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Este es un estracto de un libro de toxicologia ambiental
Tipo: Apuntes
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“Año del Bicentenario, de la consolidación de nuestra independencia, y la de la conmemoración de las heroicas batallas de Junín y Ayacucho”
La toxicología es una rama de la ciencia de la salud que se encarga de estudiar los efectos producidos por sustancias químicas en los organismos vivos. El cual por medio de su estudio se puede expender la “valoración de riesgo”, con la finalidad de analizar la probabilidad de posibles consecuencias de daño o de algún evento que sea resultado de la exposición a determinados riesgos. En términos más generales la toxicología ambiental estudia las consecuencias de un organismo al ser expuesto a tóxicos que se encuentran en el medio ambiental, hecha esta consideración medidos principal en evaluar los impactos que producen en la salud publica la exposición de tóxicos presentes en un sitio contaminado.
1.1.1 Toxico Cualquier agente que provoque una respuesta adversa en un sistema biológico. Estos agentes pueden ser formas que dependan de las siguientes características: Energía (calor, radiación, etc.), toxinas, productos sintéticos como medicamentos y plaguicidas. 1.1.2 Toxicidad Capacidad de una sustancia para causar efectos adversos en un ser vivo. En donde se considera la “dosis letal media (DL 50)”, el cual hace referencia a la exposición de una sustancia que al ser probada en una población mata al 50% de ella. 1.1.3 Dosis Toxica Cantidad de sustancia, que, al ser administrada a un organismo, cau8sa efectos adversos, esta cantidad de toxico no es letal, pero es suficiente para generar un daño considerable a nivel de los tejidos u órganos blanco. 1.1.4 Dosis Letal Media (DL 50) A diferencia de la anterior definición la DL 50 hacer referencia a la cantidad de una sustancia que al ser aplicada a una población de organismos, causando daños en ellos y la muerte del 50% de la población en un periodo determinado. Es considerado un parámetro toxicológico. 1.1.5 Efectos Tóxicos: Cambios indeseables de naturaleza metabólica o bioquímica, que sufre un organismo a causa de una exposición de una o varias dosis. 1.1.6 Espectro de la dosis toxica Es la relación de una sustancia química con la cantidad suministrada, se afirma lo siguiente porque cada sustancia química puede llegar a ser mortal o producir lesiones en el cuerpo dependiendo de la dosis que se aplique al organismo vivo. Esta afirmación pronunciada anteriormente viene a correlacionarse con Paracelso, el cual dijo, “Todas las sustancias son tóxicas, solo la dosis determina si es tóxica o no”.
1.1.7 Clasificación de los agentes tóxicos A finde entender la diversa clasificación que se da a los agentes tóxicos, de manera resumida se presenta que estos pueden clasificarse según su origen, toxina (proveniente generalmente de formación natural) o toxico (creado por la intervención del hombre); también por el estado físico que presenten (los tres estados fundamentales de la materia); las etiquetas que presenten, explosivo, inflamable, oxidante; información química de sus propiedades, etc. De manera que tales especificaciones proporcionan información para propósitos de control. 1.1.8 Toxicidad Aguda vs. Crónica a) Toxicidad Aguda: Se refiere a la exposición de un agente toxico durante un periodo corto de tiempo, en un periodo menor de 24 horas, en donde sus efectos se presentan de manera inmediata después de su exposición. b) Toxicidad Crónica: Se refiere la exposición prolongada a bajas dosis de una sustancia química en un largo periodo de tiempo (meses o años), en donde sus efectos se desarrollan a largo plazo por pequeñas dosis. 1.1.9 Vía y sitio de exposición Un agente externo puede entrar al organismo por medio del tubo digestivo, pulmones, piel, entre otros. En consecuencia, de ello esto generaría una vía secundaria hacia la sangre. Teniendo el anterior criterio como un “vehículo” o medio, este se vería relacionado por la vía de administración y la gravedad que estos puedan generar (toxicidad como agentes) no por su letalidad sino al sitio que se vean expuesto, el cual pueda ser un foco vulnerable.
Es el proceso por el cual una sustancia que presenta toxicidad genera cambio en el organismo. Esto conocimiento permiten prever los efectos tóxicos, desarrollar sustancias menor peligrosas y crear plaguicidas más selectivos. La toxicidad puede ocurrir de manera directa cuando surgen efectos adversos por su presencia o de manera indirecta cuando mantiene una serie de pasos en donde el toxico llega a sus blancos, interactúa y altera las funciones celulares.
