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El manual de auto-instrucción "Introducción a la toxicología de la contaminación del aire"
que publica el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente
(CEPIS) es una traducción al español y adaptación del manual de auto-instrucción "SI:300
Introduction to Air Pollution Toxicology" del Instituto de Capacitación en la
Contaminación del Aire (APTI) de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados
Unidos (U.S. EPA).
Descripción del curso
El curso está principalmente dirigido a los miembros de organismos locales y nacionales
encargados del control de la contaminación del aire que deben trabajar con contaminantes
criterio, pero que no se encuentran familiarizados con los contaminantes peligrosos del aire
(hazardous air pollutants: HAP, por sus siglas en inglés). Ya que el enfoque del curso es
multidisciplinario, es probable que estudiantes de diversas procedencias académicas se
encuentren en capacidad de entender y aplicar la información presentada. Los temas se
abordan con un nivel de generalidad tal que, al final del curso, estudiantes de diversas
disciplinas podrán entender los principios básicos de la toxicología de la contaminación del
aire.
Nota sobre la terminología
A lo largo de este curso, usamos de manera indistinta los términos contaminante tóxico del
aire y agente tóxico del aire para referirnos a las sustancias que se encuentran en la
atmósfera terrestre y que son dañinas para la salud humana. La Ley del Aire Limpio (Clean
Air Act) de 1970 identificó un conjunto específico de contaminantes tóxicos que son
comunes en el aire ambiental: los contaminantes criterio. En 1990 se creó un nuevo
conjunto de contaminantes tóxicos del aire cuando se enmendó la Ley del Aire Limpio. Las
Enmiendas de la Ley del Aire Limpio de 1990 identificaron 189 contaminantes peligrosos
del aire, que deben regularse para proteger la salud humana.
Temas principales
Historia de la contaminación del aire;
Cuáles son los sistemas corporales y cuál es su funcionamiento normal;
Cómo pueden los agentes tóxicos del aire alterar el funcionamiento corporal;
Cómo pueden los agentes tóxicos del aire alcanzar los tejidos diana;
Toxicocinética humana;
Clasificación química de los contaminantes tóxicos del aire;
Cómo pueden medirse y calcularse los efectos adversos en la salud;
Cuáles son las regulaciones relativas a la contaminación del aire;
Dónde pueden encontrarse con mayor probabilidad los contaminantes tóxicos del
aire;
Cuáles son los síntomas originados por la exposición aguda.
Cómo usar este manual
Este manual está diseñado para ser usado por el alumno sin ayuda de instructor. Cada
lección incluye material introductorio, gráficos, ejercicios de autoevaluación y soluciones.
Después de estudiar la información presentada en cada sección, el usuario debe responder a
las preguntas de autoevaluación. Si el alumno no está seguro de algún tema o alguna
respuesta, deberá revisar la sección pertinente del texto. Después de leer todas las lecciones,
el alumno debe resolver el examen final y seguir las instrucciones que se le brinden para la
evaluación y la posterior certificación.
Acrónimos usados en el curso
ADME siglas de “absorción, distribución, metabolismo y excreción”
ADN Ácido desoxirribonucleico
DDT Diclorodifeniltricloroetano
DL 50 Dosis letal media (al 50% de los sujetos)
EPA Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (siglas de
Environmental Protection Agency)
LOAEL Nivel mínimo de efecto adverso observable (siglas de lowest-observed-
adverse-effect-level)
LOEL Nivel mínimo de efecto observable (siglas de lowest-observed-effect-level)
MACT Máximo de tecnología de control disponible (siglas de maximum
achievable control technology)
NAAQS Normas nacionales de calidad del aire ambiental (siglas de national
ambient air quality standards)
NESHAP Normas nacionales de emisión para los contaminantes peligrosos del aire
(siglas de national emision standards for hazardous air pollutants)
NOEL Nivel de efecto no observable (siglas de no-observed-effect-level)
NOAEL Nivel de efecto adverso no observable (siglas de no-observed-adverse-
effect-level)
PAH Hidrocarburos aromáticos policíclicos (siglas de polyciclic aromatic
hydrocarbon)
PM 10 Material particulado menor de 10 micrómetros de diámetro
STEL Límite de exposición de corto plazo (siglas de short term exposure limit)
TLV Valor umbral límite (siglas de threshold limit value)
El manual de auto-instrucción "Introducción a la toxicología de la contaminación del aire" que publica el
Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) es una traducción al español y
adaptación del manual de auto-instrucción "SI:300 Introduction to Air Pollution Toxicology" del Instituto de
Capacitación en la Contaminación del Aire (APTI) de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados
Unidos (U.S. EPA).
Descripción del curso
El curso está principalmente dirigido a los miembros de organismos locales y nacionales encargados del
control de la contaminación del aire que deben trabajar con contaminantes criterio, pero que no se encuentran
familiarizados con los contaminantes peligrosos del aire (hazardous air pollutants: HAP, por sus siglas en
inglés). Ya que el enfoque del curso es multidisciplinario, es probable que estudiantes de diversas
procedencias académicas se encuentren en capacidad de entender y aplicar la información presentada. Los
temas se abordan con un nivel de generalidad tal que, al final del curso, estudiantes de diversas disciplinas
podrán entender los principios básicos de la toxicología de la contaminación del aire.
Nota sobre la terminología
A lo largo de este curso, usamos de manera indistinta los términos contaminante tóxico del aire y agente tóxico
del aire para referirnos a las sustancias que se encuentran en la atmósfera terrestre y que son dañinas para la
salud humana. La Ley del Aire Limpio (Clean Air Act) de 1970 identificó un conjunto específico de
contaminantes tóxicos que son comunes en el aire ambiental: los contaminantes criterio. En 1990 se creó un
nuevo conjunto de contaminantes tóxicos del aire cuando se enmendó la Ley del Aire Limpio. Las Enmiendas
de la Ley del Aire Limpio de 1990 identificaron 189 contaminantes peligrosos del aire, que deben regularse
para proteger la salud humana.
Temas principales
Historia de la contaminación del aire;
Cuáles son los sistemas corporales y cuál es su funcionamiento normal;
Cómo pueden los agentes tóxicos del aire alterar el funcionamiento corporal;
Cómo pueden los agentes tóxicos del aire alcanzar los tejidos diana;
Toxicocinética humana;
Clasificación química de los contaminantes tóxicos del aire;
Cómo pueden medirse y calcularse los efectos adversos en la salud;
Cuáles son las regulaciones relativas a la contaminación del aire;
Dónde pueden encontrarse con mayor probabilidad los contaminantes tóxicos del aire;
Cuáles son los síntomas originados por la exposición aguda.
Cómo usar este manual
Este manual está diseñado para ser usado por el alumno sin ayuda de instructor. Cada lección incluye material
introductorio, gráficos, ejercicios de autoevaluación y soluciones. Después de estudiar la información
presentada en cada sección, el usuario debe responder a las preguntas de autoevaluación. Si el alumno no está
seguro de algún tema o alguna respuesta, deberá revisar la sección pertinente del texto. Después de leer todas
las lecciones, el alumno debe resolver el examen final y seguir las instrucciones que se le brinden para la
evaluación y la posterior certificación.
Acrónimos usados en el curso
ADME siglas de “absorción, distribución, metabolismo y excreción”
ADN Ácido desoxirribonucleico
DDT Diclorodifeniltricloroetano
DL 50 Dosis letal media (al 50% de los sujetos)
EPA Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (siglas de Environmental Protection
Agency)
LOAEL Nivel mínimo de efecto adverso observable (siglas de lowest-observed-adverse-effect-level)
LOEL Nivel mínimo de efecto observable (siglas de lowest-observed-effect-level)
MACT Máximo de tecnología de control disponible (siglas de maximum achievable control
technology)
NAAQS Normas nacionales de calidad del aire ambiental (siglas de national ambient air quality
standards)
NESHAP Normas nacionales de emisión para los contaminantes peligrosos del aire (siglas de national
emision standards for hazardous air pollutants)
NOEL Nivel de efecto no observable (siglas de no-observed-effect-level)
NOAEL Nivel de efecto adverso no observable (siglas de no-observed-adverse-effect-level)
PAH Hidrocarburos aromáticos policíclicos (siglas de polyciclic aromatic hydrocarbon)
PM 10 Material particulado menor de 10 micrómetros de diámetro
STEL Límite de exposición de corto plazo (siglas de short term exposure limit)
TLV Valor umbral límite (siglas de threshold limit value)
Las vías respiratorias, que van desde la nariz y la boca hasta los pulmones, y el tubo digestivo, que va desde la
boca hasta el intestino grueso y delgado, están diseñados para ayudarle a obtener del entorno los gases y
nutrientes requeridos para la vida. Como usted sabe, también estamos rodeados por numerosas sustancias
nocivas para la salud que ponen en peligro la vida. El cuerpo emplea diversos mecanismos de defensa para
impedir que las sustancias químicas nocivas ingresen en él e interfieran con los procesos vitales. Esos
mecanismos protectores se pueden agrupar, por lo general, en tres tipos:
barreras físicas;
barreras mecánicas, y
barreras químicas.
Barreras físicas del cuerpo contra la invasión
El material del que está hecho el cuerpo y la forma en que está diseñado ayudan a prevenir la penetración de
sustancias extrañas. Los seres humanos estamos cubiertos por un traje completamente hermético y a prueba de
agua: la piel, que cuando se encuentra intacta y saludable constituye una barrera física efectiva contra la
invasión de sustancias extrañas. Las vías respiratorias, con sus entradas y salidas, están perfectamente
diseñadas para interceptar las partículas transportadas por el aire antes de que lleguen a las partes más
profundas de los pulmones, donde podrían causar mayor daño.
En primer lugar, cuando el aire entra por la nariz pasa a través de un extenso filtro de revestimientos cubiertos
de mucosidad, pelos nasales e intrincados conductos. El moco es un lubricante espeso secretado por las células
en los revestimientos de muchas cavidades y circuitos corporales. La forma de las cavidades nasales hace que
el aire que ingresa se agite y entre en contacto máximo con los revestimientos cubiertos de mucosidad de las
vías respiratorias. Las partículas inhaladas que no quedan obstruidas en la región nasal tienen mayor
probabilidad de ser interceptadas cuando el aire hace una curva de 90 grados al pasar por la faringe (la parte
posterior de la garganta) antes de entrar en la tráquea. La efectividad de esta región para detectar gérmenes
inhalados se pone de manifiesto en la alta incidencia de dolores de garganta.
Las vías respiratorias superiores están diseñadas para hacer que las partículas que
ingresan en el cuerpo queden atrapadas.
Bajo el nivel de la tráquea, las vías respiratorias presentan numerosas bifurcaciones de diámetro cada vez más
pequeño y cada bifurcación genera una nueva oportunidad para la introducción de partículas en las paredes de
las vías respiratorias. El cuerpo incluso posee un mecanismo que contrae las vías respiratorias, denominado
broncoconstricción, que ayuda a incrementar las probabilidades de que las partículas inhaladas entren en
contacto con el revestimiento de las vías respiratorias. Ciertos agentes irritantes transportados por el aire
pueden provocar una acción refleja por la cual los músculos lisos que rodean parte de las vías respiratorias se
contraen y de ese modo reducen el diámetro de los conductos.
Eliminación de elementos invasores de las vías respiratorias por medios mecánicos
No basta solo con interceptar las partículas inhaladas; estas también deben removerse de las vías respiratorias
para mantener el funcionamiento efectivo del sistema de intercambio de gases. Los tres mecanismos que se
especializan en la remoción de elementos irritantes de las vías respiratorias son los siguientes:
el estornudo o la tos;
el movimiento mucociliar, y los
macrófagos alveolares
Sin duda usted está familiarizado con el estornudo y la tos, que constituyen los primeros intentos del cuerpo
por deshacerse de los agentes irritantes inhalados. El estornudo, que sirve a la región nasal, tiene como
propósito expulsar el material agresivo fuera del cuerpo. La tos es un mecanismo reflejo que ayuda a la
faringe, a la tráquea y a los bronquios superiores. Una tos efectiva expulsa el agente irritante del cuerpo o lo
coloca en un lugar donde puede ser removido de las vías respiratorias al expectorar o deglutir. La tos también
puede ser provocada voluntariamente, pero no será tan enérgica como la tos refleja.
