TOXICOLOGIA AMBIENTAL

La toxicología estudia los mecanismos de ingreso, transformación y excreción de los tóxicos, así como el estudio de los mecanismos a nivel molecular y celular de los procesos de producción de daños y de desintoxicación

La toxicología ambiental estudia los daños causados al organismo por la exposición a los tóxicos que se encuentran en el medio ambiente

Su objetivo es evaluar los impactos que producen en la salud publica la exposición de la población a los tóxicos ambientales presentes en un sitio contaminado

Cuando el tóxico llega al organismo, dependiendo de la vía de exposición, entra en contacto con las superficies epiteliales del tracto digestivo, del aparato respiratorio o de la piel.

Cuando cruza esas membranas y alcanza el torrente sanguíneo, se considera que el tóxico penetró al organismo.

La sangre lo transporta a los distintos órganos y en uno o en varios de ellos puede llegar a causar un daño permanente

DEFINICIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS

Toxico: Es un xenobiotico que produce efectos adversos en los organismos vivos

Xenobiotico: es cualquier substancia que no ha sido producida por la biota, tales como los productos industriales, drogas terapéuticas, aditivos de alimentos, compuestos inorgánicos etc.

Exposición: Es el contacto de una población o individuo con un agente químico o físico.

Blanco: parte del organismo que recibe el impacto toxico y presenta la respuesta biológica correspondiente a la exposición.

También se usa para designar al individuo o población expuesta a tóxicos en un sitio determinado

Ruta de Exposición Es el camino que sigue un agente

químico en el ambiente desde el lugar donde se emite hasta que llega a establecer contacto con la población o individuo expuesto.

Consiste de cuatro elementos: Fuentes y mecanismos de emisión de

tóxicos Medio de retención y transporte Punto de contacto potencial entre el

medio contaminado y los individuos Vía de ingreso al organismo

Vía de exposición Es el mecanismo por medio del cual

el tóxico entra en el organismo. Para el propósito de la toxicología

ambiental, se consideran de importancia la ingestión, la respiración el contacto cutáneo

Tiempo de exposición • Exposiciones crónicas.- Son las

exposiciones que duran entre 10% y el 100% del período de vida. Para el caso del hombre entre 7 y 70 años

• Exposiciones subcrónicas.- Son exposiciones de corta duración, menores que el 10% del período vital

• Exposiciones agudas.- Son exposiciones de un día o menos y que suceden en un solo evento

Efecto tóxico o respuesta tóxica, cualquier desviación del funcionamiento normal del organismo que ha sido producida por la exposición a substancias tóxicas.

Sólo se consideran como desviaciones significativas los cambios irreversibles o los cambios que permanecen por un período prolongado después de que la exposición ha cesado.

El tipo de efecto tóxico que produce una substancia sirve para hacer una clasificación muy general, pero que es muy útil. Los tóxicos se clasifican en :

• cancerígenos • no-cancerígenos • tóxicos para el desarrollo

Dosis La dosis de exposición está definida por la

cantidad de substancia a la que se expone el organismo y el tiempo durante el que estuvo expuesto.

La dosis determina el tipo y magnitud de la respuesta biológica y éste es un concepto

central de la toxicología. El efecto adverso o daño es una función

de la dosis y de las condiciones de exposición

(vía de ingreso, duración y frecuencia de las exposiciones, tasa de contacto con el medio

contaminado, etc.).

Susceptibilidad individual es la variabilidad de la respuesta

biológica en función de la susceptibilidad de cada

organismo Para acomodar esa variabilidad, lo que

hace la toxicología ambiental es evaluar riesgos o sea; determina la probabilidad de que se desarrolle un daño cuando se está expuesto a una dosis determinada durante un período especificado

Suposiciones básicas:

Especies similares presentan respuestas similares

La respuesta está determinada por la concentración del tóxico en el blanco

La concentración que determina la respuesta tóxica es la que se presenta en el tejido blanco (mg de substancia/ml de sangre) y no la que se encuentra en el medio contaminado.

La sangre está en equilibrio con todos los tejidos

La concentración del tóxico dentro del organismo cambia con el tiempo Tan pronto entra un tóxico al organismo, se inicia el proceso de eliminarlo, por lo que su

concentración disminuirá con el tiempo. La variación de la concentración del tóxico

con el tiempo la estudia la toxicocinética El período y frecuencia de la

exposición determina el tipo de efecto

CUANTIFICACIÓN DE TÓXICOS EN EL ORGANISMO

Si se desea estudiar cuantitativamente el efecto de los tóxicos ambientales en

la salud del hombre es necesario poder estimar la cantidad de tóxico que realmente entró al organismo, estudiar las transformaciones que le hace el metabolismo y las concentraciones en las que se encuentran las especies tóxicas en los distintos órganos del cuerpo.

