica que en el escenario epidemiológico debieran considerarse las mediciones de CO de aire ambientales interior y exterior, como requerimiento previo a realizar el muestreo de COesp de la población en estudio. Así como también tener en cuenta la estrategia de aproximación y reclutamiento de la muestra.
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