La toxicidad dependerá principalmente de la concentración y persistencia del toxico en su ciclo final para llegar a su sitio de acción. El producto final que genere este proceso reacciona con la molécula blanco (puede ser una enzima, ADN, proteína, lípidos, etc.), esto genera que en procesos llevados en el cuerpo (cadena respiratoria, ciclo de Krebs, glicolisis, shunt de las pentosas, etc.) se creen inhibiciones irreversibles lo cual generaría disminución en el sitio blanco generando la acumulación de este toxico.
El primer concepto que se desarrolla es la absorción en donde sucederá la transferencia de desde el sitio de exposición hacia su sistema de circulación. Por otro lado la eliminación presistemica hace referencia a que de la exposición realizada antes estos agentes puede ser eliminada en cierta proporción por el cuerpo. Los responsables de que esto se logre vienen a ser la mucosa del tubo digestivo, el
4.1.2 Características fisicoquímicas del toxico: Las sustancias lipofílicas tienden a acumularse en los tejidos grasos, en cambio las hidrofílicas se distribuyen en los fluidos corporales acuosos. 4.1.3 Unión a proteínas plasmáticas: Algunos tóxicos se unen a proteínas plasmáticas, como la albumina (“Burrito de carga”), lo que limita su acción en tejidos. 4.1.4 Barreras Biológicas Los capilares hematoencefálicos presentan porosidad acuosa muy baja y carecen de fenestraciones, lo cual evita el acumulamiento de toxinas hidrosolubles, pero no las toxinas liposolubles.
La excreción es el proceso mediante el cual se elimina los tóxicos, evitando su acumulación peligrosa. Los riñones mantendrán este rol fundamental, pero otros órganos como los pulmones, el hígado o la piel también pueden estar involucrados. Este proceso dependerá de la solubilidad y estructura del toxico, entre otros factores. 5.1 Excreción renal: Los riñones filtran la sangre y eliminan sustancias solubles en agua a través de la orina. Los compuestos polares, especialmente los hidrofílicos, son excretados con facilidad, mientras que los lipofílicos requieren primero un proceso de biotransformación para convertirse en compuestos más solubles. 5.2 Excreción Biliar: El hígado favorece a la excreción de compuestos lipofílicos por medio de la bilis, la cual es eliminada junto con las deposiciones. Este mecanismo viene consigo, la conversión de sustancias toxicas en metabolitos menos tóxicos. 5.3 Excreción Pulmonar: Los gases y vapores pueden ser eliminados por los pulmones, especialmente si son volátiles o de bajo peso molecular. 5.4 Excreción Dérmica: Su eficiencia es menor que los ya mencionados, no obstante, algunos tóxicos pueden ser eliminados a través de la piel en forma de sudor junto con el agua y las sales.
Estos procesos pueden verse modificados por distintos factores de cada individuo: 6.1 Edad y Genero: Los niños y personas mayores pueden tener sistemas de absorción y excreción menos eficientes, en los niños y personas mayores la función gastrointestinal aún no se a desarrollado o a disminuido su actividad, pH alto en ambos en el estómago, tienen funciones renales en desarrollo o disminuidas. En el caso del hombre y mujer las funciones hormonales y composición corporal manejan de manera distinta el metabolismo de los tóxicos. 6.2 Estado de Salud: Las enfermedades que hepáticas o renales afectarían a los procesos de biotransformación y excreción de los tóxicos. 6.3 Interacciones farmacológicas: Se basa en que ciertos medicamentos aumentan o disminuyen la toxicidad de otras sustancias, debido a que algunos fármacos pueden inducir o inhibir enzimas a nivel del hígado provocando la disminución de toxicidad por
concentración, no obstante el aumento de actividad de una enzima puede generar la inhibición de otra causando la acumulación de otra (ejemplo: la enzima CYP450, es inducida por medicamentos como la rifampicina y fenitoína, para acelerar la eliminación de las drogas). 6.4 Características del toxico: La estructura química, solubilidad y la cantidad en el organismo influyen en la rapidez y eficacia con que se eliminan los tóxicos; desde un punto de la bioquímica esto se vería relacionado a la especificidad de las enzimas (son especificas a variaciones en el espacio L o D) y que estructuralmente si estas toxinas se parecen al sustrato de una enzima esta puede trabajar cone el formando complejos enzima-sustrato-inhibidor o enzima-inhibidor; los cuales al ser detectados por el cuerpo serán eliminado por las vías de excreción ya mencionadas.
