Toxicología Ambiental: Antecedentes

Todo en el medioambiente esta hecho de substancias químicas.  Todas estas substancias químicas pueden ocurrir de forma natural o sintética. Ambas clases de substancias pueden ser toxicas para los organismos vivos; las substancias químicas naturales también pueden cuásar efectos negativos.  El hecho de que sean “naturales” no quiere decir que sean seguras o que no sean toxicas.

Las personas normalmente tienen un concepto equivocado de las substancias químicas. Con frecuencia estas ideas están asociadas a los compuestos sintéticos tóxicos. Es importante resaltar que todos nosotros utilizamos substancias químicas en la vida diaria, desde que amanece hasta que nos dormimos. Por ejemplo, la pasta de dientes contiene fluoruro,  lauril sulfato de sodio, fosfato de calcio, cloruro de estroncio y peróxido de hidrogeno solo para mencionar algunos. En consecuencia, tenemos contacto con estas substancias químicas cuando nos lavamos los dientes.

Los organismos vivos están generalmente expuestos a más de una substancia química a la vez (interacciones químicas). Estas combinaciones causan diferentes efectos a aquellos que resultarían de la exposición a una sola substancia. Las interacciones químicas son importantes para determinar los efectos de salud por exposición sin embargo, sus consecuencias mayormente no se conocen.  

La toxicología trata con las substancias químicas tanto naturales como  sintéticas y su relación con la producción de resultados anormales o resultados no deseados. La toxicología se enfoca en los síntomas, los métodos, los remedios y la detección del envenenamiento. El campo de la toxicología ambiental estudia las consecuencias de las substancias quimias industriales o agrícolas en la salud de los humanos y el medio ambiente. 

La toxicidad es la cantidad a la cual una substancia puede tener un resultado negativo. En el campo de la toxicología, el término “exposición” se discute mucho. Puede ser definido como al hecho de estar en contacto con algo y la habilidad de ese algo de ser absorbido por el cuerpo.  La exposición ambiental a la que potencialmente estamos expuestos incluye el agua contaminada, el suelo y el aire contaminados, los productos químicos de uso doméstico, el suelo del jardín y los desechos industriales.  Los efectos que resultan de la exposición a substancias toxicas pueden ser en crónicos (exposición a largo tiempo y los efectos tomas tiempo para desarrollarse) o agudos (exposición a corto tiempo y los efectos se manifiestan rápidamente). La cantidad, la duración y el tipo de la exposición determinaran el resultado de la toxicidad.

Para que una substancia química tenga un efecto, primero que nada tiene que entrar al cuerpo. Los organismos vivos pueden ingerir, inhalar o absorber por la piel las substancias químicas (Figura 1). Estas substancias químicas toxicas también se pueden mover dentro del cuerpo a través de la mucosa de la nariz, los ojos o el canal auditivo.  Todas estas se conocen como las vías de exposición.

La absorción es el mecanismo mediante el cual una substancia pasa a través del cuerpo y entra al cuerpo. Sin  embargo, antes de que la substancia sea adsorbida, la substancia deberá ser capaz de trasladarse dentro del cuerpo y ser procesada por el cuerpo. La biodisponibilidad describe el grado que una substancia química puede ser adsorbida por el sistema del organismo. Por ejemplo, para que la sal aumente la presión arterial en el cuerpo, primero debe ser ingerida de forma oral en grandes cantidades. Si una gran cantidad de sal se vuelca sobre la piel, no se puede transportar fácilmente dentro del cuerpo y causar un aumento en la presión arterial.

Después de que una substancia química es adsorbida, se distribuye por el cuerpo.  Típicamente, se distribuye a través de la corriente sanguínea a las células o a algún(os) lugar(es) de almacenamiento en particular. El lugar donde se almacena puede o no ser el lugar donde ocurre la toxicidad. Algunas veces, estos lugares donde se acumulan o almacenan las substancias químicas pueden servir como barreras de protección, pues los compuestos no se encuentran libres para desplazarse por el cuerpo. Las substancias adsorbidas también pueden sufrir  cambios metabólicos (biotransformación) en esos lugares. Finalmente, las substancias pueden salir del cuerpo, es decir, pueden ser excretadas (excreción) mediante el sudor, las lágrimas, la saliva, la leche materna, la bilis y las heces fecales.

