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“Consideraciones toxicológicas sobre los contaminantes ambientales”
Maestría de Ciencias AmbientalesFacultad de Ciencias Exactas y Naturales
Dra. Susana GarcíaBuenos Aires, Argentina
Referencias bibliográficas
Repetto Manue,l “Toxicología Fundamental”, 3ra. Edición, Ediciones Díaz de Santos SA, Madrid, 1997
Gutierrez JH, Romieu I, Corey G, Fortoul T, “Contaminación del aire; Riesgos para la salud”, El Manual Moderno, México DF, 1997
Toxicidad
Capacidad para producir daño a un organismo vivo, en relación con la cantidad o dosis de sustancia administrada o absorbida, la vía de administración y su distribución en el tiempo (dosis única o repetidas), tipo y severidad del daño, tiempo necesario para producir éste, la naturaleza del organismo afectado y otras condiciones intervinientes.
Regla de Habers (1924)Efecto = f (concentración x tiempo)
Toxicidad Aguda
Capacidad de una sustancia para producir efectos adversos dentro de un corto plazo de tiempo (usualmente hasta 14 días) después de la administración de una dosis única (o una exposición dada) o tras dosis o exposiciones múltiples en 24 horas.
Toxicidad Crónica
Capacidad de una sustancia para producir efectos adversos consecuentes a una exposición prolongada (semanas, meses o años). Los efectos pueden aparecer durante la exposición o después de interrumpida.
Toxicidad Subcrónica
1. Efectos adversos ocasionados por administración o exposición repetida de una sustancia durante un corto período de tiempo, usualmente el 10 % de la vida (al menos 90 días en animales).
2. Capacidad de una sustancia para producir efectos adversos consecuentes a una exposición subcrónica.
RANGOS DE TOXICIDAD (*)
Rango deToxicidad
Denominaciónusual
Vía OralDosis única,
rataDL50 (g/kg)
Vía cutáneaDosis única,
conejoDL50 (g/kg)
Inhalaciónvapor 4 hs.
Ratas,CL50 (ppm)
Posible dosis letalhombre
1 Extremadamentetóxico
< 0,001 < 0,005 10 1 gota, 1 grano
2 Altamentetóxico
0,001 –0,05 0,005 –0,05 10 – 100 1 cucharita (4 ml)
3 Moderadamentetóxico
0,05 – 0,5 0,05 – 0,35 100 – 1000 30 g
4 Ligeramentetóxico
0,5 – 5 0,35 – 3 1000 – 10000 250 g
5 Prácticamenteno tóxico
5 – 15 3 – 25 10000–100000 1 litro
6 Relativamenteinocuo
> 25 > 25 > 100000 > 1 litro
Deichman WB y Gerarde HW. Toxicology of drugs and chemicals. NY. Academic Press. 1969(*) Se refiere exclusivamente a toxicidad aguda.
Marco conceptual para la evaluación de laexposición humana a contaminantes ambientales
Aire
Piel
Agua Suelo
Medios de las fuentes de exposición
Transporte y destino
Vías de
entradaIngestión
Dosis interna
Dosis biológicamente efectiva
Efectos adversos para la salud
APLICACIONES
Epidemiología ambiental
Evaluación del riesgo
Diagnóstico deenfermedades y
tratamiento
Manejo del riesgo
Alimentos
Modificado de Marta Vacchino
Exposición
Inhalación
Exposición
Es el contacto de un agente químico, físico o biológico, con los límites exteriores de un organismo, a una concentración determinada y durante un intervalo de tiempo.
Situación en la cual una sustancia puede incidir, por cualquier vía, sobre una población, organismo, órgano, tejido o célula diana.
Exposición
Concentración, cantidad o intensidad de un determinado agente físico, químico o biológico, que incide sobre una población, organismo, órgano o célula diana. Usualmente se expresa en términos cuantitativos de concentración, duración y frecuencia (para agentes químicos y microbiológicos) o de intensidad (para agentes físicos).