ESTIMACION DE LA CONCENTRACION

La estimación de la concentración de las especies tóxicas en los medios corporales se puede hacer de dos formas

Muestreo biológico o dosimetría interna consiste en la determinación cuantitativa de la concentración del tóxico o sus metabolitos en uno o más medios corporales del organismo expuesto.

El diseño del muestreo biológico consiste en seleccionar el medio biológico que se va a

muestrear, la especie química que se deberá analizar y el tiempo al que se deberá tomar la muestra. Es necesario asegurarse que las condiciones de muestreo sean las que proporcionen observaciones de valores representativos del nivel del tóxico en el organismo.

Factores principales que se consideran al diseñar el muestreo

Tiempo de Exposición Movilidad y metabolismo Facilidad de muestreoLos medios más comúnmente analizados

son la orina, la sangre y el cabello.

Orina En este medio se encuentran los xenobióticos y/o sus productos de excreción que sean solubles en agua

Sangre la sangre se supone que está en equilibrio con todos los órganos del cuerpo y, por lo tanto, es el medio que mejor refleja la exposición de los diferentes órganos en un momento dado

Cabello La mayoría de los compuestos que se incorporan al cabello son los que tienen afinidad por los grupos sulfhidrilo de la queratina

El cabello crece lentamente, así que su muestreo no es adecuado para evaluar exposiciones recientes

Otros medios Se pueden seleccionar otros medios biológicos

para tomar muestras, tales como, aire exhalado (v.g. en la determinación de alcohol

etílico), células exfoliadas de la piel, uñas, sudor, saliva, hueso y leche materna. El

análisis de leche materna se utiliza principalmente

para estimar exposiciones de infantes, más que para estimar concentraciones corporales en la

madre.

BIOMARCADORES Los marcadores biológicos o

biomarcadores son los cambios medibles, ya sean estos

bioquímicos, fisiológicos o morfológicos, que se asocian a la exposición a un tóxico.

Los biomarcadores se utilizan para: • detectar la presencia de una

exposición • determinar las consecuencias

biológicas de la exposición • detectar los estados iniciales e

intermedios de un proceso patológico • identificar a los individuos sensibles

de una población • fundamentar la decisión de intervenir,

tanto a nivel individual como ambiental

TIPOS DE BIOMARCADORES

Marcadores internos de dosis Indican que el tóxico ha entrado al organismo

Marcadores de dosis biológicamente efectivas Indican que el tóxico ya ha producido daños en el organismo

Marcadores de respuesta biológica Representan estados avanzados

del proceso de daño.

Marcadores de enfermedades Son manifestaciones preclínicas o

tempranas de enfermedades, representan el último paso

antes de que se establezca la enfermedad que produce la exposición.

Marcadores de susceptibilidad Se utilizan para identificar a los

individuos más susceptibles a daños en una población

TOXICODINÁMICA El proceso de transporte y

transformaciones que experimenta el tóxico desde la superficie epitelial de contacto hasta llegar a los órganos en los que se almacenan y en los que causa lesiones es muy complejo. Por conveniencia, para facilitar su estudio se considera que consta de cuatro pasos: Absorción, Distribución, Metabolismo y Excreción.

El proceso se conoce por sus siglas ADME

ADME Las rutas que sigue un tóxico en el organismo

ABSORCIÓN Es el proceso por medio del cual éste

atraviesa membranas y capas de células hasta llegar al torrente sanguíneo.

El mecanismo de ingreso del tóxico al organismo usa los mismos mecanismos de transporte diseñados para movilizar

compuestos de estructura similar

Los principales mecanismos de transporte son los siguientes:

• difusión simple. Depende de la existencia de un gradiente positivo de concentración

(entre el medio contaminado y la sangre). El transporte activo, la endocitosis o la

difusión mediada por un transportador son los mecanismos por los cuales se difunden los

compuestos de peso molecular grande (sean polares o liposolubles) y los que se

transportan en contra del gradiente de concentración

INGESTIÓN

Cuando el tóxico se ingiere, entra al Tracto Gastro Intestinal (TGI), la mayor cantidad se absorbe en el estómago y en los intestinos aunque también puede haber absorción en

cualquier lugar del TGI, incluyendo las absorciones sublingual y rectal.

