Neumonitis química por inhalación de humos de óxido de zinc en un soldador de arco

La soldadura es un proceso mediante el que los metales se unen entre sí, calentándolos o aplicando presión, con o sin el uso de un metal de aporte [1]. Entre los distintos tipos de soldadura, la soldadura por arco eléctrico es la más común. Durante la soldadura por arco se forman vapores metálicos a temperaturas extremas (>4000°C), y posteriormente éstos se enfrían y condensan en humos. Los humos metálicos suelen estar formados por partículas finas y ultrafinas con diámetro aerodinámico de 0.01–1 µm, las cuales pueden acumularse en los bronquiolos terminales o en los alveolos y tener efectos deletéreos en el sistema respiratorio [2, 3].

Los efectos de la inhalación de estos humos metálicos en la salud se han estudiado ampliamente. Varios trabajos han investigado sus efectos sobre el sistema respiratorio de los trabajadores expuestos a humos metálicos. La enfermedad respiratoria aguda que se notifica con mayor frecuencia entre soldadores es la fiebre por humos metálicos (metal fume fever, MFF) [4, 5]. Al margen del curso típicamente benigno y autolimitado de la MFF, se han notificado trastornos graves del parénquima pulmonar relacionados con la inhalación de humos metálicos. En estos casos se reportó de forma prominente disnea, junto con neumonitis química extensa, edema pulmonar agudo no cardiogénico o síndrome de disfunción reactiva de las vías respiratorias [6, 7, 8, 9]. En general, la neumonitis química causada por la exposición a altas concentraciones de humos de metales como el cadmio, cromo, níquel, mercurio, cobalto y berilio ha sido bien estudiada [6, 10]. Sin embargo, rara vez se ha descrito la neumonitis química causada por la inhalación de humos de zinc (óxido de zinc). En la bibliografía se estudian dos casos de neumonitis química entre trabajadores que participaban en la soldadura o el corte de acero galvanizado. Estos trabajadores presentaban daño alveolar difuso inusual y meningitis aséptica con pericarditis, pleuritis y neumonitis [11, 12]. El zinc es un nutriente esencial en humanos y animales, y es necesario para el funcionamiento de un gran número de metaloenzimas. Sin embargo, concentraciones elevadas de zinc en el organismo pueden tener efectos nocivos para la salud. Cuando los trabajadores están expuestos a altas concentraciones de humos de zinc, éste puede depositarse en los pulmones. Las estimaciones de exposición aguda a humos de zinc asociadas con el desarrollo de enfermedades respiratorias febriles han sido poco consistentes, aunque en general se observan efectos con niveles de óxido de zinc en el aire de 77–600 mg zinc/m³ [13].

A continuación, describimos el caso de un paciente con neumonitis química que presentó niveles elevados de zinc en la orina, presumiblemente causados por la exposición a humos de óxido de zinc asociados con las operaciones de soldadura.

Un hombre de 54 años con un historial de 30 años de trabajo en soldadura acudió a urgencias con una historia de cinco días de tos seca, dolor de cabeza, disnea, fiebre de grado bajo y vómitos. El paciente había trabajado en soldadura por arco de tuberías de acero galvanizado en una zanja subterránea cinco días antes. Aunque había llevado una mascarilla de protección personal, el entorno de trabajo tenía poca ventilación, al ser subterráneo. El paciente desarrolló fiebre, escalofríos, dolor de cabeza y vómitos tras volver a casa del trabajo ese día, seguidos de un empeoramiento del dolor de cabeza y las náuseas. Hacía más de una década, había estado expuesto a humos de soldadura y había sufrido dolores de cabeza y náuseas intermitentes durante tres días antes de mejorar espontáneamente. Sin embargo, los síntomas fueron persistentes y no mejoraron por sí solos esta vez. El paciente consumía alcohol ocasionalmente, pero no drogas ilícitas; no tenía antecedentes de tabaquismo ni alergias conocidas a alimentos o medicamentos.