Concentración de una Sustancia
Cantidad de la sustancia expresada en peso o en moles (S), por unidad de peso o volumen del medio en que se encuentra: S/kg; S/L; S/m3; ppm; ppb; de aire, agua, alimento, tejidos o fluidos de un intoxicado. Por ej.: Umbral odorífero del Acrylonitrile
40.4 mg/m3 = 18.6 ppm
También puede expresarse en porcentaje: % p/p o % p/v
Concentración de una SustanciaConcentración efectiva (CE): Proporción de una
sustancia en un medio que causa un determinado efecto en un sistema dado. La CE-50 es la concentración que causa el 50 % del efecto máximo.
Concentración letal (CL): Proporción de una sustancia tóxica en un medio, que causa la muerte después de un cierto período de exposición.
Concentración Letal Mínima: La más baja que se sepa produce la muerte
Concentración Tóxica Mínima: La más baja que se sepa produce un efecto tóxico.
Concentración de una SustanciaVALOR LÍMITE UMBRAL (TLV, Threshold
limit value): Concentración que no debe sobrepasar en ningún momento un agente físico o químico durante la exposición en el trabajo (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, ACGIH, 1993). Incluye: CONCENTRACIÓN MEDIA PONDERADA EN EL
TIEMPO (TLV-TWA) VALOR TECHO (Ceiling) (TLV-C) LIMITES PARA CORTOS PERÍODOS DE TIEMPO /
15 minutos (TLV-STEL)
Concentración de una Sustancia
TLV-TWA (concentración media ponderada en el tiempo): Es la concentración ambiental media establecida como límite para una jornada normal de trabajo de 8 horas y una semana laboral de 40 horas, al que pueden estar expuestos casi todos los trabajadores repetidamente día tras día, sin manifestar efectos adversos.
Concentración de una Sustancia
TLV-C (valor techo): Concentración ambiental que no debe ser excedida aunque sea por un instante.
TLV-STEL: Es la concentración ambiental media establecida como límite para períodos de tiempo de 15 minutos. No podrá repetirse más de 4 veces al día con intervalos de 60 minutos como mínimo.
Concentración de una Sustancia
MÁXIMA CONCENTRACIÓN ADMISIBLE, ACEPTABLE O PERMISIBLE (MAC): Concentración que si es inhalada diariamente (en el caso de personas que trabajan 8 horas, cinco días a la semana, o durante 24 horas en caso de la población general), y que según los conocimientos actuales no parecen inducir daño apreciable ni durante la vida laboral, ni posteriormente, ni en siguientes generaciones. (URSS).
Concentración de una Sustancia
INGESTA DIARIA ADMISIBLE ( IDA ): Máxima cantidad total de una sustancia (contaminante, aditivo, residuo, etc.) que, según los conocimientos actuales, puede ingerirse diariamente sin que se produzcan efectos tóxicos a largo plazo.
Dosis de una sustancia
DOSIS: Cantidad de la sustancia administrada o absorbida (dosis interna) a un individuo en proporción a su peso o volumen corporal, ordinariamente en 24 hs. Se suele expresar en mg/kg.
BIODISPONIBILIDAD: Proporción de la dosis que una sustancia absorbida por cualquier vía alcanza en la circulación sistémica.
Dosis de una sustancia
DOSIS BIOLÓGICAMENTE EFECTIVA: Es la cantidad de un contaminante o de sus metabolitos, que ha interactuado con un tejido blanco en un período determinado y que ha sido capaz de alterar su función.
Los marcadores biológicos (plomo en sangre, aductos de DNA, etc.) se han considerado como los indicadores más cercanos a la dosis biológicamente efectiva.
Biomarcadores
Expresión numérica de un parámetro biológico en relación con la incidencia de un xenobiótico sobre la salud del individuo.
Parámetros utilizados para poner de manifiesto la absorción o acumulación de un xenobiótico por un ser vivo. Pueden servir para valorar el grado de afectación.
Biomarcadores
De Exposición: Indicadores Biológicos de Exposición (IBE)
De EfectoDe Susceptibilidad
Valores límites biológicos (BLV O BTL): son los IBE establecidos por la regulación.
Biomarcadores
QUÍMICO: Concentración del tóxico o sus metabolitos.
BIOQUÍMICO: Modificación de parámetros bioquímicos fisiológicos.
FUNCIONAL: Alteración objetiva de funciones fisiológicas.