El movimiento mucociliar: implica, como su nombre lo dice, el movimiento del moco ayudado por la moción
ciliar. Ya hemos definido qué es el moco. Los cilios son pequeñas proyecciones de las superficies de algunas
células, a manera de pelos. Los revestimientos del tracto respiratorio están ciliados desde la nariz hasta los
bronquiolos más pequeños.
El movimiento mucociliar tiene la función de despejar de los pulmones las partículas que
han quedado atrapadas.
Todos los cilios respiratorios ejercen fuerza hacia la faringe e impulsan la capa de moco en esa dirección, por
medio de ondas. Cualquier partícula atrapada por el moco alcanza un punto en el que puede expectorarse o
deglutirse. Tanto la cantidad de moco como la rapidez de evacuación pueden incrementarse durante los
periodos de ingreso máximo de partículas en las vías respiratorias.
A pesar de los mecanismos de defensa físicos y mecánicos mencionados, algunas partículas pequeñas
regularmente logran alcanzar los alvéolos y penetrar en los pulmones. En este nivel, las partículas irritantes
enfrentan la última línea de defensa mecánica, los macrófagos alveolares. Los macrófagos alveolares
envuelven las partículas y las expulsan de los pulmones, y bien las transportan para que sean evacuadas
mediante el movimiento mucociliar, bien las llevan hasta los espacios existentes entre las células pulmonares.
Desde ese punto, las sustancias pueden despejarse a través del sistema linfático.
Los macrófagos alveolares realizan la función decisiva de despejar los residuos de los
alvéolos.
El último frente de defensa: la guerra química
Las sustancias que vencen las barreras físicas y mecánicas del cuerpo quedan libradas a los mecanismos
químicos de defensa. Para los invasores bióticos, como las bacterias, el ataque químico en realidad empieza en
la superficie de la piel y se da con mayor fuerza en el ambiente ácido del aparato digestivo. Aquellos invasores
que se absorben y entran en el torrente sanguíneo son atacados por el sistema inmunológico. En general,
resulta más fácil eliminar a los invasores vivos que desintoxicar el cuerpo de sustancias tóxicas inertes, como
la mayoría de los contaminantes del aire, pero el cuerpo también está preparado para hacer este trabajo.
Una meta de la biotransformación es hacer que las sustancias no deseadas sean fáciles de
eliminar.
Por lo general, este último frente de defensa implica cambiar la estructura química de una sustancia para
hacerla menos tóxica y más fácil de eliminar. La biotransformación usualmente sirve para tomar los
compuestos sumamente lipofílicos (aquellos que el cuerpo puede absorber con más facilidad) y transformarlos
en compuestos más hidrofílicos, de eliminación más sencilla. Dicho proceso es solo una de las diversas
reacciones metabólicas que ocurren continuamente en nuestros cuerpos. Abordaremos con más detalle el
metabolismo en la lección 3.
1. 1. Usualmente las sustancias se introducen en el cuerpo mediante el proceso de
___________.
2. Clasifique los elementos listados a continuación como mecanismos protectores de
orden físico, mecánico o químico. Escriba la letra correcta en cada espacio en
blanco.
__ Movimiento mucociliar a. Químico
__ Pelos nasales b. Mecánico
__ Tos y estornudo c. Físico
__ Bifurcaciones de las vías respiratorias
__ Macrófagos alveolares
__ Biotransformación
3.
Como mayormente ocurre, las personas presentan una amplia variación en cuanto a su capacidad de resistir y
contrarrestar las exposiciones a sustancias tóxicas. Además, las personas debilitadas por enfermedades o las de
determinado rango de edad son particularmente sensibles a los tóxicos. Los lactantes y los niños pequeños a
menudo se encuentran en desventaja porque sus sistemas de defensa no están plenamente desarrollados. Por
otro lado, los ancianos generalmente poseen mecanismos de defensa insuficientes para contrarrestar la acción
de los productos químicos que se encuentran en la vida cotidiana. El gobierno de los Estados Unidos orienta
todos los reglamentos de contaminantes del aire a la protección de los miembros más susceptibles de la
sociedad, lo que constituye una estrategia en la que se presupone como escenario posible el más desfavorable.
Los niños y los ancianos presentan una alta sensibilidad a la mayoría de sustancias tóxicas.
A continuación haremos una breve introducción de los diferentes sistemas del cuerpo y de su funcionamiento
normal.
Recordemos que el sistema respiratorio tiene numerosas formas de impedir que las sustancias tóxicas
particuladas ingresen en el cuerpo. Sin embargo, no ocurre lo mismo con los tóxicos gaseosos, que una vez
inhalados se absorberán hasta cierto punto. La única variable es el lugar donde ocurre la absorción. Un gas
soluble en el agua tiene más probabilidades de ser absorbido en las vías respiratorias superiores. Tales gases
pueden despejarse con el moco o pueden ingresar en el cuerpo a través del revestimiento epitelial del tracto
respiratorio. Por otro lado, los gases menos solubles tienen más probabilidades de ser transportados al tracto
respiratorio inferior y a los alvéolos, donde la absorción depende más de las presiones parciales de los gases
que se encuentran en el aire que se ha respirado.
Los efectos tóxicos en el sistema respiratorio incluyen:
constricción de las vías respiratorias y edema (acumulación de líquido);
interferencia con el mecanismo mucociliar de evacuación;
destrucción de las células que revisten las vías respiratorias;
fibrosis: cambio en la composición de las células, y
cáncer.
3. Identifique las tres funciones principales del sistema osteomuscular.
4. ¿Cuál es la función principal del tracto respiratorio inferior?
El sistema nervioso (incluidos los sentidos)
El sistema nervioso humano cumple diversas funciones, como la percepción y transmisión de información
sobre los medios externos e internos que provocan las diversas acciones y reacciones musculares, así como el
monitoreo y control de diversos mecanismos y la descarga de sustancias químicas. Esta complicada red de
comunicación depende de la interacción unificada de sus diversos componentes, que van desde las células
nerviosas individuales o neuronas, pasando por los ganglios (centros de distribución de impulsos nerviosos),
hasta la médula espinal y el cerebro. El sistema nervioso tiene dos divisiones principales: el sistema nervioso
periférico (SNP), que proporciona conductos neuronales, sensoriales y motrices, y el sistema nervioso central
(SNC), conformado principalmente por la médula espinal y el cerebro, que procesa información sensorial,
genera los procesos de pensamiento, monitorea y controla las funciones corporales. Durante la operación
normal del sistema, las terminaciones nerviosas sensoriales reciben y transmiten la información al sistema
nervioso central, que almacena la información o transmite una respuesta mediante las neuronas efectoras
apropiadas, o ambas cosas.
El sistema nervioso es, dicho de manera sencilla, una compleja red de comunicación similar
a un sistema telefónico.
El funcionamiento efectivo del sistema nervioso depende del balance apropiado de ciertos
compuestos químicos.
Las neuronas sensoriales, ubicadas por todo el cuerpo, se especializan en ciertas sensaciones (dolor, calor,
presión). La retina de los ojos, en realidad, no es más que un conglomerado de terminaciones nerviosas,
altamente especializadas, sensibles a la luz, que forman parte de la red sensorial.
Las neuronas efectoras llevan los impulsos del sistema nervioso central a los músculos y glándulas para
estimular la acción apropiada, ya sea un movimiento o una secreción química, en respuesta a determinado
estímulo sensorial. La vaina de mielina es un componente importante de muchas neuronas. Constituye una
especie de aislamiento que rodea la parte exterior de las fibras nerviosas, mantiene el funcionamiento
adecuado del sistema nervioso y previene cortocircuitos.
Un factor fundamental para el funcionamiento normal del sistema nervioso es el balance químico adecuado
tanto dentro de las neuronas (en el interior y exterior de las membranas de las células nerviosas) como entre
ellas (en las brechas o sinapsis que existen entre las células). La relación adecuada entre los iones (compuestos
químicos cargados eléctricamente) y las células nerviosas proporciona la base para que los impulsos eléctricos
se transmitan a las neuronas.
Entre los efectos tóxicos producidos en el sistema nervioso están los siguientes:
anoxia (falta de oxígeno);
desajuste iónico, e
interferencia con los neurotransmisores químicos o sus receptores.
Sistema digestivo
El sistema digestivo básicamente consta de una serie de tubos unidos por los extremos, que se extiende desde
la boca hasta el intestino grueso, con diversas estructuras accesorias, glándulas, músculos y órganos. Un
término comúnmente usado para referirse al sistema digestivo es tracto gastrointestinal. Sus dos funciones
principales —relacionadas entre sí— son:
1. mantener el movimiento del material ingerido a lo largo del tubo digestivo y
2. desintegrar el material ingerido en sustancias básicas que las células del cuerpo puedan absorber y usar.
A continuación se identifican los órganos principales que intervienen en esos procesos:
boca y dientes;
glándulas salivales;
esófago;
estómago;
hígado;
vejiga y conductos de la vesícula biliar;
páncreas;
intestino delgado, e
intestino grueso.
El sistema digestivo involucra diversas partes del cuerpo que van desde la boca hasta el
intestino grueso.
Como procesador principal de los materiales extraños que ingresan en el cuerpo, el sistema digestivo está
expuesto continuamente a sustancias tóxicas. El cáncer, debido a la naturaleza penetrante de la enfermedad,
puede perjudicar el sistema digestivo en casi cualquier punto (boca, garganta, estómago, páncreas).
Posteriormente, en esta lección, usted aprenderá más sobre el cáncer y sus agentes causales. Por el momento,
nos concentraremos en el órgano digestivo que tiene mayores probabilidades de sufrir consecuencias adversas
por la exposición a contaminantes tóxicos del aire, el hígado.
En realidad, el hígado cumple muchas funciones cruciales. Una de sus funciones digestivas es ayudar a
desintegrar gotas grandes de grasa en gotitas pequeñas y más digeribles. La bilis realiza esta desintegración en
el intestino delgado.
La bilis es una sustancia amarillo-verdosa secretada por el hígado y almacenada en la vesícula biliar. Ciertos
componentes de la bilis también sirven para activar las enzimas que ayudan a digerir las grasas y que son
secretadas por el páncreas en el intestino delgado.
El hígado también es un componente importante para el metabolismo o la biotransformación. Tiene la función
de alterar químicamente los nutrientes, las hormonas, los componentes sanguíneos desechados y otras
sustancias extrañas, para fines de nutrición, almacenamiento, desintoxicación y excreción. No es necesario
tratar en detalle los complejos mecanismos involucrados en estos procesos para apreciar la importancia del
hígado. Dado que este órgano es tan multifacético, cualquier tóxico que lo dañe puede tener efectos de gran
alcance.
Otro punto importante relacionado con el hígado es el hecho de que el metabolismo no siempre da como
resultado la desintoxicación. El hígado también puede alterar químicamente sustancias inocuas y convertirlas
en tóxicos. Entre los efectos tóxicos vinculados con el hígado están los siguientes:
acumulación de grasas (“hígado graso”);
ictericia (acumulación de bilirrubina en la sangre);
muerte celular (necrosis);
cirrosis (acumulación de tejido hepático dañado), y
cáncer.
Cuando el hígado metaboliza o altera una sustancia, el resultado no siempre es positivo.
5. Explique brevemente la importancia del balance químico adecuado en el
funcionamiento de un sistema nervioso saludable.
6. Explique cómo ayuda el hígado para la digestión de grasas en el intestino delgado
El sistema cardiovascular y la sangre
El sistema cardiovascular usa la sangre para transportar tanto nutrientes a las células del cuerpo como los
residuos del metabolismo fuera de las células. El corazón es una masa muscular del tamaño de un puño, con
cámaras, válvulas y fibras nerviosas. Cualquier sustancia que dañe los músculos o el sistema nervioso tiene el
potencial de alterar el funcionamiento adecuado del corazón. Asimismo, las sustancias que causan constricción
(contracción) o dilatación (ensanche) de los vasos sanguíneos pueden afectar la función circulatoria.
La sangre tiene numerosos componentes y cada uno de ellos es decisivo de una manera particular para la vida.
Los glóbulos rojos participan en el transporte de gases en el torrente sanguíneo; principalmente llevan el
oxígeno a las células y remueven el dióxido de carbono de estas. Las plaquetas ayudan a mediar en la
coagulación de la sangre, un mecanismo que debe mantenerse minuciosamente afinado puesto que la sangre
que coagula con mucha facilidad es tan peligrosa como aquella que no lo hace. Los leucocitos ayudan a
obstaculizar las infecciones y las enfermedades. La mayor parte de estos diferentes tipos de células, salvo
algunos leucocitos, se producen en la médula de ciertos huesos (los huesos largos de la pierna, los huesos de la
cadera). Obviamente, cualquier sustancia tóxica para la médula ósea, como el benceno, puede causar efectos
graves y generalizados.