En la exploración física, el paciente presentó una temperatura corporal de 37.6°C, una presión arterial de 100/60 mmHg, un pulso de 84 latidos/min y una frecuencia respiratoria de 20 respiraciones/min. No se reportaron síntomas neurológicos, como rigidez en el cuello. Las pruebas de laboratorio revelaron un aumento de los niveles séricos de proteína C reactiva de alta sensibilidad (high-sensitivity C-reactive protein, hs-CRP), y las pruebas de función hepática dieron resultados anormales, con niveles elevados de aspartato aminotransferasa (AST) y alanina aminotransferasa (ALT). Los análisis de gases en la sangre arterial revelaron un pH de 7.49, PaCO₂ de 33 mmHg, PaO₂ de 94 mmHg, HCO₃⁻ de 25.1 mEq/L, y SpO₂ de 97.9%. No hubo hallazgos anormales en el electrocardiograma. Una tomografía computarizada (TC) torácica reveló atelectasia dependiente en la cara basal del lóbulo inferior derecho.

El paciente ingresó en el Departamento de Medicina Respiratoria de nuestro hospital y comenzó a recibir antibióticos empíricos (ciprofloxacino y doxiciclina). Al día siguiente, los análisis revelaron un aumento de los niveles de GB (11.540 células/μL; neutrófilos segmentados, 88.8%) y de hs-CRP (24.58 mg/dL). La fiebre y la cefalea persistieron el cuarto día de ingreso, con un nuevo aumento de los niveles de hs-CRP (34.21 mg/dL). Ante el empeoramiento de los síntomas, se cambió la terapia antibiótica para incluir levofloxacino y piperacilina-tazobactam. Una TC torácica de seguimiento al día 6 del ingreso reveló nuevos hallazgos: una extensa consolidación pulmonar y opacidades en vidrio esmerilado en el lóbulo inferior derecho, con un derrame pleural en aumento en el lado derecho (Tabla 1, Figura 1).

No se observó crecimiento bacteriano en los cultivos de sangre periférica ni de esputo. Las pruebas de Mycoplasma pneumoniae en suero, Chlamydia pneumoniae, antígenos de Legionella en orina y antígenos de Streptococcus pneumoniae fueron todas negativas. Las pruebas del panel de virus respiratorios no detectaron adenovirus, coronavirus, metapneumovirus humano, rinovirus/enterovirus humano, gripe, parainfluenza, virus sincitial respiratorio, Bordetella pertussis, C. pneumoniae o M. pneumoniae. A pesar de la terapia antibiótica intravenosa, los síntomas del paciente empeoraron y sus niveles de GB y hs-CRP continuaron elevados. El paciente fue remitido al Departamento de Medicina Laboral y Ambiental. Se obtuvieron más detalles sobre su historial en términos de inhalación de antígenos mediante una matriz de exposición laboral. Se examinaron los índices de exposición biológica, porque se sospechaba que el paciente estaba expuesto de forma significativa a humos metálicos asociados con la soldadura, incluidos los humos de óxido de zinc generados durante la soldadura de planchas de acero galvanizado. Se midieron además las concentraciones de zinc, cadmio, manganeso, cobre y níquel en la sangre y la orina del paciente el día 5 de su ingreso. Los niveles séricos de cadmio, cobre y manganeso eran ligeramente superiores a los normales. La concentración de zinc en el suero estaba en el rango normal, pero la de la orina estaba significativamente elevada, más de cinco veces (3579.04 μg/24 h) el valor de referencia (0–616 μg/24 h) (Tabla 2).