HISTOLÓGICO: Lesión tisular.
Dosis de una sustancia
DOSIS EFECTIVA (DE): Dosis de una sustancia que origina un efecto definido en un sistema dado. La DE-50 es la dosis que causa el 50 % del efecto máximo.
DOSIS TÓXICA: Proporción de una sustancia que produce intoxicación sin que llegue a ser letal
Dosis de una sustanciaDOSIS LETAL MEDIA (DL50). Dosis
calculada estadísticamente, de un agente químico o físico, que se espera que mate al 50 % de los organismos de una población bajo un conjunto de condiciones definidas.
DOSIS LETAL MÍNIMA (DLmin): la menor cantidad de sustancia que introducida en el organismo produce la muerte a algún animal de experimentación bajo un conjunto de condiciones definidas.
DL50 oral aproximada en ratas para sustancias bien conocidas
Sustancia DL50 (mg/kg)
29.700
14.000 2.0001.000
192113
857
6.42.5
SacarosaEtanolVitamina AAspirinaCafeínaDDTNitrito de sodioAflatoxina B1Cianuro de sodio
Estricnina
Dosis de una sustancia
DOSIS MÁXIMA TOLERABLE (MTD en inglés): Cantidad máxima de una sustancia que introducida en el organismo no mata a los animales de experimentación.
Dosis de una sustancia
NIVEL SIN EFECTO OBSERVABLE (NOEL o NOAEL): La mayor concentración o cantidad de una sustancia, hallada experimentalmente o por observación, que no causa alteraciones en la morfología, capacidad funcional, crecimiento, desarrollo o duración de la vida de los organismos diana, distinguibles de los observados en organismos normales (control) de la misma especie y cepa, bajo condiciones idénticas a las de exposición.
Dosis de una sustancia
MINIMO NIVEL CON EFECTO OBSERVABLE (LOAEL): Es la menor concentración o cantidad de una sustancias, hallada experimentalmente o por observación, que causa un efecto crítico.
Factor Tiempo
Tiempo de latencia: plazo que media entre la administración de un xenobiótico (X) y la manifestación del efecto.
Tiempo letal 50 (TL50): plazo que media entre la administración del X y la muerte del 50 % de los individuos experimentados.
Tiempo de aparición del efecto máximoTiempo de desaparición de efecto
Relación entre la exposición a Humo de Tabaco del Fumador Activo y Pasivo
Constituyentes del Humo Fumador(26 cig./día)
Fumador pasivo(8hs./día)
DosisF/FP
Fase gaseosa
CO (mg) 40 - 400 14,4 - 96 2,7 - 4,2
Nitrosaminas volátiles (g) 0,05 - 1 0,03 - 0,4 1,5 – 2,5
Benceno (g) 200 – 1.200 40 - 400 3 – 5
Fase sólida
Partículas (mg) 75 - 300 0,24 – 0,4 1.200 – 3.000
Nicotina (mg) 7,5 - 300 0,08 – 0,4 75 – 90
Benzo(a)pireno (g) 0,15 – 0,75 0,001 – 0,011 75 – 150
Nitrosaminas específicas (g) 4,5 - 45 0,002 - 0,010 2,300 – 4500F: Fumador FP: Fumador pasivo
Scherer G. I nt. Arch. Occup. Env. Health, 62, 459- 466, 1990(en Benjamín Alvarez C. “El medio ambiente interior y la enfermedad cardiovascular”)
Efecto tóxico de una sustancia
EFECTO CUANTAL: Condición que puede expresarse solamente como que “ocurre” o “no ocurre” (muerte o tumor)
EFECTO LATENTE: Aún no manifestadoEFECTO POBLACIONAL: Número de
casos (absoluto o relativo) ocurridos en un grupo de individuos expuestos.
Efecto tóxico de una sustancia
EFECTO LOCAL: que ocurre en el lugar del cuerpo expuesto al agente tóxico.
EFECTO SISTÉMICO: De carácter generalizado o que ocurre en distinto lugar de aquel por el que el agente penetró en el cuerpo. Requiere la absorción y distribución del tóxico por el cuerpo.