Fuentes Industriales: Emisiones de fábrica, plantas químicas, refinerías (óxido de nitrógeno, amoniaco, mercurio y dióxido de carbono). Transporte: Emisiones de vehículos, que contribuyen a la contaminación del aire (óxido de nitrógeno, hidrocarburos, monóxido de carbono). Agricultura: Uso de pesticidas (malatión, DDT, metales pesados) y fertilizantes, contaminación de suelos y aguas Residuos Urbanos: Basura, vertederos, desechos sólidos, contaminación de suelos y aguas subterráneas Contaminación Natural: Volcanes, incendios forestales, erosión del suelo.
Se subdivide en partes debido a que estas formas contaminantes responden a una interacción con los diferentes component3es del medio ambiente y los impactos específicos que generen cada uno de ellos.
Los contaminantes del aire son sustancias nocivas que afectan tanto la salud humana como el medio ambiente. Entre los más comunes se encuentran el monóxido de carbono (CO), que proviene de la combustión incompleta de combustibles fósiles; los óxidos de nitrógeno (NOx), liberados por los vehículos y las industrias; el dióxido de azufre (SO2), generado principalmente por la quema de carbón y petróleo; y las partículas en suspensión (PM10 y PM2.5), que provienen de la actividad industrial y el tráfico vehicular. Estos contaminantes pueden causar enfermedades respiratorias y cardiovasculares, y contribuir a la lluvia ácida y al cambio climático.
La contaminación del agua es un problema grave que afecta la calidad de los recursos hídricos. Entre los contaminantes más comunes están los metales pesados como el plomo, mercurio, y cadmio, que provienen de actividades industriales y residuos mineros. También destacan los pesticidas y fertilizantes utilizados en la agricultura, que terminan contaminando las fuentes de agua a través del escurrimiento. Estos contaminantes afectan
histológica), el aumento de porcentaje de grasas presentes dentro de las vesículas. También lleva consigo desde el punto vista bioquímico el aporte excesivo de ácidos graso libres al hígado e interferencia con el ciclo de triglicéridos, y aumento de la esterificación de ácidos grasos. Esta esteatosis (otro nombre del Hígado graso), puede ser una causa de la interacción con muchas hepatotóxicas; la inducción de estas por toxinas suele ser reversible y sin riesgo de muerte. Entre las hepatotóxicas encontramos: CCl 4 (tetracloruro de carbono), etanol, acido valproico. 9.2.2 Muerte de hepatocitos Los hepatocitos son células localizadas en el parénquima del hígado los cuales sinterizan y secretan proteínas (ejemplo; albumina). Su muerte puede ocurrir por: a) Necrosis: Tumefacción celular o desintegración, relacionado a la infiltración de células inflamatorias. b) Apoptosis: Disminución del tamaño de la célula, fragmentación y formación de cuerpos apoptóticos. En el caso de la necrosis esta se puede medir por la presencia de la enzima deshidrogenasa de lactato transaminasas en el plasma o suero. Este tipo de detección es un método simple que nos ayudara a medir poblaciones que mantengan una exposición a tóxicos, el único inconveniente de este método es que no se podrá diferenciar si es directamente por toxinas u otras causas (cirrosis). La muerte puede ser focal, en un pequeño grupo de hepatocitos; zonal, afecta a zonas delimitadas anatómicamente (3 y 1 son las más afectadas). Los mecanismos de necrosis incluyen a la peroxidasa lipídica, daño de macromoléculas celulares, alteración mitocondrial, daño al citoesqueleto y un flujo masivo de calcio hacia el interior de la célula. Tras exposiciones repetidas a sustancias químicas, el daño hepático puede ser causado por un ataque inmunitario mediado por anticuerpos. 9.2.3 Colestasis canalicular La colestasis canalículo es el decrecimiento del volumen de la bilis formando o alteraciones en su secreción. Determinada al medir la liberación de ácidos biliares y bilirrubina. Como consecuencia de verse afectada la bilirrubina se produciría la acumulación de este pigmento en la piel (ictericia) y un color amarillo brillante pardo. Las sustancias químicas, como, metales, hormonas, fármacos producen colestasis. 9.2.4 Daño de conductos biliares La colestasis colangiodestructiva es el daño de los conductos biliares por la liberación de enzimas como la fosfatasa alcalina. Genera lesiones, tumefacción del epitelio biliar, restos celulares e infiltración inflamatoria en las vías portales. La exposición crónica de toxinas puede causar la proliferación y fibrosis de conductos biliares, similar a la cirrosis biliar (en algunos casos). 9.2.5 Cirrosis Viene a ser el intercambio de tejido hepático por fibrosos en respuesta a la inflación o lesión del hígado. Los lugares en donde puede suscitar es en las venas centrales, vías portales o espacio de Disse, limitando la difusión del material. La cirrosis es irreversible y es resultado de la exposición repetida de toxinas químicas.