Aunque no pudimos obtener muestras del gas y el polvo que pudo haber inhalado midiendo el entorno de trabajo, ni determinar las partículas de zinc en los pulmones (en el líquido de lavado broncoalveolar o el tejido), diagnosticamos una lesión pulmonar aguda inducida por la inhalación de vapores de zinc u óxido de zinc, con base en los hallazgos obtenidos y la evolución clínica del paciente. Se inició una terapia con dosis altas de esteroides (metilprednisolona, 31.25 mg/día) el día 7 del ingreso. Los dolores de cabeza y los síntomas respiratorios del paciente remitieron a partir del tercer día tras la administración de esteroides (día 10 de ingreso). Se le dio el alta el día 14 del ingreso, con base en los resultados de la radiografía de tórax, y los síntomas subjetivos mejoraron notablemente a medida que disminuían los niveles de los marcadores séricos. Sin embargo, las pruebas de función pulmonar realizadas el día del alta revelaron un defecto ventilatorio restrictivo persistente (FVC, 60%; FEV₁, 61%; FEV₁/FVC, 80%). Durante una visita ambulatoria 7 días después del alta, el paciente presentaba niveles inflamatorios séricos normalizados y una mejoría significativa del edema pulmonar (Figura 2).

Presentamos el caso de un paciente con neumonitis química causada presumiblemente por la inhalación de humos de óxido de zinc generados durante la soldadura de arco. No fue fácil distinguir este caso de una neumonía infecciosa. Aproximadamente 2 h después de inhalar humos de soldadura altamente concentrados en un entorno de trabajo mal ventilado, el paciente desarrolló síntomas parecidos a los de la gripe y refirió experimentar un sabor metálico. Sin embargo, la extensa consolidación bilateral, una opacidad en vidrio esmerilado y un derrame no cardiogénico en ambos pulmones progresaron rápidamente, junto con fiebre y dificultad respiratoria. Los síntomas subjetivos y los hallazgos radiológicos torácicos no mejoraron tras el tratamiento con antibióticos, pero mejoraron notablemente poco después del tratamiento con metilprednisolona, aunque persistieron los defectos de ventilación restrictiva.

Anteriormente se ha descrito la neumonitis química inducida por la exposición a humos metálicos entre soldadores ocupacionales [8, 11, 12, 14, 15]. A falta de equipos de protección personal en el entorno laboral, un trabajador estuvo expuesto a humos de níquel procedentes del procesamiento de arcos metálicos y desarrolló neumonitis química y lesión pulmonar aguda. Un TAC torácico reveló engrosamiento septal interlobular y opacidades en vidrio esmerilado en parches bilaterales no segmentarios en todo el pulmón, excepto en la zona subpleural. Al igual que en nuestro caso, los síntomas del paciente siguieron empeorando tras la exposición y mejoraron notablemente tras el tratamiento con corticosteroides (50 mg/día) [8]. En otro caso, un hombre utilizó un soplete de butano para cortar aleaciones que contenían 10% de cadmio durante 60–70 minutos. Cuatro horas después de terminar el trabajo, experimentó disnea progresiva y desarrolló una neumonitis química mortal. Inicialmente se le diagnosticó neumonía, que evolucionó a insuficiencia respiratoria aguda. Sin embargo, el diagnóstico se cambió a neumonitis química debida a humos de cadmio con base en los resultados microbiológicos negativos, su historial ocupacional y la alta concentración de cadmio en su orina [14]. Pocos estudios han reportado lesiones pulmonares agudas o neumonitis química causadas por la inhalación de humos de zinc. En un informe militar, 20 soldados expuestos al humo de cloruro de zinc presentaban opacidades bilaterales en vidrio esmerilado como la anomalía más importante en una TC torácica inicial, y en general tenían un deterioro funcional pulmonar de tipo restrictivo [15]. En otro reporte de caso similar al nuestro, dos soldadores varones (de 29 y 51 años) estuvieron expuestos a humos de óxido de zinc mientras utilizaban un soplete de acetileno para desmontar acero galvanizado en una zona mal ventilada. El tratamiento incluyó un curso clínico inusualmente agresivo por daño alveolar difuso en ambos pulmones [11]. En otro caso, un soldador varón de 25 años que solía cortar acero galvanizado presentó meningitis aséptica, pericarditis, dolor pleurítico y neumonitis. El paciente inhaló una cantidad considerable de humos metálicos sin llevar mascarilla en el lugar de trabajo. En consecuencia, los síntomas respiratorios evolucionaron a mialgia difusa, cefalea, rigidez en la nuca y disnea. Los síntomas y la oxigenación empeoraron a pesar de la terapia antibiótica intravenosa. Con base en la presentación clínica del paciente, se postuló que la inhalación de humos metálicos, como los humos de óxido de zinc, puede inducir una respuesta inflamatoria sistémica mediada por citocinas [12].