Los tres principales componentes de la sangre son los glóbulos rojos, los leucocitos y las
plaquetas.
Entre los efectos tóxicos en el sistema cardiovascular y en la sangre se incluyen los siguientes:
cáncer de médula ósea;
arterioesclerosis (aparentemente, tiene un componente ambiental), y
anemia (reducción significativa de glóbulos rojos).
Sistema reproductor
Tanto el sistema reproductor femenino como el masculino poseen estructuras que crean y almacenan células
sexuales (gametos) y ambos tienen mecanismos y conductos diseñados para conseguir que estos gametos
lleguen a un punto en el que puedan unirse. Sin embargo, los dos sistemas divergen después de la fecundación.
Solo el sistema femenino es capaz de alojar al embrión y al feto, nutrirlo y alumbrarlo.
Los contaminantes tóxicos del aire pueden interferir con el proceso reproductor en diversos puntos. El
dibromocloropropano y otros insecticidas pueden truncarlo en su origen; por ejemplo, al bloquear la formación
de esperma. Asimismo, la radiación y algunos hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH, por sus siglas en
inglés: polyciclic aromatic hydrocarbons) pueden interferir en la misma etapa en el sistema femenino al
detener el desarrollo de gametos o causar esterilidad permanente. Los efectos tóxicos en el sistema reproductor
incluyen los siguientes:
disminución del índice de fertilidad (femenina o masculina);
incapacidad del embrión o feto para sobrevivir;
teratogénesis o alteración en la descendencia (mayores detalles en la siguiente sección), y
cáncer (por ejemplo, a los ovarios o a la próstata).
Un embrión o feto en etapa de crecimiento constituye otro posible receptor final de la
toxicidad en el sistema reproductor.
Sistema endocrino
Además del sistema nervioso, otro sistema que ayuda a integrar las actividades corporales y a mantener la
constancia del ambiente interno en el ser humano es el sistema endocrino. Si comparamos el sistema nervioso
con una intrincada red telefónica, de comunicación casi instantánea, el sistema endocrino corresponde al
sistema postal, por ser un poco más lento. Este sistema está compuesto de diversas glándulas que, en todo el
cuerpo, secretan sustancias químicas llamadas hormonas.
Las hormonas son, sencillamente, mensajeros químicos que provocan respuestas particulares en sus blancos.
En general, el aparato circulatorio “lleva el correo” al sistema endocrino y entrega las hormonas a sus puntos
de acción. El cuadro 2-1 resume los componentes primarios del sistema endocrino del cuerpo humano.
Cuadro 2-1. Componentes primarios del sistema endocrino
Glándula(s) Ubicación Hormona(s) Efectos
Pituitaria Debajo del
cerebro
Diversas Influye en el metabolismo celular en
ciertas partes del cuerpo.
Ejerce control sobre otras glándulas
endocrinas.
Tiroides En el cuello,
alrededor de la
laringe.
Diversas Controla el metabolismo y el desarrollo
celular.
Controla los suministros de energía
corporal.
Paratiroides (2) Cerca de la
tiroides.
Parathormonas Controla los niveles de calcio y de iones
fosfóricos en la sangre, decisivos para el
funcionamiento apropiado de los nervios y
músculos.
Suprarrenal (2) Una sobre cada
riñón
Esteroides Mantiene el equilibrio adecuado de agua y
sal en la sangre.
Epinefrina y
norepinefrina
Prepara el cuerpo para la dinámica de
"lucha o huida".
Islotes de Langerhans Dispersos en
todo el páncreas
Glucagón e
insulina
Controla el metabolismo de los
carbohidratos.
Gónadas (ovarios en
la mujer y testículos
en el hombre)
Abdomen
inferior
Diversas Controla el desarrollo de las características
sexuales secundarias.
El cáncer es la principal amenaza para el funcionamiento adecuado del sistema endocrino y, como es
conocido, puede tener efectos de gran alcance.
7. Identifique tres componentes sanguíneos diferentes y describa la función de cada
uno.
8. Mencione tres efectos tóxicos en el sistema reproductor humano.
9. Describa brevemente cómo funciona el sistema endocrino.
Sistema excretor
El cuerpo tiene muchas maneras de librarse de los materiales no deseados. Prácticamente cualquier sustancia
que sale del cuerpo es un portador potencial de tóxicos: la orina, las heces, el aire espirado, la transpiración, las
lágrimas e incluso la leche. Ya hemos tratado acerca de algunas de estas sustancias al hablar de los sistemas
corporales. La presente sección se centra en la orina y los riñones, que remueven esos residuos que pueden
volverse solubles en el agua.
Los riñones son filtros complejos y elaborados que tamizan el suministro de sangre al cuerpo, remueven los
residuos y retienen los materiales esenciales, como los nutrientes y el agua. En consecuencia, los riñones
controlan la composición tanto de la orina como de la sangre. Para que los riñones sean efectivos, el flujo
sanguíneo debe ser constante y el aparato que funciona como filtro debe mantenerse despejado y activo. Las
sustancias que interfieren con el flujo uniforme de la sangre y la orina o que alteran la filtración o los
mecanismos de resorción se denominan sustancias tóxicas renales. El cadmio, el mercurio, el tetracloruro de
carbono y el cloroformo son algunos de los más comunes.
Como principales filtros sanguíneos del cuerpo, los riñones no solo determinan qué
abandona el cuerpo sino también qué permanece en él.
La orina producida por los riñones se transporta, a través de tubos llamados uréteres, a la vejiga, el depósito
del sistema excretor. Aquí se almacena hasta que se excrete del cuerpo a través de otro tubo, la uretra.
Muy similares al hígado, los riñones se encuentran en extrema desventaja cuando se exponen a contaminantes
ambientales. No solo son blanco de algunos tóxicos sino que también deben procesar la sangre, lo cual
prácticamente garantiza que cualquier compuesto químico que el cuerpo haya absorbido entre en contacto con
ellos.
Entre los efectos tóxicos en el sistema excretor están los siguientes:
Disminución en la tasa de filtración.
Obstrucción del flujo de orina.
Deterioro de los túbulos renales (con filtración posterior).
Cáncer.
Sistema inmunológico
El sistema inmunológico es una red de diversos tipos de células esparcidas por todo el cuerpo. Sus tres
funciones principales son las siguientes:
eliminación de agentes infecciosos que invaden el cuerpo;
vigilancia contra neoplasmas que puedan surgir (cáncer);
rechazo de los injertos tisulares extraños.
La capacidad de distinguir entre células normales del cuerpo y agentes invasores es decisiva para el
cumplimiento de esas funciones. Cuando se pierde la capacidad de hacer dicha distinción, el sistema
inmunológico puede atacar partes del propio cuerpo, condición que se conoce como autoinmunidad. La
neutralización del sistema inmunológico, ya sea intencional (durante un transplante quirúrgico) o no
intencional (por los tóxicos ambientales), a menudo abre la puerta al desarrollo de infecciones y cáncer.
Cuando el sistema inmunológico se neutraliza, el cuerpo pierde parte importante de su
sistema de defensa.
Entre los efectos tóxicos del sistema inmunológico están los siguientes:
inmunosupresión;
proliferación incontrolada de células inmunológicas (leucemia);
alteración de los mecanismos de defensa, y EFECTOS BIOLOGICOS DE LA CONTAMINACION DEL
AIRE
Procesos vitales básicos
Replicación genética - División celular
Ya que hablamos del funcionamiento corporal normal, retrocedamos hasta las funciones más básicas de la
vida: la replicación genética y la división celular. Estos son los procesos que aseguran la continuidad de la vida
y la reproducción de las especies. La interferencia en dicho nivel de funcionamiento puede tener consecuencias
nefastas debido a que tales procesos son básicos para la existencia.
Replicación genética
En el núcleo de cada célula corporal hay materiales que determinan las características hereditarias, el
anteproyecto de quién será uno. A menudo se menciona el ADN, que algunos consideran el ladrillo de la vida.
Dicho material se organiza en pequeñas unidades codificadas llamadas genes, que rigen cada rasgo físico del
cuerpo, desde el color de los ojos hasta la talla de calzado. Los estudios indican que los genes influyen mucho
en los procesos de pensamiento y la conducta.
Cada célula del cuerpo contiene genes codificados, que rigen la apariencia, las funciones
corporales, e influyen en el comportamiento.
Los genes se agrupan en numerosas hebras denominadas cromosomas. Cada especie animal o vegetal tiene un
número característico de cromosomas en cada célula normal, llamado número diploide. Los gametos, células
usadas para la reproducción, son un caso especial: tienen solo la mitad del número diploide estándar de
cromosomas (número haploide). De esta manera, cuando dos de los gametos se unen para formar un nuevo
organismo, este tiene el número diploide de cromosomas y así se mantiene la integridad de las especies.
El número diploide para el hombre es 46. Se podría pensar que los demás organismos, ya que son menos
avanzados que los seres humanos, tienen menos cromosomas, pero esto solo es cierto para el número de genes,
mas no para el de cromosomas. Aunque las moscas de la fruta tienen solo 8 cromosomas y el maíz 20, los
caballos tienen 66, la pimienta negra 128, y los cangrejos de río 196.
Es importante entender que todas las plantas y animales producen continuamente células nuevas. Cuando un
organismo unicelular produce una célula nueva, en realidad ha creado un nuevo organismo. La mayoría de
plantas y animales produce células nuevas ya sea para crecer o para reemplazar las células viejas o gastadas.
Para mantener la integridad de una especie y asegurar la salud y el bienestar de cada célula y organismo, cada
nueva célula producida debe tener el número de cromosomas que caracteriza a la especie. (La excepción se da
en la formación de gametos, como se mencionó anteriormente.) En otras palabras, para cada célula nueva
todos los genes deben copiarse y reproducirse exactamente. La replicación de genes es un proceso complejo,
minuciosamente sincronizado, que implica la interacción conjunta de muchas partes de las células. Después de
la réplica, la célula está preparada para dividirse.
Cada vez que una célula se divide, los genes deben duplicarse.
División celular
En el cuerpo ocurren dos tipos básicos de división celular: mitosis y meiosis. Los nombres no son lo más
importante; más bien conviene comprender cuáles son las diferencias entre ambos procesos. La mitosis es la
división celular regular y cotidiana para formar células nuevas e idénticas. La meiosis consiste en el proceso
por el cual se crean células germinales, con el número haploide de cromosomas. En general, la mitosis ayuda a
mantener la uniformidad en un individuo, mientras que la meiosis contribuye a sostener la integridad y a
promover una diversidad beneficiosa dentro de una especie. Del mismo modo que la replicación genética,
ambos procesos implican un manejo complicado y coordinado de los componentes subcelulares. Las
principales diferencias entre mitosis y meiosis se resumen en el cuadro 2-2.
Cuadro 2-2. Comparación entre mitosis y meiosis
Criterio Mitosis Meiosis
Número de divisiones celulares Una Dos
Número de células formadas Dos Cuatro
Número de cromosomas en cada célula
formada
Diploide Haploide
Tipo de célula formada Somática (cuerpo)
completamente
idéntica
Germen (gametos)
completamente
diferente
De acuerdo con lo antes mencionado, el proceso de mitosis es continuo en los organismos vivos y en la
mayoría de células ocurre bastante rápido. Algunas células del cuerpo se dividen una vez cada 20 minutos.
Con esta tasa, una célula podría multiplicarse en aproximadamente 70 mil millones de células en medio día (es
evidente que eso no sucede: la división celular de individuos saludables es cuidadosamente regulada por los
genes). Es fácil observar por qué es tan importante hacer copias exactas de genes; un pequeño error puede ser
grave. La próxima sección trata diversos tipos de efectos adversos, incluidas las mutaciones y el cáncer, los
dos problemas principales que ocurren con la replicación genética y la división celular.
Las células del cuerpo humano crecen y se dividen constantemente.
10. ¿Por qué los riñones se encuentran en gran desventaja en cuanto a las exposiciones
tóxicas ambientales?
11. ¿Cuáles son las tres funciones principales del sistema inmunológico?