Los efectos tóxicos que se manifiestan de las substancias químicas dependen de la forma en que entraron al cuerpo y de la cantidad (dosis) que el cuerpo adsorbió (Tabla 1).  Paracelsus, el padre de la Toxicología Moderna, dijo, “la dosis hace el veneno”. En otras palabras, las consecuencias de una substancia aumentan a medida que la cantidad de la substancia aumenta. Los científicos grafican la relación entre la dosis del toxico y los efectos en la salud en una curva dosis-respuesta (Figura 2).

Al mismo tiempo una substancia química puede tener efectos dañinos a un organismo y puede no tener efectos adversos en otros organismos (toxicología selectiva). Por ejemplo,  un antibiótico matar a la bacteria que causa la infección de estreptococos en la garganta pero no mata a la persona que se toma el antibiótico y tiene la infección. Las personas también responden a las substancias químicas en diferentes formas. Algunas personas pueden ser expuestas y no tener ningún efecto negativo mientras que otras personas pueden ser más sensibles a alguna substancia química y desarrollar efectos negativos por la exposición. No hay dos individuos que sean iguales; por lo tanto la respuesta a una dosis varía en consideración con la edad, el estilo de vida y la genética (variaciones biológicas). Pero, si no hay exposición a una substancia química entonces no hay ningún efecto.

Cuando un organismo es expuesto a substancias toxicas, presenta diversas fases de la toxicidad. La primera fase es la fase de exposición, cuando la substancia toxica puede entrar en contacto con un organismo por la boca (exposición oral), los pulmones (inhalación), o por la piel (dermal).  Después se presenta la fase de procesamiento, cundo la substancia toxica se transporta y almacena dentro del cuerpo. El grado en que se procesa varía de persona a persona. Por último, la fase de exposición describe los efectos que aparecen en el organismo (por ejemplo, lesiones o dolores de cabeza). Diferentes substancias causan diferentes síntomas. 

Los compuestos tóxicos cambian la función de las células en un organismo interfiriendo con los procesos normales. La reacción de un organismo a una substancia toxica se llama respuesta. Dentro de la toxicología, la respuesta se mide por los cambios que ocurren.  Por ejemplo, los cambios pueden variar y pasar de ser menores (por ejemplo dolor de cabeza) a severos (por ejemplo convulsiones)  a adversos (por ejemplo muerte). El tejido diana es el lugar en el cuerpo donde la substancia química causa los efectos adversos. Este lugar puede ser el órgano en su totalidad, un tejido, una célula o los genes. Un ejemplo es cuando el material genético cambia (mutación) debido a los efectos de una substancia tóxica.

Substancia

Dosis Tóxica

Alcohol

Un adulto de 100 libras que rápidamente consuma 9 o 10 bebidas regulares en menos de una hora. 

Sal

Un adulto de 220 libras necesitaría consumir 300 gramos de sal.

Plaguicidas (DDT)

Un gato que pese 5 kilogramos necesitaría consumir 60,000 cucarachas con DDT en un día.

Substancia Química Toxica (Dioxina)

Un adulto que pese 150 libras necesitaría ingerir 0 .07 miligramos. 

Botulina (Botox®)

Un adulto que pese 154 libras necesitaría 3,000 unidades (las inyecciones de Botox® son generalmente de 20-70 unidades por tratamiento para usos con propósito cosmético).