Las causas que con mayor frecuencia se proponen para la lesión pulmonar por nanopartículas de óxido de zinc son las respuestas inflamatorias y el estrés oxidativo. Las respuestas inflamatorias inducidas por el óxido de zinc se asocian con un aumento en los niveles de citocinas como el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α), la interleucina (IL)-6 y la IL-8, lo que favorece el reclutamiento de células inflamatorias. Las citocinas inflamatorias pueden producirse por la activación de neutrófilos, macrófagos o células epiteliales pulmonares en respuesta al contacto directo con las nanopartículas de óxido de zinc depositadas. La toxicidad de las nanopartículas de óxido de zinc también puede deberse al aumento del estrés oxidativo, que provoca daños celulares mediante radicales libres y peróxidos. Evidencias recientes indican que los iones de zinc solubles liberados por las nanopartículas de óxido de zinc inducen toxicidad directamente [16, 17, 18, 19]. Puede realizarse una broncoscopía en casos de neumonía inexplicable. Sin embargo, en nuestro paciente no se practicó una broncoscopía. En un estudio experimental previo participaron 15 voluntarios sanos que inhalaron vapores de óxido de zinc purificado, con una concentración media de 33 mg/m³, durante 10, 15 y 30 min. Posteriormente, se analizaron las muestras de líquido de lavado broncoalveolar para detectar células proinflamatorias y citocinas. Los resultados revelaron un aumento significativo en los niveles de TNF e IL-8, lo que indica una respuesta inflamatoria temprana. Una concentración de óxido de zinc >30 mg/m³ puede causar inflamación pulmonar [17]. Aunque estas variables no se midieron realmente en nuestro paciente, es posible que estuviera expuesto a cantidades significativas de humos de óxido de zinc al soldar acero galvanizado. Una revisión previa reportó que las exposiciones a bajas concentraciones de humos de óxido de zinc (8–12 mg de zinc/m³ durante un máximo de 3 h; 14 mg/m³ durante 8 h) no indujeron síntomas de MFF [20].

El diagnóstico de la neumonitis química debida a la inhalación de humos metálicos es difícil, porque los síntomas clínicos también podrían deberse a una neumonía bacteriana, influenza o enfermedades virales de las vías respiratorias superiores. Con base en casos anteriores, la relación temporal entre la exposición a los humos metálicos y signos o síntomas compatibles; hallazgos microbiológicos negativos; el análisis del índice de exposición biológica del suero o la orina, y hallazgos radiológicos como la consolidación difusa o las opacidades en vidrio esmerilado en ambos pulmones son útiles en el diagnóstico de estas enfermedades [8, 11, 12, 14, 15]. Radiológicamente, la neumonía infecciosa se presenta con mayor frecuencia en forma de bronconeumonía. En cambio, los pacientes con neumonitis suelen presentar opacidades difusas en vidrio esmerilado en ambos pulmones, consolidación multifocal en parches y consolidación segmentaria o lobar en una TC torácica [21, 22]. Inicialmente, nuestro paciente se diagnosticó con neumonía infecciosa. Sin embargo, el paciente presentó un curso clínico agresivo a pesar del tratamiento con antibióticos; ello, sumado a los hallazgos microbiológicos negativos, una relación temporal de la exposición con los síntomas, evaluaciones detalladas de la exposición laboral y ambiental mediante entrevistas, hallazgos radiológicos y la detección de concentraciones urinarias elevadas de zinc, motivó un cambio en el diagnóstico por neumonitis química debida a la inhalación de humos metálicos durante la soldadura. Al monitorear la exposición biológica a los humos metálicos, descubrimos que la concentración sérica de cadmio estaba ligeramente elevada (aunque en niveles que podían considerarse dentro del rango normal), y las concentraciones urinarias de zinc estaban significativamente aumentadas (3579 μg/24 h; rango de referencia, 0–616 μg/24 h) al día 5 del ingreso. Sugerimos considerar la inhalación de humos de óxido de zinc como la causa de la neumonitis química, aunque también debe considerarse la exposición compleja a otros gases o metales, como el cadmio, producidos por la soldadura.