12. Las hebras pequeñas del ADN que controlan los rasgos físicos e influyen en parte en
la conducta se denominan _________.
alergia (hipersensibilidad) o autoinmunidad.
El asma es uno de los tipos principales de hipersensibilidad. En los Estados Unidos, afecta de 3 a 5 por ciento
de la población. Tanto trabajadores industriales como consumidores están expuestos a muchos materiales
capaces de inducir el asma. Entre los tóxicos transportados por el aire, las sustancias que comúnmente causan
el asma incluyen el formaldehído, los plaguicidas, las resinas (por ejemplo, el diisocianato de tolueno), el
níquel, el cromo, el mercurio y el berilio.
Se ha demostrado que algunos compuestos de metales pesados producen autoinmunidad. Las investigaciones
actuales se centran en determinar el mecanismo que subyace a este fenómeno.
EFECTOS BIOLOGICOS DE LA CONTAMINACION DEL AIRE
¿Cómo afectan los contaminantes tóxicos del aire la manera en que funciona el cuerpo?
Mutágenos - Carcinógenos - Tóxicos del desarrollo - Neurotóxicos - Hepatotóxicos - Tóxicos pulmonares -
Tóxicos que causan disfunción reproductora - Tóxicos de efectos agudos o crónicos
Los contaminantes tóxicos del aire pueden clasificarse de diversas maneras. Este curso introduce brevemente
los tres esquemas más comunes de clasificación: según las fuentes, según los efectos que tienen en la salud y
según sus propiedades químicas. Ya revisamos cómo funciona el cuerpo cuando está saludable, así que
veamos primero la clasificación de contaminantes tóxicos según sus efectos en la salud.
Cuando se buscan las causas de muchas enfermedades y condiciones de salud, los investigadores generalmente
sospechan que los factores son agentes ambientales no infecciosos. Estos pueden tener la forma de productos
químicos, radiación o ciertos fenómenos o materiales físicos, y sus efectos van desde la mera irritación hasta la
muerte de las células, los tejidos o incluso del organismo. Los agentes tóxicos pueden ejercer sus efectos en
todo el cuerpo de diferentes maneras y en diferentes sistemas. Según sus efectos, los tóxicos se suelen
clasificar en las siguientes categorías:
mutágenos;
carcinógenos;
tóxicos del desarrollo (teratógenos);
neurotóxicos;
tóxicos hepáticos o hepatotóxicos;
tóxicos pulmonares;
tóxicos que causan disfunción reproductora;
agentes tóxicos de efectos agudos, y
agentes tóxicos de efectos crónicos.
Las sustancias tóxicas tienen una amplia gama de efectos en el sistema corporal del ser
humano.
Dado que esta clasificación se basa en los efectos, las diferentes categorías no son mutuamente excluyentes.
Las sustancias químicas a menudo afectan a varios órganos, pero también pueden causar diferentes tipos de
toxicidad en un solo órgano. Por ejemplo, un mismo tóxico puede ser carcinógeno, mutágeno y, por tanto,
entrar también en la clasificación de agentes que producen efectos crónicos; los neurotóxicos generalmente son
de efectos tóxicos agudos; etcétera.
Mutágenos
Los mutágenos son sustancias que causan mutaciones o alteraciones en el material genético. Según lo que
hemos visto en la sección sobre reproducción celular, el material genético (ADN) es el “anteproyecto” que
controla toda la actividad celular, desde la producción de energía hasta su reproducción. La alteración de este
“anteproyecto” puede conducir a un funcionamiento inadecuado de la célula. En realidad, las mutaciones
constituyen el hecho principal entre diversos tipos de efectos adversos en la salud. Por ejemplo, se cree que la
mayoría de tipos de cáncer surgen de un daño provocado sobre un gen que controla la división celular.
Un mutágeno es una sustancia que altera el material genético.
La alteración del material genético de una célula puede adoptar tres formas:
cambio en la composición química del ADN;
alteración del ajuste físico del ADN, y
adición o supresión de todos los cromosomas.
En términos técnicos, solo la primera alteración, el cambio químico, se considera una mutación. Los genetistas
clasifican el reajuste físico del ADN como un hecho clastogénico y la presencia de un número anormal de
cromosomas en una célula se llama aneuploidea. Los términos nuevos no son lo más importante en esta
sección. Para fines de la exposición, considérese cualquier alteración anormal del material genético como una
mutación y cualquier agente que causa tal cambio como un mutágeno.
Es importante señalar que la mayoría de células son capaces de reparar el ADN. Siempre que estos
mecanismos de reparación estén intactos, se puede confiar en que la mayoría de mutaciones se corregirá antes
de que creen un problema. Sin embargo, cuando se comprometen los mecanismos de reparación es probable
que un mayor número de mutaciones genere consecuencias adversas. Algunos estudios han indicado que el
deterioro del sistema de reparación del ADN es responsable en parte de muchos de los efectos adversos en la
salud que generalmente se observan en la edad avanzada.
Por lo general, las células saludables son capaces de reparar el material genético dañado.
El daño genético puede conducir a una serie de efectos, que van desde el funcionamiento celular deficiente a la
muerte celular o incluso la muerte del organismo. Veamos:
Un cambio en el ADN puede alterar las proteínas de las células. Qué proteínas se ven afectadas y en qué tipo
de células ocurre la alteración son factores importantes para determinar los efectos finales. Cuando la mutación
ocurre en una célula del embrión en desarrollo, el resultado puede ser una anomalía reproductiva (aborto
espontáneo) o la generación de anormalidades en la descendencia. Si la mutación afecta a una proteína que
controla el funcionamiento celular adecuado, el resultado puede ser una enfermedad crónica. Las alteraciones
genéticas que afectan la reproducción celular pueden detener la proliferación de una célula y causar su muerte
o su proliferación incontrolada, como en un cáncer.
Asimismo es posible que el daño genético no tenga efecto perjudicial alguno. Debe recordarse que cada célula
del cuerpo tiene un complemento total de cromosomas; es decir, cada célula contiene toda la información
necesaria para la estructura y el funcionamiento adecuado de todo el cuerpo. Obviamente, gran parte del ADN
en una célula está inactiva. Por ejemplo, una célula en la planta del pie no usa el plan genético específico para
la producción de saliva. Si el gen o los genes codificados para la producción de saliva estuviesen dañados en
una de las células del pie, nadie lo notaría, y la salud no se vería afectada; sería una “mutación silenciosa”.
Entre los mutágenos gaseosos o transportados por el aire más comunes están el DDT, la dioxina, el ozono, las
sales de plomo, el benceno y el cloruro de vinilo. El cloruro de vinilo puede causar una mutación que por lo
general desemboca en una clase particular de cáncer hepático.
13. Defina brevemente los mutágenos.
14. Presente dos razones por las cuales una mutación puede no tener un efecto evidente.
Carcinógenos
Los carcinógenos son las sustancias químicas que inducen el cáncer. El cáncer es el crecimiento anormal e
incontrolado de células; también se le llama neoplasia o tumor. Actualmente, el cáncer constituye una
preocupación central de salud en el mundo. Cerca de 20 por ciento de todas las defunciones acaecidas en los
Estados Unidos se relacionan con el cáncer. Además, se calcula que en los Estados Unidos entre 50 y 90 por
ciento de todos los tipos de cáncer están relacionados con factores ambientales asociados con el estilo de vida
y la exposición industrial. Un buen ejemplo de un factor vinculado con el estilo de vida es el tabaquismo, que
ha sido relacionado con el cáncer al pulmón, a la laringe, al páncreas y a la vejiga.
Los carcinógenos son sustancias que causan un crecimiento celular anormal o
incontrolado.
Cuatro reacciones que indican una tasa anormal de incidencia de neoplasias son las siguientes:
presencia de tipos de tumores no vistos en los controles;
mayor incidencia de tipos tumorales observados naturalmente en los controles;
aparición temprana de tumores, y
mayor número de tumores por individuo en un grupo de exposición, comparado con los miembros del
grupo control.
La carcinogénesis —la inducción y formación de un tumor— parece ser un proceso gradual que empieza con
un químico. Este hecho inicial es, generalmente, una alteración genética. Sin embargo, debe recordarse que la
mayoría de células tiene la capacidad de reparar el ADN; por consiguiente, no todas las células que han pasado
por este evento inicial desarrollan el cáncer. La etapa siguiente en la carcinogénesis involucra a una sustancia
química promotora. Un promotor es un carcinógeno que trabaja para incrementar la incidencia de cáncer solo
después de que ha ocurrido el inicio de la enfermedad. El desarrollo de cáncer requiere, al parecer,
exposiciones repetidas por un periodo prolongado y los estudios han indicado que los efectos pueden ser
reversibles cuando cesa la exposición. Algunas sustancias químicas tienen la capacidad de ser iniciadores y
promotores, y se las denomina apropiadamente carcinógenos completos.
Los iniciadores químicos son necesarios para empezar el proceso de carcinogénesis.
Una sustancia química promotora actúa para incrementar la incidencia de cáncer, pero
solo después de que la iniciación ha ocurrido.
También deberíamos familiarizarnos con algunos otros términos referentes a la carcinogenicidad. Un
carcinógeno primario es una sustancia que por el solo hecho de estar en el ambiente produce cáncer. Por otro
lado, un procarcinógeno se convierte en carcinógeno solo después de una conversión a partir de una forma
benigna. La mayoría de los carcinógenos ambientales son de este tipo. Los cocarcinógenos, aunque no son
carcinogénicos en sí mismos, incrementan la potencia del efecto carcinogénico de otras sustancias químicas.
Los carcinógenos ambientales se tornan nocivos, en su mayor parte, solo después de su
conversión a partir de alguna forma inofensiva.
Aunque en los últimos años se ha aprendido mucho acerca del inicio y desarrollo de cáncer, todavía es difícil
establecer relaciones claras de causa y efecto para posibles carcinógenos. Una dificultad para identificar
carcinógenos específicos es su prolongado periodo de latencia, comúnmente de 15 a 40 años entre la
exposición y la manifestación de la enfermedad. No obstante, los investigadores redoblan sus esfuerzos para
advertirnos acerca de los carcinógenos potenciales. Debido a la estrecha relación entre carcinogenicidad y
mutagénesis se usan algunas pruebas de corto plazo sobre mutagenicidad como pruebas de tamizaje para la
carcinogenicidad. Sin embargo, actualmente ninguna de estas pruebas es suficiente para hacer un juicio
definitivo acerca de la carcinogenicidad. La evidencia más concreta generalmente proviene de los estudios
epidemiológicos realizados con seres humanos.
El cuadro 2-3 presenta una lista parcial de los carcinógenos humanos comprobados y de los probables, junto
con los principales lugares del cuerpo donde ejercen su toxicidad.
Cuadro 2-3. Algunos carcinógenos humanos y sus ámbitos corporales de toxicidad
Compuesto químico Ámbitos carcinogénicos
A-Aminobifenil Vejiga
Asbesto Pulmones, mesotelio
Benceno Médula ósea
Bencina Vejiga
Berilio Pulmones
Cromo Vías respiratorias
Radionucleidos Médula ósea, pulmones
Cloruro de vinilo Hígado
Los radionucleidos son una clase particular de mutágenos y carcinógenos. Ya en el siglo XVI, la radiación
causaba una enfermedad mortal al pulmón en los mineros europeos. A inicios del siglo XX, esta enfermedad
se asoció con el radón.
Las mutaciones y el cáncer son los principales problemas de salud relacionados con la
exposición a la radiación.
La radiación ionizante se diferencia de la luz visible y de otras radiaciones de bajo nivel en el hecho de que
puede desprender electrones a partir de átomos. Cuando este tipo de radiación transfiere su energía a una
célula y desprende los electrones orbitales que integran a los átomos en moléculas, la célula puede morir o
sobrevivir dañada. La mutación resultante puede iniciar el cáncer o transmitirse a la descendencia.
Los estudios realizados en Japón con los sobrevivientes de la bomba atómica —que sirven de base para las
normas actuales de exposición a la radiación— indicaron que la leucemia mieloide, un cáncer a la médula
ósea, fue el único que resultó de la exposición a la radiación. Recientes estudios han revelado que la
exposición ocupacional a la radiación ionizante de bajo nivel aumenta el riesgo de cáncer en los tejidos
respiratorios, digestivos y los que forman la sangre.