Efecto tóxico de una sustancia
EFECTO RETARDADO: Cambios aparecidos un tiempo después de terminada la exposición a un tóxico
EFECTO SUBCLÍNICO: Cambio biológico consecuente con la exposición a un agente patógeno antes de que aparezcan los síntomas de la enfermedad.
Representación de relación dosis-efecto y dosis- respuesta
Representación de relación dosis-efecto Representación de relación dosis-respuesta
Efe
cto
Dosis
Por
cent
aje
de in
divi
duos
S
ensi
bles
R
esis
tent
es
Dosis
Efecto tóxico de una sustancia
EFECTO SUBAGUDO: Cambio biológico resultante de la exposición continua o repetida a lo largo de 21 días.
EFECTO SUBCRÓNICO: Cambio biológico resultante de una exposición durante el 10 % del período de vida del organismo estudiado (estimado en experimentación animal: 90 días para ratas)
Efecto tóxico de una sustancia
MUTAGÉNESIS: Introducción de cambios heredados (mutaciones) del genotipo de una célula como consecuencia de alteración o de pérdida de genes o de cromosomas (o de parte de ellos).
Contaminantes Químicos del Aire y Efectos en la Salud
CONTAMINANTE EFECTO AGUDO EFECTO CRÓNICO EFECTO DIFERIDO
CO Cefalea, fatiga,náuseas
Cardiopulmonar ---------------
SO2 Irritación Funciónpulmonar
---------------
HTA Cefalea Infeccionesrespiratorias
Cáncer
COVs Cefalea, fatiga,irritación
AlteracionesSNC
Cáncer
Partículas Irritación,náuseas
Cardiovascular Cáncer,mutagénesis
Pesticidas Irritación,náuseas
Funciónpulmonar
Cáncer,genotoxicidad
Peligro, Riesgo, Seguridad
PELIGRO: Posibilidad de que un agente produzca efectos dañinos, a causa de sus propiedades específicas y a las circunstancias y grado de la exposición.
RIESGO: Probabilidad de que se produzcan efectos adversos o daños por exposición a un agente tóxico, a causa de las propiedades inherentes del mismo y a las circunstancias o grados de la exposición.
SEGURIDAD: Inversa del riesgo: Práctica certeza de que, en condiciones definidas, no se derivará daño de un peligro.
ESTERES DEL ÁCIDO FTÁLICO. Efectos críticos, valor NOAEL, máxima migración desde el PVC blando, dosis ingerida estimada, margen de seguridad
EAF
Efecto crítico ValorNOAEL
µg/kg/día
Emisión máximadesde PVC
µg/10 cm2/3 h
Dosisingerida
µg/kg/día
Margen deseguridad
DEHP Daño testicular 3.700 1.600 200 19
DINPAumento de peso del hígado
y del riñón15.000 1.600 200 75
DNOPCambios microscópicos en
hígado y tiroides37.000 750 95 380
DIDP Aumento de peso del hígado 25.000 140 17.5 1.420
BBPDisminución de laconcentración deespermatozoides
20.000 7.5 0.95 20.000
DBPDisminución del peso de las
crías52.000
(LOAEL)3.5 0.40 26.000
Comité Científico de Toxicología, Ecotoxicología y Medio Ambiente de la Unión Europea, Sexta Reunión Plenaria, Bruselas, noviembre de 1998
ESTERES DEL ÁCIDO FTÁLICO. Valores NOAEL, ingestas diarias tolerables y valores guías para EAF en juguetes
EAFValor NOAEL
µ g/kg/día
Ingesta diariatolerableµ g/kg/día
Valor guía (1)µ g/10 cm2 y 3 h / 8 kg
DEHP 3.700 37 300DINP 15.000 150 1.200DNOP 37.000 370 3.000DIDP 25.000 250 2.000BBP 20.000 200 1.600DBP 52.000 (LOAEL) 100 800
Comité Científico de Toxicología, Ecotoxicología y Medio Ambiente de la Unión Europea, Sexta Reunión Plenaria, Bruselas, noviembre de 1998
Criterios o pautas: ¿qué son?
Son recomendaciones generales sobre los niveles de exposición a los contaminantes, para reducir los riesgos asociados.
Se establece a partir de una relación cuantitativa entre exposición y riesgo o magnitud de efecto indeseable en circunstancias específicas definidas por variables del ambiente o del órgano o población blanco.
