Intrauterine and postnatal exposure to tobacco and wood smoke on hypothalamic development and cognition: an integrative review of the literature / Exposición intrauterina y postnatal al humo de tabaco y de leña en el desarrollo hipotalámico y la cognición: una revisión integrativa de la literatura

SUMMARY: Exposure to air pollution and its pollutants has been associated with important effects on human health since the first years of life, thus it has been seen that exposure to tobacco smoke and wood smoke is directly related to cardiovascular and pulmonary diseases, respiratory and cancers. However, exposure to air pollution during fetal development and its effects on brain structure and function during early childhood and adolescence have been little studied. In this review we have analyzed the literature on prenatal exposure to tobacco and wood smoke and its relationship with hypothalamic development and cognition in the first years of life.The molecular, morphological and physiological aspects of the relationship between pre- and postnatal exposure to tobacco and wood smoke with neural developmental, cognitive and behavioral problems during early childhood and adolescence have not yet been fully clarified. The information available in the scientific literature based on antecedents obtained from epidemiological studies has been negatively affected by confounding variables and great methodological challenges that make it impossible to affirm an exact causal relationship with certainty.

RESUMEN: La exposición a la contaminación del aire se ha asociado con importantes efectos en la salud humana desde los primeros años de vida. Estudios han demostrado con certeza que la exposición al humo de tabaco y humo de leña está directamente relacionada con enfermedades cardiovasculares, pulmonares, respiratorias y cánceres. Sin embargo, la exposición a la contaminación del aire durante el desarrollo fetal y sus efectos a posteriori sobre la estructura y función del cerebro durante la primera infancia y la adolescencia son aún desconocidos. En esta revisión analizamos la literatura sobre la exposición prenatal al tabaco y al humo de leña y su relación con el desarrollo hipotalámico y la cognición en los primeros años de vida. Los aspectos moleculares, morfológicos y fisiológicos de la asociación entre la exposición pre y postnatal al humo de tabaco o al humo de leña con problemas del desarrollo neurológico normal, cognitivos y de comportamiento durante la primera infancia y la adolescencia aún no se han aclarado completamente. La información disponible en la literatura científica basada en antecedentes obtenidos de estudios epidemiológicos ha sido afectada negativamente por variables de confusión y grandes desafíos metodológicos que hacen imposible afirmar una relación directa y causal exacta con certeza.

Impact of maternal exposure to wood smoke pollution on fetal lung morphology in a rat model / Impacto de la exposición materna a la contaminación por humo de leña en la morfología pulmonar fetal en un modelo de rata

SUMMARY: Residential heating with wood is an important source of ambient air pollution. Evidence links air pollution to serious health effects such as respiratory and cardiovascular mortality and morbidity. We hypothesized that prenatal exposure to wood smoke pollution causes morphological changes in the development of the rat lung, leading to altered lung structure and function during later life. We presumed that analysis of the fetal lung stereology provides novel insights into the underlying processes mediating particulate matter associated developmental changes and damage. The objective of the study was to investigate the effects of exposure during gestational period to wood smoke pollution on lung fetal morphology. To test this, pregnant rats were exposed during pregestational and gestational periods to wood smoke pollution. Complete lungs samples were obtained from 24 fetus from healthy female G3 rats subjected to cesarean at 19 days post-fecundation. The lungs were prepared for histological and stereological analysis. The volume fraction of terminal bronchioles VV [tb, lung] and volume fraction of parenchyma VV [par, lung], surface density of terminal bronchioles SV [tb, lung] as well as numerical density of bronchiolar exocrinocytes NA [ec,lung] were calculated by light microscopy. Statistical analysis detected significant differences between groups in volume density VV [tb, lung; %] (p=0.0012) and surface density SV [tb, lung; mm2/mm3] (p<0.0001) of the terminal bronchioles. However, it did not show differences between groups in the stereological parameter volume density VV [par, lung; %] (p=0.0838) and numerical density of bronchiolar exocrinocytes NA [ec,lung; nº/mm2] (p=0.0705). The analysis of the evidence obtained indicates that exposure to environmental pollution was affects lung maturation, and particularly the proportion and area of terminal bronchioles in the fetal lung. In conclusion, maternal exposure to wood smoke pollution during pregnancy was associated with a decrease in the lower conducting airways of lungs, which, according to urban pollution studies, could be related to early childhood lower respiratory illness. The public health implications of this study are that reducing or avoiding exposure to wood smoke is important before and during pregnancy.

RESUMEN: La calefacción residencial con leña es una fuente importante de contaminación ambiental. La evidencia vincula la contaminación del aire con graves efectos sobre la salud, como la mortalidad y la morbilidad respiratoria y cardiovascular. Hipotetizamos que la exposición prenatal a la contaminación por humo de leña causa cambios en el desarrollo del pulmón de rata, lo que conduce a una morfo-función pulmonar alteradas durante la vida posterior, creemos que el análisis de la estereología pulmonar fetal proporcionará nuevos conocimientos sobre los procesos subyacentes que median esos cambios. El objetivo del estudio fue investigar los efectos de la exposición prenatal a la contaminación ambiental por humo de leña sobre la morfología pulmonar fetal. Ratas preñadas fueron expuestas durante los períodos pregestacional y gestacional a la contaminación por humo de leña. En fetos de 19 días post-fecundación fue obtenido el pulmón para análisis histológico y estereológico. Fue determinado la fracción de volumen de bronquiolos terminales VV [tb, pulmón], fracción de volumen del parénquima VV [par, pulmón], densidad superficial de los bronquiolos terminales SV [tb, pulmón] así como la densidad numérica de exocrinocitos NA [ec, pulmón]. El análisis estadístico detectó diferencias significativas entre grupos en la densidad de volumen V [tb, pulmón; %] (p=0,0012) y densidad superficial SV [tb, pulmón; mm2/mm3] (p<0,0001) de los bronquiolos terminales. Sin embargo, no demostró diferencias entre grupos en la densidad de volumen VV [par, pulmón; %] (p=0,0838) y numérica de exocrinocitos bronquiolares NA [ec, pulmón; nº / mm ] (p=0,0705). El análisis de la evidencia obtenida indica que la exposición a la contaminación ambiental afectó la maduración pulmonar, y particularmente la proporción y área de bronquiolos terminales en el pulmón fetal. En conclusión, la exposición materna a la contaminación por humo de leña durante la gestación se asoció a una disminución de las vías respiratorias conductoras de aire en pulmón, lo que, según estudios de contaminación urbana, podría estar relacionado con enfermedades de las vías respiratorias inferiores en la primera infancia. Las implicaciones para la salud pública de este estudio son que reducir o evitar la exposición al humo de leña es importante previo y durante la gestación. Por otro lado, la contaminación por humo de leña tiene un gran impacto en la salud pública que, en teoría, es posible prevenir.