Tóxicos del desarrollo
En la sección anterior sobre mutágenos se mencionó que algunas mutaciones pueden causar anormalidades en
la descendencia. Los agentes que dañan directamente al feto en dosis que no afectan a la madre se clasifican
como teratógenos. Estos son solo un tipo de sustancias tóxicas del desarrollo. Entre los efectos teratogénicos se
pueden mencionar: órganos o estructuras tisulares anormales, funcionamiento metabólico o químico deficiente
y retardo mental. Algunas anormalidades teratogénicas y disfunciones pueden ser tan sutiles como para no
tener prácticamente efecto alguno sobre el organismo.
Los teratógenos son sustancias que dañan al feto pero no a la madre.
Un factor importante que influye en la toxicidad de los teratógenos, además de los factores estándar de
toxicidad —magnitud y duración de la exposición— es el tiempo en que ocurre la exposición durante el
desarrollo del feto. Cada sistema corporal en desarrollo pasa por un periodo crítico durante el cual es
particularmente sensible al desarrollo anormal químicamente inducido. En los seres humanos, la mayoría de
estos períodos de desarrollo crítico se presentan entre la tercera y la duodécima semana de desarrollo del feto.
Por lo general, las anomalías producidas por la exposición después de este periodo son menos graves.
Un factor crítico en la teratogenicidad es la etapa de desarrollo del feto en la que ocurre la
exposición.
Otras sustancias tóxicas que afectan el desarrollo pueden ejercer sus efectos durante los primeros años de vida,
antes de que todos los sistemas del cuerpo terminen de desarrollarse. Un ejemplo es el plomo, que puede
impedir el crecimiento del sistema nervioso central y causar discapacidades permanentes en el aprendizaje si
los niños lo consumen o inhalan. Otros teratógenos químicos supuestos o conocidos incluyen la dioxina, el
mercurio orgánico, el arseniato de sodio y el humo del cigarrillo.
15. Describa brevemente el cáncer.
16. Un carcinógeno promotor no puede causar cáncer hasta que sea activado por un
__________.
17. ¿Qué es un teratógeno?
Neurotóxicos
La toxicidad puede ocurrir en diversos puntos del sistema nervioso.
cerebro;
otros cuerpos de células nerviosas;
fibras nerviosas;
vainas de mielina que cubren las fibras nerviosas;
uniones de nervio a nervio y de nervio a músculo.
Las células nerviosas tienen una tasa metabólica alta y, por consiguiente, requieren más oxígeno que otras
células corporales. Dado que un suministro adecuado de oxígeno es esencial para un buen funcionamiento
cerebral, cualquier sustancia que comprometa el flujo sanguíneo al cerebro (el cianuro, por ejemplo) puede
causar graves daños.
El plomo es un neurotóxico típico, muy conocido por sus efectos perjudiciales. Algunos historiadores creen
que la caída del Imperio Romano puede haberse debido, en parte, a los efectos adversos del plomo en las
cañerías. La potencia extrema del plomo se atribuye, parcialmente, a sus diversos mecanismos de acción.
Puede afectar el funcionamiento neuronal al degenerar los axones, destruir la vaina de mielina e interferir con
los neurotransmisores químicos en la sinapsis.
El plomo ataca el sistema nervioso de diversas formas.
Los insecticidas organofosforados (por ejemplo, el malatión y el paratión) también interfieren con la función
química de neurotransmisión del sistema nervioso, comúnmente causan debilidad y parálisis y a veces la
muerte. Otros ejemplos de productos neurotóxicos son la acrilamida, el DDT y algunas formas de mercurio.
Hepatotóxicos (tóxicos del hígado)
Como se indicó anteriormente, los efectos tóxicos en el hígado incluyen la acumulación de grasa, la ictericia,
la muerte celular, la cirrosis y el cáncer. Además, las sustancias químicas que incrementan o disminuyen los
niveles de enzimas metabólicas en el hígado pueden afectar la toxicidad de otros compuestos mediante la
alteración de su meta-bolismo.
El tetracloruro de carbono es un hepatotóxico prominente.
El tetracloruro de carbono, probablemente el hepatotóxico más conocido, no es tóxico para el hígado en su
forma no metabolizada. Esta es una de esas sustancias químicas cuya toxicidad se ve incrementada por el
hígado en lugar de disminuida. Además, se sabe que los efectos tóxicos del tetracloruro de carbono en el
hígado (que incluyen casi todos los extremos tóxicos mencionados anteriormente) se intensifican cuando se
exponen previamente al alcohol.
Otros hepatotóxicos comunes son el berilio, el cloroformo, el tricloroetileno y el cloruro de vinilo. El berilio
produce necrosis; el cloroformo y el tricloroetileno producen necrosis e hígado graso; los vapores de cloruro
de vinilo pueden causar cáncer hepático.
Tóxicos pulmonares
Los efectos tóxicos en los pulmones incluyen la irritación y constricción de las vías respiratorias, la necrosis,
el edema (retención excesiva de líquido), la fibrosis (cambios en el tipo o la composición de las células) y el
cáncer. Los resultados finales varían desde el malestar hasta la asfixia y la muerte. Aunque los efectos
irritantes generalmente son reversibles, la exposición crónica a un irritante puede conducir al daño celular
permanente.
El asbesto, el arsénico y la radiación son tres de las causas más comunes de cáncer de pulmón. El asbesto
también puede causar fibrosis, tal como otros agentes minerales. La sensibilización alérgica y su posterior
irritación y edema son los resultados comunes de la exposición a los compuestos como el diisocianato de
tolueno.
18. Describa cuatro formas en que las toxinas pueden afectar el sistema nervioso.
19. Identifique seis consecuencias de la toxicidad en el hígado.
20. Los efectos irritantes en los pulmones son irreversibles... ¿siempre, a veces, nunca?
Agentes que causan disfunciones reproductoras
Los contaminantes tóxicos del aire que causan disfunciones reproductoras pueden clasificarse en tres tipos
generales:
aquellos que reducen la fecundidad;
aquellos que reducen las oportunidades de que el embrión o feto sobreviva, y
aquellos que causan efectos teratogénicos.
Ya hemos abordado los teratógenos —productos químicos que causan defectos congénitos— en la
clasificación de los tóxicos que afectan el desarrollo.
Los agentes que reducen la fecundidad pueden actuar en los mecanismos reproductores del hombre o de la
mujer. La toxicidad en los ovarios se puede observar mediante la quimioterapia con la radiación. Además, los
investigadores han informado que algunos hidrocarburos poliaromáticos (PAH, por sus siglas en inglés)
afectan directamente a los oocitos. Algunos de estos compuestos, como el benzopireno y el dimetil-
benzantraceno, son productos de combustión. En cuanto al sistema masculino, ya se ha establecido claramente
que el dibromocloropropano, un insecticida, es un compuesto antiespermatogénico.
Otros agentes tóxicos que provocan efectos agudos o crónicos
Algunos tóxicos no aparecen en las siete clasificaciones anteriormente presentadas. Estos se clasifican de
manera más sencilla según la duración de exposición requerida para provocar una respuesta tóxica. Algunos
agentes son intensamente tóxicos y provocan una respuesta solo después de una exposición de corto plazo. El
formaldehído es un agente tóxico que produce efectos agudos como irritación de los ojos, de la piel y de los
revestimientos respiratorios. Otras sustancias requieren una exposición de largo plazo o en forma repetida para
tener un efecto. Se dice que dichas sustancias presentan una toxicidad crónica.
Aunque el asbesto también es tratado como un tóxico pulmonar, es un ejemplo típico de tóxico que produce
efectos crónicos. El hecho de que cause escaso o ningún efecto agudo hace que el asbesto sea mucho más
insidioso. Obsérvese que, generalmente, algunos agentes presentan toxicidad tanto aguda como crónica en
diferentes tejidos.
Los efectos tóxicos en el sistema inmunológico incluyen tanto la estimulación como la
inhibición.
Algunos contaminantes tóxicos del aire pueden inhibir o suprimir el sistema inmunológico. La estimulación
ocurre mediante uno de varios mecanismos: la producción de una respuesta alérgica o desencadenando la
producción de sustancias químicas como el interferón, un intermediario de la respuesta alérgica. Las sustancias
tóxicas que inhiben el sistema inmunológico pueden aumentar la sensibilidad a la infección y a veces abren las
puertas a la carcinogénesis.
21. ¿Cuáles son los tres tipos generales de disfunción reproductora?
22. Las sustancias tóxicas que inhiben el sistema inmunológico pueden aumentar las
probabilidades de que el cuerpo desarrolle _________ y _________.
Toxicología ambiental
La toxicología es el estudio de las sustancias tóxicas o venenos. En esta lección,
abordaremos la exposición humana y la absorción de las sustancias tóxicas en el ambiente,
en particular en el aire que respiramos. También veremos cómo interactúan los materiales
tóxicos entre sí y con el cuerpo en su conjunto, dos factores importantes en la
determinación de los efectos adversos de los contaminantes del aire en la salud.
¿Cómo entran al cuerpo los contaminantes tóxicos del aire?
Las personas están expuestas a las sustancias tóxicas por diferentes vías. Sin embargo,
algunas formas características de exposición, como la ingesta de alimentos y bebidas, son
irrelevantes para ser tratadas en una explicación sobre los contaminantes tóxicos del aire.
Las principales vías de exposición para los contaminantes del aire, clasificadas según su
importancia, son las siguientes:
contacto con la piel o los ojos;
ingesta, e
inhalación.
Todos podemos estar expuestos a las sustancias tóxicas por muchas vías.
Generalmente, el primer punto de contacto entre el cuerpo humano y los contaminantes
tóxicos del aire es la piel. Sin embargo, a diferencia de las vías respiratorias y el aparato
digestivo, esta no está diseñada para la absorción. Cuando su superficie no está dañada, la
piel sirve como una barrera eficaz contra la mayoría de sustancias extrañas. De los miles de
potenciales contaminantes tóxicos del aire, solo pocos tienen las características químicas
necesarias para ser absorbidos fácilmente por la piel.
Cuando la piel no está dañada, actúa como una barrera eficaz contra la
mayoría de sustancias tóxicas.
Aunque los ojos son solo una vía menor de exposición, deben ser mencionados. Debido a
que poseen muchos vasos sanguíneos diminutos cerca de la superficie y a que carecen de
una capa exterior gruesa, absorben las sustancias más fácilmente que la piel. Ciertas
sustancias químicas, como el fluoroacetato, se absorben a través de los ojos en cantidades
suficientes como para originar un envenenamiento sistémico.
La ingesta incluye el paso a través del aparato digestivo, aunque esto no solo se aplica a las
sustancias que se comen. Las sustancias transportadas por el aire que entran a las vías
respiratorias a través de la boca o la nariz pueden ser retenidas en la capa protectora de la
mucosa, transportadas a la faringe e ingeridas.
Obviamente, la inhalación por los pulmones es la vía que supone más problemas en lo que
a contaminantes tóxicos del aire se refiere. La mayoría de las sustancias que se encuentran
en los pulmones tienen acceso fácil a la circulación por el cuerpo y pueden llegar
prácticamente a cualquier punto de este.
La inhalación de sustancias tóxicas constituye la vía que supone más
problemas.
Diferencias entre exposición y dosis
El factor crítico al determinar los efectos adversos para la salud relacionados con los
contaminantes tóxicos del aire no es la exposición a una sustancia sino la cantidad de esta
sustancia que llega hasta un tejido o célula donde puede ejercer un efecto. La exposición se
caracteriza por el contacto entre un agente y un organismo. Ya se produzca en la piel, la
boca, el aparato digestivo o en los pulmones, el nivel de exposición es la cantidad
disponible de una sustancia para la absorción.
La dosis, por otro lado, es la cantidad de una sustancia realmente absorbida por el cuerpo
(recuérdese la distinción entre “dentro” y “fuera” del cuerpo). Más específicamente,
podemos decir que la dosis absorbida es la cantidad de una sustancia que un organismo ha
absorbido, mientras que la dosis efectiva es la cantidad de una sustancia que llega a una
parte del cuerpo donde puede originar un efecto adverso. Esta es más complicada de
determinar que la primera, porque resulta difícil medir las concentraciones químicas en
partes específicas dentro del cuerpo, y este presenta, por otra parte, reacciones diversas
frente a los agentes. Por estas razones, generalmente la dosis efectiva se calcula a partir de
la dosis absorbida, y esta, a su vez, se determina mediante las concentraciones sanguíneas.