La función de los riñones es la excreción de desechos metabólicos, e regulación de líquidos en el cuerpo, la composición de los electrolitos y la homeostasis del pH. La
unidad de los riñones se debe a que en su parénquima y corteza presenta a los nefrones, que vendrían a ser su unidad funcional. 10.1 Nefrona: Unidad funcional del riñón constituida: 10.1.1 Capsula de Bowman: Recoge el filtrado de la sangre (agua, iones, urea, etc.) proveniente de los glomérulos. 10.1.2 Glomérulo: Red de capilares donde ocurre la filtración de la sangre, eliminando agua, sales y otras sustancias pequeñas. 10.1.3 Túbulo contorneado proximal (TCP): Reabsorbe nutrientes importantes como glucosa, aminoácidos (AA), y gran parte de agua y sales. 10.1.4 Asa de Henle: Ayuda a concentrar la oreina y crear una gradiente de concentración en el riñón. Se encarga de la reabsorción de agua y de sodio, es sus tractos descendentes y ascendentes respectivamente. 10.1.5 Túbulo Contorneado Distal (TCD): Realiza la reabsorción fina de agua y iones, como sodio y calcio. Bajo el control de la aldosterona. 10.1.6 Conducto Colector: Recoge la orina filtrada y realiza un ultimo ajuste de la concentración de electrolitos, dependiendo de las necesidades del cuerpo. 10.2 Valoración de nefrotoxicidad La nefrotoxicidad se puede ser evaluada in vivo o in vitro, en donde los menos invasivos radican en la medición del volumen de la orina, osmolaridad, pH y la composición de la orina, este tipo de examen general puede analizar la funcionalidad general de los riñones proporcionando información acerca de algún fenómeno nefrotóxico. Como ejemplo de la eficiencia de este examen general podemos mencionar que, si existiera un aumento del volumen urinario por sustancias químicas, se podría sugerir alteraciones en la hormona antidiurética (ADH); se suscitara la glucosuria, se sospecharía un defecto en los TCP; la presencia de proteínas de gran peso molecular (albumina), seria una causa de daño al glomérulo; etc. Estos exámenes se pueden complementar con la ayuda de indicadores como la creatina sérica y el nitrógeno ureico que nos darían señales de algún problema renal (puede ser a nivel del glomérulo). 10.3 Respuesta ante los nefrotóxicos: 10.3.1 Insuficiencia Renal Agua (ARF): Es la manifestación más frecuente del daño de nefrotóxicos, se caracteriza por la disminución de filtración glomerular y aumento de nitrógeno ureico en sangre. Trae consigo alteraciones en la resorción tubular de electrolitos, constricción de las arteriolas aferentes, lo que da pie a la notoria declinación de la filtración glomerular. En estas circunstancias, el escape retrogrado tubular de la excreción generaría el aumento de la retención de desechos nitrogenados por consecuencia de la nefrotoxicidad por cloruro, mercurio y cisplatino. 10.3.2 Insuficiencia renal crónica: Ocurre por un tratamiento a largo plazo de analgésicos, litio o ciclosporina. Esto ocasiona el deterioro de la función renal que se ve suplida por cambios de presión y del flujo glomerular, aumentando su filtración. Aunque esto suene positivo en la forma de respuesta de nuestro cuerpo, con el tiempo estas adaptaciones traerán consigo la insuficiencia renal debido a que esto afectaría a la hemodinámica de las demás nefronas sanas o menos dañadas sugiriéndolas en su hipertrofia glomerular, lesión tubulointersticial y la hiperlipemia. 10.3.3 Razones de la susceptibilidad de los riñones a la toxicidad
La toxicología ambiental es esencial para proteger la salud pública: Esta disciplina permite evaluar los riesgos de sustancias tóxicas presentes en el medio ambiente y su impacto en los organismos vivos, lo que es crucial para desarrollar medidas de prevención y control de la contaminación. La dosis es un factor determinante en la toxicidad: Según el principio de Paracelso, "todas las sustancias son tóxicas, solo la dosis determina si es tóxica o no", lo que resalta la importancia de evaluar tanto la cantidad como la forma de exposición a los contaminantes para comprender sus efectos en la salud. La contaminación ambiental tiene efectos directos en órganos clave: El hígado y los riñones son dos de los principales órganos afectados por la toxicidad de diversas sustancias químicas, lo que subraya la necesidad de una gestión adecuada de los contaminantes para prevenir enfermedades graves a largo plazo.