La absorción de los xenobióticos usa los mismos mecanismos que tiene el TGI para absorber los nutrimentos. Por ejemplo, el plomo se absorbe en el intestino usando el sistema de transporte del calcio

Para que un compuesto ingerido pueda alcanzar la circulación general, accesar el resto del organismo y tener la posibilidad de causar un daño, debe primero ser capaz de resistir:

• la acción de las enzimas digestivas, • el pH del estómago, • la biodegradación por la flora

intestinal. • la biotransformación por las enzimas

hepáticas

INHALACIÓN

Es la vía de exposición a gases, vapores de líquidos volátiles, aerosoles y partículas suspendidas en el aire.

Los sitios de absorción son la nariz y los pulmones

ABSORCIÓN CUTÁNEA La permeabilidad a través de la piel es muy baja debido a que está formada, por

varias capas, algunas de ellas muy gruesas, y con muy escasa irrigación sanguínea.

Para que una substancia se absorba por la piel debe difundirse a través del estrato córneo y las

demás capas de la epidermis, antes de contactar los vasos capilares sanguíneos y linfáticos de

la dermis y pasar al torrente sanguíneo. El transporte a través de la piel es por difusión simple ya que este órgano no cuenta con mecanismos de transporte activo.

DISTRIBUCIÓN

Se entiende por distribución de un tóxico su localización y concentración en los diferentes tejidos

La distribución depende de: • del flujo sanguíneo, • la velocidad de difusión en las

interfaces sangre-tejido, la cual depende del coeficiente de partición,

• la permeabilidad de la membrana y • de la afinidad del tejido por el

compuesto

EXCRECIÓN La concentración de un tóxico distribuido

se puede disminuir por excreción. Todas las

secreciones corporales pueden excretar compuestos químicos, pero las tres principales vías

son la orina, las heces y el aire exhalado. La excreción de xenobióticos utiliza los

mismos mecanismos que tiene el organismo para excretar los desechos metabólicos endógenos

METABOLISMO

Para reducir la posibilidad de que una substancia produzca una respuesta tóxica, se debe de disminuir la cantidad de substancia que llega en forma activa al tejido blanco, así como disminuir el tiempo de permanencia de ésta en su sitio de acción.

Lo anterior se logra disminuyendo la difusibilidad del tóxico e incrementando la velocidad de excreción, ambos fenómenos se producen cuando se incrementa la polaridad del xenobiótico.

BIOTRANSFORMACION

Al conjunto de caminos metabólicos por medio de los cuales los tejidos incrementan la polaridad de un tóxico se le denomina BIOTRANSFORMACION. Podemos decir que la biotransformación de un tóxico consiste fundamentalmente en convertir un xenobiótico no polar en un compuesto soluble en agua.

Este es el mecanismo más común que usan

los organismos para eliminar los tóxicos ambientales.

Bioactivación Es el conjunto de reacciones

metabólicas que incrementan la toxicidad de los

xenobióticos, o sea que los metabolitos resultantes de la biotransformación de la substancia absorbida son más tóxicos que el compuesto original

RESPUESTA TÓXICA

Es cualquier cambio que produce unalesión celular permanente.Otra forma de expresar lo anterior es la

siguiente: la toxicidad es la interrupción de la homeostasis de una célula que lleva a una alteración en estado morfológico o muerte.

RELACION DOSIS-RESPUESTA

Es la correspondencia entre la cantidad de tóxico y la magnitud del efecto

Lo que se denomina efecto o respuesta tóxica es un cambio orgánico permanente que debe de poder ser medido en el componente bajo estudio y tener un valor de cero cuando la dosis es cero.. La medición puede hacerse a diferentes niveles; molecular, celular, órgano, organismo, pero independientemente del nivel, el efecto debe ser medible.

CURVA DOSIS-RESPUESTALa curva dosis-respuesta relaciona, para un efecto asociado con un compuesto,el % de población afectada frente a la dosis aplicada

LD50 es la dosis letal de un compuesto que mata al 50% de los organismos en condiciones específicas. LC50 es la concentración letal de un compuesto en aire o agua que mata al 50% de los organismos estudiados en condiciones específicas.

Se expresan en peso del compuesto por unidad de peso corporal.El tóxico puede ser ingerido por vía oral (LD50 oral), aplicado en la piel (LD50 dermica), o administrado en forma de vapor (LD50 inhalatoria).

TRABAJO - Analiza las formas en las que se

presentan los contaminantes. Analiza casos de estudios cuantitativos

sobre el efecto de los tóxicos ambientales en la salud del hombre