La exposición es la cantidad de una sustancia disponible para la absorción;
la dosis es la cantidad de una sustancia realmente absorbida por el cuerpo.
1. Identifique cuatro vías por las cuales las sustancias tóxicas pueden
entrar a su cuerpo.
2. ______________ es la cantidad de una sustancia realmente
absorbida por el cuerpo.
a. La dosis.
b. La exposición.
Descripción de los efectos de los contaminantes tóxicos del aire
Todos los efectos adversos para la salud de los contaminantes tóxicos del aire se pueden
clasificar como locales o sistémicos. Los efectos locales ocurren en la puerta de entrada; es
decir, en el lugar donde se produce la absorción. Las sustancias altamente reactivas tienden
a ejercer sus efectos localmente, en el primer lugar de contacto; en cambio, los efectos
sistémicos ocurren en un lugar distinto, después de que una sustancia ha sido absorbida,
distribuida y quizás incluso metabolizada. Los componentes más estables tienen mayores
probabilidades de ser transportados por la sangre hasta zonas que presentan una
sensibilidad particular a ellos. Algunas sustancias tóxicas, como los plaguicidas
organofosforados, pueden originar efectos tanto locales como sistémicos.
Los efectos producidos en la puerta de entrada ocurren en el lugar de la
absorción; los efectos sistémicos, en cualquier otro lugar.
¿Qué es un tejido diana?
La parte del cuerpo en la que una sustancia química origina efectos adversos se denomina
tejido diana. Pero un “tejido” diana puede ser, en realidad, un órgano íntegro, un tejido, una
célula o tan solo un componente subcelular. Las mutaciones, por ejemplo, son efectos
subcelulares en los que algunas sustancias químicas tóxicas alteran el material genético.
Los siguientes conceptos le ayudarán a comprender cómo los contaminantes tóxicos del
aire pueden originar efectos adversos en diversos lugares diana dentro del cuerpo:
Una sustancia química puede tener más de un tejido diana.
El tejido diana de una sustancia química puede cambiar con el transcurso del
tiempo, con la magnitud de la dosis o la duración de esta.
Las interacciones químicas y el metabolismo pueden crear sustancias con lugares
diana distintos de los que tendría la sustancia química original.
Sistema nervioso.
Hígado.
Sistema hematopoyético (formación de sangre).
Riñones.
Aparato digestivo.
Piel, vías respiratorias.
Clasificación de la actividad entre sustancias químicas
A veces 2 + 2 no es 4
Debido a que generalmente las personas están expuestas a más de un contaminante a la vez,
las interacciones químicas, al relacionarse con los efectos en la salud, constituyen
consideraciones importantes para determinar los riesgos de exposición de individuos y de la
población a los contaminantes tóxicos del aire. A menudo, las combinaciones de sustancias
químicas originan efectos diferentes de los que se hubiera predicho para las mismas
sustancias de manera independiente. Lamentablemente, desconocemos la naturaleza de
muchas interacciones. Incluso cuando se conocen los efectos resultantes de la combinación
de dos contaminantes, la adición de una tercera variable hace que los efectos finales sean
inciertos. Esta compleja área de estudio constituye el tema central de diversas
investigaciones toxicológicas desarrolladas en la actualidad.
A menudo, la exposición a combinaciones de sustancias químicas tiene
efectos diferentes de los que tendría una exposición independiente a las
mismas sustancias.
A continuación se describen los tipos generales de interacciones químicas que pueden
ocurrir y se brindan algunos ejemplos. Aunque los ejemplos presentados se centran en las
interacciones de dos sustancias químicas, los principios discutidos también se aplican a la
combinación de cualquier número de sustancias. Recuerde que la preocupación aquí no
reside en las interacciones químicas en sí mismas (eso queda para los químicos) sino en la
forma como las interacciones alteran los efectos en la salud.
A veces 2 + 2 no es 4
Los efectos de la exposición simultánea a una combinación de dos o más sustancias tóxicas
se pueden clasificar en alguno de los tres tipos generales que se presentan a continuación:
aditivos (adición);
sinérgicos (sinergia), y
antagónicos (antagonismo).
Un efecto aditivo es un efecto combinado de dos o más sustancias químicas que equivale a
la suma de los efectos aislados de cada una de ellas. En otras palabras, es simplemente
como sumar 2 + 2 = 4. (Estamos suponiendo que los efectos individuales no son
directamente contrarios, con lo que tenderían a cancelarse entre sí.) Cada sustancia química
realiza sus acciones como si no existiera otra. Este es el efecto observado más común en las
exposiciones a sustancias químicas simultáneas. Por ejemplo, los efectos de distintos
plaguicidas organofosforados se combinan de manera aditiva.
La sinergia supone un efecto combinado de dos o más sustancias químicas que es mucho
mayor que la suma de los efectos de cada sustancia por sí sola; o sea, 2 + 2 = 10. El
tetracloruro de carbono y el etanol son un buen ejemplo. La exposición simultánea a estas
dos sustancias químicas —ambas hepatotóxicas (tóxicos hepáticos)— produce mucho más
daño al hígado del que se hubiera producido de manera aditiva.
En el sinergismo, dos o más sustancias químicas intensifican los efectos de
cada una de ellas.
La potenciación es un tipo particular de sinergia en el que una sustancia que no ejerce
efecto alguno en determinada zona corporal aumenta los efectos tóxicos de otra sustancia
en dicha zona. Se podría representar este efecto como 0 + 2 = 10. A manera de ejemplo, el
isopropanol, que no es tóxico para el hígado, potencia la hepatotoxicidad del tetracloruro de
carbono.
La interacción de las partículas de gas en los pulmones es un mecanismo sinérgico
importante en la toxicología de la contaminación del aire. A veces, los gases adsorbidos en
las partículas pueden penetrar más profundamente en los pulmones (y, por consiguiente,
experimentar mayor absorción y ejercer un mayor efecto) que si hubieran sido inhalados en
la fase gaseosa. Un caso típico de esta clase de interacción es el gas de fluoruro de
hidrógeno adsorbido al aerosol de sulfato de berilio.
En el antagonismo, dos o más sustancias químicas interfieren en las acciones de cada una
de ellas (o bien una interfiere con la acción de la otra), por lo que el efecto combinado es
menor que la suma de los efectos químicos individuales: 2 + 2 = 3. La interacción
antagónica constituye la base para la mayoría de antídotos de venenos. Asimismo, el
potencial carcinogénico del arsénico es contrarrestado de esta manera por el selenio.
En el antagonismo, dos o más sustancias químicas contrarrestan sus efectos
entre sí.
Efectos que resultan de la
exposición simultánea a dos
o más sustancias tóxicas
¿Qué sucede? Equivale a
Aditivo El efecto combinado es igual a la
suma de los efectos individuales
2 + 2 = 4
Sinérgico El efecto combinado es mayor que
la suma de los efectos individuales
2 + 2 = 10
Antagónico El efecto combinado es menor que
la suma de los efectos individuales
2 + 2 = 3
Existe un caso especial de antagonismo en el que dos sustancias químicas que originan
efectos opuestos en la misma función fisiológica terminan cancelándose entre sí. Esta
situación puede representarse mediante la siguiente ecuación: -4 + (-4) = 0. Un ejemplo
sería la cancelación del efecto de un barbitúrico, sustancia que reduce la presión sanguínea,
mediante la administración de un agente vasoconstrictor (constrictor de los vasos
sanguíneos) como la norepinefrina.
Una forma de antagonismo entre sustancias químicas es precisamente la contraria a la
potenciación. En ese caso, una sustancia que no origina ningún efecto en un órgano
particular o sistema disminuye la toxicidad de otra (0 + 4 = 1).
La tolerancia es una interacción química comúnmente observada y relacionada con el
antagonismo. Es un estado de disminución de los efectos de una sustancia química que
resulta de la exposición previa a dicha sustancia o a otra estructuralmente relacionada. Este
fenómeno generalmente ocurre con la administración crónica de medicamentos: con el
transcurso del tiempo, se requiere una dosis mayor para producir el mismo efecto. La
tolerancia con sustancias tóxicas puede permitirle a un individuo resistir niveles que
normalmente hubieran sido sumamente tóxicos o incluso letales. Las pruebas indican que
ciertas poblaciones del sur de California están desarrollando tolerancia al ozono
simplemente por estar expuestas a él en el aire ambiental.
La tolerancia es un estado reducido de respuesta a un producto químico.
Además de la influencia de otras sustancias químicas, como se acaba de explicar, los
efectos de una sustancia química en el cuerpo dependen, en gran medida, de los efectos del
cuerpo sobre ella. La próxima sección se concentra en el importante tema de la
toxicocinética: la absorción, la distribución, el metabolismo y la excreción de las sustancias
químicas.
3. ¿Qué sustancias tienen mayores probabilidades de originar efectos
sistémicos?
a. Reactivas.
b. Estables.
4. ¿Cierto o falso? Cada sustancia química tóxica tiene como diana un
tejido específico y único.
Combine lo siguiente:
5. Adición a. 2 + 2 = 10
6. Antagonismo b. 2 + 2 = 4
7. Sinergia c. 2 + 2 = 3
Toxicocinética: ADME o qué hace el cuerpo con las sustancias que ingresan
absorción - distribución - metabolismo - excreción
Como se mencionó anteriormente, el factor crucial para determinar los efectos adversos en
la salud que resultan de la exposición a una sustancia química tóxica es la cantidad de esta
que llega hasta un tejido diana. Esta dosis efectiva depende, en parte, de cuatro factores,
comúnmente resumidos por las siglas ADME:
absorción;
distribución (por determinados lugares de almacenamiento);
metabolismo (biotransformación), y
excreción.
La toxicocinética se ocupa del movimiento de las sustancias químicas
hacia, dentro y fuera del cuerpo.
La absorción es el mecanismo natural por el cual las sustancias pasan a través de los
recubrimientos del cuerpo para entrar en este. Una vez que son absorbidas, se distribuyen
por todo el cuerpo a todas las células o bien a uno o varios lugares de almacenamiento
específicos. Toda sustancia absorbida puede experimentar también una transformación
metabólica en diversas partes del cuerpo. La excreción es una suerte de proceso opuesto a
la absorción: es el traslado de sustancias fuera del cuerpo y los seres humanos tienen varios
mecanismos para hacerlo.
Al estudiar la toxicidad de las sustancias transportadas por el aire, es importante
comprender los mecanismos de destoxificación del cuerpo. La acción biológica de una
sustancia tóxica puede terminar en el almacenamiento, la transformación metabólica o la
excreción; esta última es la más común.
En la figura 3-1 se muestran las distintas vías por las cuales los procesos ADME
transportan sustancias por todo el cuerpo.
Figura 3-1. Vías toxicocinéticas
Absorción
Para que un organismo se mantenga vivo, debe tener la capacidad de tomar de su alrededor
los nutrientes que necesita. En el cuerpo humano, las vías respiratorias y el aparato
digestivo están especialmente diseñados para hacer eso.
Lamentablemente, este eficiente sistema de absorción de nutrientes funciona igualmente
bien para la absorción de muchas sustancias tóxicas que entran a los pulmones o al aparato
digestivo. Antes de tratar estas dos vías principales de absorción más detalladamente,
veamos cómo las sustancias atraviesan las membranas celulares.
Las sustancias pueden atravesar las membranas biológicas por cualquiera de dos
mecanismos: el transporte activo o pasivo. El transporte pasivo es el traspaso de una
membrana sencillamente por leyes básicas de la física: seguir un gradiente de
concentración. Siempre que la membrana sea permeable a la sustancia, esta tiende a
moverse de áreas de mayor concentración a áreas de concentración inferior. Por otro lado,
en el proceso de transporte activo, se emplea la energía para mover una sustancia a través
de una membrana, de manera que el gradiente de concentración no es un factor. El
transporte activo de algunos elementos traza es fundamental para mantener la vida humana.
Lamentablemente, algunas sustancias tóxicas también pueden aprovechar estos
mecanismos de transporte beneficioso.
Las sustancias pueden cruzar las membranas biológicas mediante el
transporte activo o pasivo.
Otro factor que interviene en el transporte de sustancias a través de las membranas es la
composición de la membrana en sí. Las membranas biológicas contienen lípidos y, por
consiguiente, son sumamente permeables a las moléculas solubles de lípidos y muy
impermeables a todas las moléculas solubles en agua, excepto las más pequeñas.