                                                       

Determinar el riesgo de exposición a una substancia química es extremadamente importante para los toxicólogos. El proceso que se utiliza para estimar el riesgo se llama evaluación del riesgo. La evaluación de riesgo es un análisis que utiliza información científica (por ejemplo, salud y el medio ambiente) para determina la probabilidad de que un evento ocurra y la magnitud de los efectos adversos durante un periodo de tiempo específico. Este proceso es utilizado por las agencias gubernamentales para determinar los niveles aceptables de substancias químicas, los riesgos de exposición a una población en un lugar contaminado, y los métodos de limpieza apropiados para salvaguardar la salud humana. El proceso de evaluación de riesgos consiste de cuatro pasos básicos:

  • Identificación del Peligro – ¿cuáles son los riesgos de salud ocasionados por la substancia química?
  • Evaluación de la Exposición – ¿cuál es la cantidad de la substancia química y cuantas personas fueron expuestas?
  • Evaluación Dosis-Respuesta – ¿cuáles son los problemas de salud asociados con la exposición?
  • Caracterización del Riesgo – ¿cuáles son los riesgos de salud ocasionados por la substancia química en la población expuesta?

 

Glosario

Absorción: mecanismo mediante el cual una substancia pasa a través de una barrera (por ejemplo cuando alfo pasa a través de la piel y entra al cuerpo.

Aguda: exposición a corto plazo donde los efectos ocurren rápidamente.

Biodisponibilidad: grado que una substancia química puede ser adsorbida por el sistema del organismo.

Biotransformación: substancia absorbida que pasa cambio metabólicos dentro del cuerpo.

Crónico: exposición a largo plazo que toma mucho tiempo para desarrollar los efectos.

Curva Dosis-Respuesta: relación entre la reacción toxica (respuesta) y los nivel de la exposición (dosis).

Dosis: cantidad que es actualmente absorbido en el cuerpo.

Evaluación de Riesgos: análisis que utiliza ecuaciones matemáticas e información científica (por ejemplo salud y el medio ambiente) para determinar la probabilidad de que un evento ocurra y la magnitud del efecto negativo a través de un tiempo específico.

Excreción: substancia que sale del cuerpo a través del sudor, las lágrimas, la saliva, la leche materna, la bilis y las heces fecales. 

Exposición: acto de estar en contacto con algo y la habilidad del cuerpo de poder asimilarlo. 

Fases de Exposición: primera fase de la toxicidad en donde una substancia tóxica se asimila por el sistema del organismo a través de la boca (oral), los pulmones (inhalación) o la piel (dermal). 

Fase de Expresión: última fase de la toxicidad donde se pueden apreciar los efectos que aparecen en el organismo (por ejemplo lesiones de la piel, dolores de cabeza, etc.).  Diferentes substancias causan diferentes síntomas. 

Fase de Procesamiento: segunda fase de las fases de toxicidad cuando una substancia toxica se transporta y almacena dentro del cuerpo.  El nivel al que se procesa una substancia en el  cuerpo varia de persono a persona. 

Fase de toxicidad: etapa que se desarrolla cuando un organismo está expuesto a una substancias toxica. 

Interacciones Químicas: las exposiciones ambientales muchas veces involucran exposiciones simultáneas a varios químicos a la vez en el aire, el agua y los alimentos. 

Respuesta: reacción de un organismo hacia una substancia toxica. 

Sintético: hecho por el hombre o artificial. 

Substancias Químicas Naturales: productos derivados de plantas o animales. 

Substancia Tóxica: substancias que cambian la función de células en un organismo a través de interferir con los procesos normales. 

Tejido diana: logar o tejido del cuerpo donde la substancia química causa el efecto negativo.  Puede ser un órgano completo, un tejido, una célula o los genes. 

Toxicidad: cantidad a la cual una substancia puede tener un resultado negativo.

Toxicología: disciplina que estudia las substancias químicas naturales o sintéticas y los resultados anormales o no deseados que estas substancias pueden producir. 

Toxicología Ambiental: estudia las consecuencias de las substancias quimias industriales o agrícolas en la salud de los humanos y el medio ambiente. 

Toxicología Selectiva: cuando una substancia puede producir efectos negativos en algunos organismos mientras que otros organismos no son dañados. 

Variabilidad biológica: respuesta a la dosis considerando la edad, estilo de vida y la genética.

Vías de exposición: vías de entrada al cuerpo como es la mucosa de la nariz, los ojos o los oídos.