El tratamiento de la neumonitis química consiste en cuidados de apoyo. Aunque su eficacia clínica aún no se ha establecido por completo, algunos trabajos han aconsejado el uso de corticosteroides. En un caso similar al nuestro, en el que el paciente tenía neumonitis química causada por fósforo blanco, el tratamiento con corticosteroides produjo notables mejoras en los hallazgos de imagen y alivio sintomático [8, 11, 23]. También se observaron mejoras notables en los hallazgos de imagen y los síntomas clínicos tras el tratamiento con metilprednisolona en nuestro paciente. Las respuestas clínicas al tratamiento con esteroides pueden apoyar el papel de las citocinas y la lesión por radicales libres de oxígeno en la patogenia de la lesión pulmonar aguda causada por la inhalación de óxido de zinc.

Un soldador al arco de 54 años desarrolló una enfermedad respiratoria aguda 2 h después de soldar acero galvanizado. Durante el examen radiológico se observaron consolidación extensa bilateral, opacidad en vidrio esmerilado y derrame pleural, que concordaban con las características de la neumonitis química. Hasta donde sabemos, los casos de neumonitis química asociada a la exposición a humos de óxido de zinc son escasos. Cabe señalar que la inhalación de humos de óxido de zinc puede inducir ocasionalmente lesiones pulmonares agudas a través de respuestas inflamatorias y estrés oxidativo. Además, debe tenerse en cuenta la exposición compleja a diversos humos de soldadura. Dado que es difícil distinguirla de la neumonía infecciosa, los médicos deben ser conscientes de la lesión pulmonar aguda inducida por humos metálicos como el nuestro. El presente caso pone de relieve el riesgo laboral de la exposición a humos metálicos (incluido el óxido de zinc) entre los soldadores. Además, deben utilizarse estrategias preventivas en los sitios donde se realizan labores de soldadura para garantizar la seguridad en el lugar de trabajo, incluida la educación, una ventilación adecuada y el suministro de equipos de protección personal.

Este estudio recibió el apoyo de una beca de investigación 2020 del Hospital Yangsan de la Universidad Nacional de Pusan.

El estudio se realizó conforme a la Declaración de Helsinki, y fue aprobado por el Comité de la Junta de Revisión Institucional del Hospital Yangsan de la Universidad Nacional de Pusan (IRB No. 05-2021-114, con fecha de aprobación 10 de junio de 2021) para estudios con seres humanos.

Los autores declaran no tener ningún conflicto de interés. Las entidades responsables del financiamiento no participaron en el diseño del estudio, el análisis, la interpretación de los datos, la redacción ni la presentación de este manuscrito.

Eun-Woo Cha, Doosoo Jeon, Dongmug Kang, Young-Ki Kim, Se-Yeong Kim: Chemical Pneumonitis Caused by the Inhalation of Zinc Oxide Fumes in an Arc Welder. Int J Environ Res Public Health. 2022 Jun 29;19(13):7954 (DOI: 10.3390/ijerph19137954). ©2022 Los autores. Licenciatario MDPI, Basilea, Suiza (traducción; nota del editorial, contribuciones de los autores, declaración de consentimiento informado, declaración de disponibilidad de datos acortadas; eliminación de la numeración de los capítulos), protegido por CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es).