La piel
La presentación anterior sobre las vías de exposición humana a los contaminantes tóxicos
del aire demostró que algunas sustancias transportadas por el aire pueden atravesar la
barrera de la piel. La mayoría de sustancias químicas absorbidas de esta manera pasan a
través de la piel misma, las células epidérmicas. Las glándulas sudoríferas y los folículos
del pelo, a pesar de proporcionar acceso fácil al cuerpo, son muy pocos y se encuentran
muy distanciados como para producir alguna consecuencia.
La absorción a través de la piel depende de varios factores:
Las propiedades de la sustancia química misma.
El espesor de la capa exterior de la piel.
La difusividad de la capa exterior. Por ejemplo, las sustancias tóxicas cruzan
fácilmente la piel del escroto, la cual es sumamente delgada y tiene alta difusividad.
(¿Recuerda la gran incidencia de cáncer del escroto entre los limpiadores de
chimeneas en la Inglaterra del siglo XIX, de la que hablamos en una lección
anterior?) En contraste, las sustancias tóxicas atraviesan la planta del pie con mucha
dificultad: a pesar de que esta área presenta la mayor difusividad, también tiene la
capa exterior más gruesa de la piel.
Estado de la capa exterior (es decir, si está intacta o dañada).
Contenido de agua de la capa exterior (la alta hidratación incrementa la absorción).
A pesar de la gran incidencia de contacto entre la piel y los contaminantes tóxicos del aire,
muy pocas sustancias químicas tienen las propiedades necesarias para entrar al cuerpo por
esta vía.
Pulmones
Como se hubiera esperado, la mayor cantidad de absorciones de contaminantes tóxicos del
aire ocurre en los pulmones. La captación de productos químicos que se inhalan depende de
algunos factores:
propiedades químicas y físicas de las sustancias;
la anatomía y función respiratoria y cardiovascular de la persona;
la tasa y profundidad de respiración.
La absorción de los contaminantes tóxicos del aire ocurre mayormente
en los pulmones.
La tasa de absorción de un gas depende, en gran parte, de la presencia de gas en la sangre y
de la solubilidad de este. Para los gases de la sangre con baja solubilidad, la tasa de
absorción depende principalmente del flujo sanguíneo a través de los pulmones. En otras
palabras, si una unidad de sangre puede tan solo absorber determinada cantidad de una
sustancia, la manera de aumentar dicha absorción será poniéndola en contacto con más
sangre. La tasa de absorción de gases de la sangre con alta solubilidad depende
principalmente de la tasa y la profundidad de la respiración. O, dicho de otra forma, si la
sangre absorbiera un suministro ilimitado de un gas, entonces la clave para aumentar la
cantidad absorbida sería poner en contacto mayor cantidad de este gas con la sangre que se
encuentra en los alvéolos de los pulmones.
El lugar donde se depositarán las partículas inhaladas, ya sean líquidas o sólidas, dependerá
principalmente de su tamaño. Como señalamos en la lección 2, el movimiento mucociliar
del aparato respiratorio está diseñado para mantener las vías respiratorias inferiores libres
de partículas extrañas y realiza esta tarea con gran eficiencia. En cambio, al no estar
diseñado para impedir que el cuerpo absorba las sustancias, no es muy eficiente para ello.
De hecho, la mayoría de partículas que se inhalan quedan atrapadas por una cobertura de
mucosa móvil y son expulsadas al aparato digestivo, que está especialmente diseñado para
absorber las partículas sólidas y líquidas.
El tamaño de una partícula inhalada determina el lugar donde se
dispondrá.
A pesar de los mecanismos de defensa mencionados, creados en las vías respiratorias,
algunas partículas muy pequeñas (generalmente menores que un micrómetro de diámetro)
logran llegar a los alvéolos y puede tomar meses o incluso años despejar los pulmones de
ellas. Algunas, con el tiempo, pueden alcanzar el sistema de circulación general mediante la
absorción en el sistema linfático.
Una vez que una sustancia se inhala, generalmente alcanza la circulación
por uno u otro medio.
La siguiente figura ilustra las diversas vías por las cuales las sustancias inhaladas pueden
alcanzar la circulación.
Aparato digestivo
Debido a que las sustancias atrapadas por la cobertura de mucosa del aparato respiratorio
pueden ser ingeridas con el tiempo, el aparato digestivo constituye una vía posible de
exposición para los contaminantes tóxicos del aire bajo la forma de partículas (líquidas o
sólidas). La absorción puede realizarse a lo largo de todo el aparato digestivo, incluida la
boca y el recto, pero el intestino delgado es la zona principal donde ella puede ocurrir. En el
intestino delgado, así como en las partes más profundas de los pulmones, la zona superficial
se maximiza y la distancia hacia la circulación general se minimiza. Aunque la mayor parte
de la absorción ocurre por difusión sencilla, algunas sustancias tóxicas se absorben
activamente por medio de mecanismos de transporte intestinal diseñados para la captación
de nutrientes fundamentales, como el hierro y el calcio.
El intestino delgado es la zona principal donde ocurre la absorción de
partículas en el aparato digestivo.
Todo lo absorbido a través del intestino delgado se desplaza primero al hígado para ser
procesado, con lo cual este se convierte en un enlace vital para otros procesos
toxicocinéticos de distribución, metabolismo y excreción. Los procesos que puede iniciar el
hígado posteriormente incluyen los siguientes:
almacenamiento;
secreción dentro de la bilis;
descarga en la circulación general.
8. En el cuerpo humano, la absorción ocurre principalmente en
__________ y __________
9. Generalmente, ¿dónde terminan las partículas atrapadas en las vías
respiratorias?
Una vez que una sustancia es absorbida, se puede distribuir a distintas partes del cuerpo de
diversas maneras. Ahora centremos nuestra atención en el segundo proceso toxicocinético
de distribución.
Distribución
Una vez que una sustancia es absorbida dentro del torrente sanguíneo, puede alcanzar
virtualmente cualquier parte del cuerpo. Sin embargo, todavía deberá dejar el torrente
sanguíneo y entrar en las células corporales. La tasa de distribución a un tejido depende
principalmente de dos factores:
El flujo sanguíneo a través del tejido.
La facilidad con que la sustancia química atraviesa la membrana capilar y penetra
las células del tejido (es decir, la capacidad que tiene para atravesar las membranas
celulares). Generalmente, la alta liposolubilidad es buena conductora para efectuar
el transporte a través de membranas biológicas.
La distribución de una sustancia en el cuerpo depende del flujo sanguíneo y
de las propiedades químicas de dicha sustancia.
Algunas sustancias no atraviesan fácilmente las membranas celulares (a menos que sean
transportadas activamente) y, por consiguiente, tienen una distribución limitada. Las
sustancias que pasan fácilmente a través de las membranas celulares se distribuyen por todo
el cuerpo.
A menudo, después de la exposición, la distribución de una sustancia varía con el tiempo.
Por ejemplo, poco después de la absorción, la mayor parte del plomo inorgánico se localiza
en el hígado, los riñones y los glóbulos rojos. Sin embargo, dos horas después, 50 por
ciento se encuentra en el hígado y un mes después, 90 por ciento del plomo restante en los
huesos.
Eso trae a colación el tema del almacenamiento. Algunas sustancias presentan afinidades a
ciertos tejidos o componentes tisulares. El almacenamiento a menudo ocurre cuando la tasa
de absorción de una sustancia es mayor que su tasa de metabolismo o excreción. El
siguiente cuadro indica en qué momento diversas sustancias químicas tienden a acumularse
en el cuerpo y dónde tienden a ejercer sus efectos tóxicos.
Cuadro 3-1. Acumulación de sustancias químicas en el cuerpo
Sustancia química Lugar de
almacenamiento
Zonas principales de
toxicidad
Cadmio Riñones, tejido Riñones, pulmones
Monóxido de
carbono
Sangre Sangre
DDT Sangre Tejidos nerviosos
Dieldrín
(insecticida)
Grasa Desconocidas
Fluoruro Hueso Hueso
Plomo Hueso Tejidos blandos
Paraquat Pulmón Pulmón
Estroncio Hueso Hueso
Un lugar de almacenamiento puede o no ser el lugar donde ocurre la acción tóxica. Si no lo
es, el almacenamiento se puede considerar un mecanismo protector, porque generalmente
cuando un contaminante circula libremente origina los efectos más perjudiciales. Las
sustancias químicas almacenadas pueden permanecer en el cuerpo durante años sin efecto
adverso evidente (por ejemplo, el DDT), o bien su acumulación puede producir efectos
adversos de desarrollo lento, como la intoxicación crónica por cadmio.
Metabolismo (biotransformación)
El tercer proceso de la secuencia ADME, el metabolismo, también es conocido —quizá
más descriptivamente— como biotransformación. Comprende la suma de los procesos por
los cuales un organismo vivo somete a una sustancia extraña a un cambio químico. La
biotransformación de sustancias tóxicas en el cuerpo busca que las sustancias lipofílicas
sean más hidrofílicas o solubles en agua. Los seres humanos cuentan con un arsenal variado
de procesos enzimáticos que promueven esta conversión beneficiosa, que ayuda a la
excreción de las sustancias nocivas.
El metabolismo también se conoce como biotransformación.
Algunos puntos básicos relacionados con la biotransformación son los siguientes:
El compuesto de origen se puede integrar o descomponer para formar nuevos
compuestos llamados metabolitos.
Los metabolitos pueden ser más o menos tóxicos que el compuesto de origen.
El órgano principal de la biotransformación es el hígado; también ocurre, vía
reacción enzimática, en el plasma de la sangre, los riñones, los pulmones, el aparato
digestivo, la piel, las gónadas y la placenta.
Algunas sustancias químicas (por ejemplo, los insecticidas organoclorados como el
DDT, ciertos herbicidas y diversos hidrocarburos poliaromáticos [PAH, por sus
siglas en inglés] como el benzopireno) aumentan la cantidad y actividad de las
enzimas microsómicas. Como resultado, estos inductores químicos incrementan su
propio metabolismo, lo cual podría ser protector si dicho metabolismo fuera
destoxificante, pero podría ser perjudicial si el metabolismo aumentara la toxicidad
(por ejemplo, el incremento de toxicidad del tetracloruro de carbono que sigue a la
inducción enzimática por el DDT).
Algunas sustancias químicas (por ejemplo, los insecticidas organofosfatados, el
tetracloruro de carbono, el ozono y el monóxido de carbono) inhiben las enzimas
microsómicas. Esta inhibición puede dar lugar a la persistencia de alguna sustancia
que, en condiciones normales, se metabolizaría.
El órgano principal de la biotransformación es el hígado.
Excreción
Las sustancias pueden salir del cuerpo o excretarse de diferentes maneras. Las cantidades
reducidas de sustancias se pueden eliminar mediante las secreciones de sudor, lágrimas,
saliva y leche; sin embargo, así como la piel es una vía insignificante de absorción, las
mencionadas secreciones constituyen vías menores para la excreción de sustancias tóxicas.
Una vía algo más significativa son los pulmones, que constituyen la vía principal de
eliminación para las sustancias que se encuentran en forma gaseosa a la temperatura del
cuerpo. El tetracloruro de carbono, incluso cuando se ingiere en forma líquida, se puede
excretar parcialmente por los pulmones bajo la forma de vapor.
Como se mencionó anteriormente, el hígado se encuentra en primera línea en la eliminación
de las sustancias tóxicas porque procesa toda la sangre que proviene directamente del
intestino delgado. Los tóxicos se pueden secretar en la bilis dentro del intestino delgado
para eliminarse en las heces. Esta es la vía primaria de excreción para muchos metales traza
como el cadmio, el mercurio y el plomo, y para ciertas moléculas grandes, como los
plaguicidas.
Los riñones son los órganos principales en la remoción de las sustancias tóxicas del torrente
sanguíneo. El proceso comprende la filtración, la difusión y la secreción activa, al igual que
con el procesamiento de los productos finales del metabolismo. Como hemos visto,
generalmente la biotransformación convierte los tóxicos en sustancias más solubles en
agua, las cuales no tienden a reabsorberse y son más fácilmente excretables por los riñones.
Los riñones son los órganos principales para la remoción de las
sustancias tóxicas de la sangre.
10. ¿Cierto o falso? Un lugar de almacenamiento para una sustancia
química no puede ser una zona de acción tóxica para ella.