Criterios o pautas: ¿qué son?
Indican niveles combinados con tiempos de exposición para los cuáles no se esperan efectos adversos respecto a resultados no carcinogénicos.
La observación de los criterios no garantiza la exclusión absoluta de efectos indeseables (población susceptible, exposición combinada a varias sustancias o a la misma por múltiples vías).
Criterios o pautas: ¿qué son?
Representan el mejor criterio científico actual, pero requieren revisiones periódicas.
Se establecen para sustancias individuales, no para mezclas (excepto SO2 y PST).
No diferencian entre exposición en interiores y en el ambiente general.
No se aplican a concentraciones muy altas en períodos cortos (accidentes químicos)
Criterios o pautas ¿para qué?
Proporcionan información y orientación: para la protección de la salud pública,y la
reducción o eliminación de los contaminantes peligrosos.
para la toma de decisiones (normas). para planificación regional y comunitaria para profesionales de la salud para orientar medidas de control alrededor
de fuentes puntuales
Normas de calidad de aire
Son las concentraciones máximas permisibles de los contaminantes en la atmósfera durante un período definido.
Son valores límite diseñados con un margen de protección de los riesgos.
Son de cumplimiento obligatorio en los países.
Criterios OMS para la identificación y selección de los contaminantes de mayor importancia ambiental y sanitaria
Gravedad y frecuencia de efectos adversos (especialmente los irreversibles)
Ubicuidad y abundancia del contaminanteTransformaciones ambientales o
alteraciones metabólicas que aumenten la toxicidad de la sustancia
Persistencia en el ambiente y bioacumulación del contaminante o sus metabolitos
Tamaño de la población expuesta y grupos de riesgo
Contaminantes atmosféricos con evaluaciones
AcrilonitriloBencenoDisulfuro de carbono1,2-DicloroetanoFormaldehidoHAP (porción
carcinogénica)EstirenoTetracloroetilenoToluenoTricloroetilenoCloruro de vinilo
Arsénico CadmioMercurio CromoPlomo ManganesoNíquel VanadioAsbesto RadónMonóxido de carbonoSulfuro de hidrógenoÓxidos de nitrogeno Óxidos de azufreOxidantes FQ (ozono)Material particulado
Criterios para establecer valores guía
Seguridad absoluta: implica conocimiento detallado de las relaciones dosis-respuesta en los individuos respecto a todas las fuentes, los tipos de efectos por contaminantes individuales y mezclas, significancia de las interacciones, valores “umbral”, variaciones de sensibilidad de las poblaciones expuestas.
Criterios para establecer valores guía
Riesgo aceptable:
frecuentemente los datos son escasos y las relaciones cuantitativas inciertas.
Consenso y criterio científico
Criterios comunes para los contaminantes
FuentesNiveles Vías de exposición
Para la mayoría de las sustancias falta información sobre la exposición total en humanos (todas las vías).
Criterios específicos para evaluar efectos (no cáncer)
Definir el “nivel más bajo de efectos adversos observados” (LOAEL). No se usa el “nivel sin efectos observados” (NOAEL) por la escasa disponibilidad de información.
Para efectos irritantes y sensoriales en humanos se recomienda determinar el NOAEL.
Criterios para la selección del NOAEL
Definición de “efecto adverso”:
“cualquier efecto que produzca incapacidad funcional, lesiones patológicas, o ambas anomalías, que puedan afectar el desempeño del organismo o que contribuyan a la reducción en la habilidad para responder a un reto adicional”.
Criterios para la selección de factores de protección
efectos no detectados en poblaciones susceptibles (edad, sexo, actividad, enfermedades de base o factores desconocidos)
efectos sinérgicos de exposiciones múltiples validez de los datos existentes extrapolación de observaciones en animales o
poblaciones pequeñas, naturaleza y reversibilidad del efecto, metabolismo y acumulación del contaminante.
Criterios para la selección de tiempos promedio
Interacción entre concentración y tiempo de exposición
Se recomienda cuando existen efectos agudos
Los valores guías sin tiempos promedio se establecen para sustancias con efectos a largo plazo o bioacumulables