11. El órgano principal de la biotransformación es __________.
12. La mayoría de sustancias tóxicas es removida del torrente
sanguíneo por __________.
Clasificación de los contaminantes tóxicos del aire según su tipo químico
En la lección 2, aprendimos cómo diferenciar los contaminantes tóxicos del aire por sus
efectos adversos, que van desde la irritación hasta la mutación. Esta sección presenta un
esquema de clasificación basado en el tipo químico.
Respecto a las sustancias que originan efectos adversos en la salud, es importante recordar
que una sustancia química no tiene que estar en forma gaseosa para originar un problema
de salud como un contaminante tóxico del aire. Las partículas sólidas pequeñas, las
neblinas y los vapores pueden ser fácilmente absorbidos a través del tracto respiratorio o
aparato digestivo.
En general, todos los compuestos orgánicos de nitrógeno, azufre, fósforo y los halógenos
(excepto los fluorocarburos) son potencialmente tóxicos para los seres humanos. Muchos
compuestos inorgánicos de estas sustancias químicas también pueden ser tóxicos.
Asimismo, los metales pesados son tóxicos virtualmente en cualquier forma inhalable. De
los metales, solo el mercurio y el selenio ocurren en concentraciones cuantificables como
gases, pero muchos procesos industriales liberan en el aire diversos metales particulados.
El cuadro 3-2 presenta diversas categorías químicas para las sustancias tóxicas del aire.
Obviamente, no es una lista exhaustiva pero sí identifica y clasifica muchas de las
sustancias químicas más tóxicas. Debe notarse que las categorías presentadas no
necesariamente se excluyen mutuamente. El tetracloruro de carbono, por ejemplo, es un
compuesto orgánico y también un compuesto de halógeno.
Las partículas sólidas pequeñas, las neblinas y vapores, así como los gases,
pueden inhalarse y originar efectos tóxicos.
Cuadro 3-2. Clasificación química de las sustancias tóxicas del aire
Categoría Ejemplos
Metales pesados y sus
compuestos
Arsénico, berilio, cadmio, plomo, mercurio, níquel,
selenio, óxido de zinc
Minerales de silicato Asbesto
Compuestos de
halógeno
Dioxinas, ácido clorhídrico, fluoruro de hidrógeno,
fosgeno, cloruro de vinilo, tetracloruro de carbono
Compuestos de
nitrógeno
Aminas, amoniaco, cianuro, nitratos, óxido nítrico,
nitritos, urea
Compuestos orgánicos Aldehídos (por ejemplo, acroleína, formaldehído)
Alcoholes alifáticos (por ejemplo, alcohol etílico,
metanol)
Hidrocarburos aromáticos (por ejemplo, benceno)
Disulfuro de carbono
Hidrocarburos alifáticos clorados (por ejemplo,
tetracloruro de carbono y cloroformo)
Glicoles
Compuestos de fósforo orgánico (por ejemplo, varios
plaguicidas)
Compuestos de azufre Disulfuro de carbono, sulfuro de hidrógeno,
mercaptanos, sulfatos, sulfitos, ácido sulfúrico
Compuestos
radiactivos
Actinios (por ejemplo, plutonio y uranio)
Elementos de tierra alcalina (por ejemplo, radio y
estroncio)
Yodo
Lantánidos (por ejemplo, cerio)
Radón y sus productos radiactivos sólidos (radon
daughters)
Tritio
13. ¿Cierto o falso? En general, los halógenos son peligrosos para los
seres humanos expuestos a ellos.
Medición y valoración de los efectos adversos en la salud
A fin de reglamentar los contaminantes del aire nocivos para los seres humanos, el
gobierno de los Estados Unidos requiere conocer los niveles críticos de tales sustancias
tóxicas. Sobre todo, es importante establecer el nivel de concentración en el cual una
sustancia se torna inadmisiblemente tóxica para los seres humanos. Asimismo, el gobierno
federal reconoce como una obligación no restringir la industria innecesariamente al
reglamentar sustancias químicas que no representan una amenaza para la salud. Diversos
estudios permiten calcular los niveles tóxicos críticos de las sustancias químicas en favor de
los esfuerzos reglamentarios. Estos estudios se clasifican en dos grandes categorías:
estudios realizados con seres humanos y estudios efectuados en animales.
Estudios realizados con seres humanos
Informes de casos - Estudios epidemiológicos
Dado que el efecto de los contaminantes tóxicos del aire en la salud humana constituye la
principal preocupación relacionada con dichas sustancias, los estudios realizados con seres
humanos constituyen el patrón de comparación ideal para identificar los niveles tóxicos.
Desde luego, desde el punto de vista ético, los investigadores no pueden someter a los seres
humanos a sustancias que se sabe o se cree que son nocivas. Por ese motivo, la mayoría de
los datos sobre efectos en la salud se recogen “después de los hechos”, en estudios de
observación antes que experimentales. Estos últimos generalmente se realizan en animales.
Los estudios de observación llevados a cabo con seres humanos pueden adoptar diversas
formas, desde estudios clínicos o informes de casos sobre individuos expuestos hasta
investigaciones epidemiológicas controladas de poblaciones expuestas.
La principal preocupación que generan los contaminantes tóxicos reside en
los efectos que tienen en la salud humana.
Informes de casos
Los informes de casos pueden ser reportados por el propio individuo afectado o recogidos
por el personal médico. En este tipo de estudio, una vez que se identifica un problema, se
intenta reconstruir los sucesos que condujeron a él. Estos estudios pueden ser sumamente
útiles: los primeros indicios de que el benceno causa leucemia a los seres humanos
provienen de una serie de informes de casos. No obstante, este tipo de estudios no
proporciona buenos datos independientes. Debido a que los informes de casos son
altamente anecdóticos, su uso es limitado para establecer conexiones causales entre las
sustancias químicas y los efectos adversos en la salud.
Estudios epidemiológicos
La epidemiología es el estudio de la distribución y frecuencia de una enfermedad en una
población específica. La recopilación de este tipo de información constituye a menudo un
importante primer paso para detectar el origen de los efectos adversos en la salud. Los
estudios epidemiológicos se dividen en dos tipos principales:
descriptivo;
analítico.
La epidemiología es el estudio de la distribución y frecuencia de una
enfermedad en una población específica.
Descriptivos
Los estudios epidemiológicos descriptivos generan hipótesis acerca de las causas de las
enfermedades al vincular las tasas de estos males en las poblaciones humanas con
diferencias en cuanto a la exposición ambiental. Los mapas de incidencia de cáncer
diseñados por condado por la Sociedad Estadounidense de Cáncer (American Cancer
Society) son resultado de este tipo de estudios.
Un defecto de los estudios descriptivos es que solo proveen hipótesis; es decir, conjeturas
probables, fundamentadas en evidencia circunstancial. Al igual que los informes de casos,
si estos estudios no cuentan con datos de apoyo adicionales, resultan inadecuados para
identificar las relaciones de causa y efecto.
Analíticos
Los estudios epidemiológicos analíticos son los medios principales para establecer
relaciones causales entre sustancias específicas y efectos adversos en la salud humana.
Las dos categorías principales de estudios analíticos son estudios de cohorte y estudios de
casos y controles.
En un estudio de cohorte, el estado de salud de los individuos expuestos o los que presentan
determinado factor de riesgo se rastrea y compara con el estado de salud de los individuos
no expuestos o con el de aquellos que no presentan dicho factor. En otras palabras, se
rastrea a los sujetos a los que se supone susceptibles para ver si experimentan los resultados
esperados en una tasa diferente de la población general. Generalmente, los dos grupos se
comparan mediante las tasas de incidencia o mortalidad para la condición que se estudia.
En un estudio de casos y controles, los dos grupos de comparación son los siguientes:
individuos con una enfermedad o condición particular (casos).
individuos similares sin la condición particular (controles).
Los individuos de estos grupos se evalúan según sus antecedentes de exposición al presunto
agente o agentes causales. Sin embargo, al igual que en los informes de casos, los estudios
de casos y controles tienen una debilidad inherente y es el hecho de que dependen, en parte,
de la información (sea registrada o recordada) acerca de las exposiciones pasadas. Otra
deficiencia reside en la dificultad para encontrar grupos de control apropiados, personas
similares a los casos salvo por la ausencia de la condición que se estudia.
Una deficiencia de los estudios de casos que se llevan a cabo con seres
humanos es la dificultad de encontrar un grupo de control apropiado.
Debido a las diversas dificultades asociadas con estudios realizados con seres humanos, los
estudios sobre efectos en la salud relacionados con exposiciones tóxicas más generalizados
y útiles se llevan a cabo en animales.
Estudios en animales
Limitaciones de los estudios toxicológicos - Tipos de estudios toxicológicos
El trabajo con animales permite a los investigadores eliminar algunos de los problemas que implican los
estudios realizados con seres humanos. La diferencia básica es que los estudios en animales pueden basarse en
diseños experimentales antes que en diseños de observación. Ello permite a los investigadores tener mayor
control sobre las condiciones de exposición, la población expuesta (y la población usada como grupo de
control) y los efectos medidos. Una ventaja importante de este tipo de control es que se puede contar con un
estudio y con grupos de control más homogéneos. Además, todas las actividades de estudio, desde la
exposición y el dosaje hasta la observación y evaluación de laboratorio, pueden ser más sistemáticas y
estandarizadas y de ese modo mejorar la validez de los resultados. Dado que los estudios en animales permiten
un control tan minucioso de los procedimientos y variables, pueden establecer relaciones verificables entre la
exposición a una sustancia y los efectos tóxicos resultantes en los sujetos de prueba.
Los estudios realizados en animales pueden basarse en diseños experimentales antes que en
diseños de observación.
Limitaciones de los estudios toxicológicos
Aunque los estudios realizados en animales ofrecen muchas ventajas obvias sobre los estudios llevados a cabo
con seres humanos, también presentan una clara desventaja: los animales de laboratorio no constituyen el
principal objeto de interés. Los datos adquiridos a través de los estudios toxicológicos deben transformarse o
extrapolarse antes de que puedan usarse para indicar cómo es la respuesta humana a la exposición tóxica.
El uso de los datos toxicológicos provenientes de estudios realizados en animales para reglamentar las
exposiciones humanas reales a sustancias tóxicas implica tres extrapolaciones problemáticas:
del animal al ser humano;
del laboratorio a la vida real, y
de una dosis alta a una dosis baja.
Los datos recogidos a partir de animales en un ambiente controlado pueden o no ser
válidos para los humanos en el mundo real.
No hay ninguna garantía de que los datos recogidos a partir de animales en un ambiente controlado sean
válidos para los seres humanos en el mundo real. Además, los estudios de toxicidad animal generalmente usan
dosis sumamente altas para forzar respuestas mensurables. ¿Quién puede asegurar que los datos adquiridos de
esta manera pueden extrapolarse significativamente para indicar efectos asociados con la exposición a dosis
menores?
1. ¿Cuál es la principal desventaja de usar estudios realizados con seres humanos para
evaluar los efectos adversos en la salud por exposición a contaminantes tóxicos del
aire?
2. ¿Qué es epidemiología?
3. ¿Cuál es la mayor ventaja de los estudios realizados en animales en comparación
con los estudios efectuados con seres humanos?
4. ¿Cuáles son las tres extrapolaciones problemáticas que es necesario establecer
cuando se usan datos toxicológicos provenientes de estudios realizados en animales
para reglamentar la exposición humana a las sustancias tóxicas?
Tipos de estudios toxicológicos
En los animales se realizan diversos tipos de estudios toxicológicos, los cuales tienen como finalidad general
identificar los tipos de efectos adversos en la salud causados por una sustancia química y la variedad de dosis
sobre las cuales se producen los efectos. Estos estudios pueden agruparse en cuatro categorías principales y
cada una tiene usos específicos diferentes:
de corto plazo;
subcrónicos;
crónicos, y
especiales (pruebas de mutagénesis y teratogénesis).
Estudios de corto plazo
A los estudios de corto plazo también se les llama estudios de toxicidad aguda porque se basan en los efectos
tóxicos producidos por una sola exposición a determinada sustancia. Los estudios de este tipo se usan
principalmente para calcular la dosis letal media de sustancias no carcinogénicas (DL50), la dosis de
determinada sustancia que es letal para la mitad de la población expuesta. Conocer este valor es importante
para realizar estudios de larga duración, puesto que los investigadores se verían en problemas si los animales
sometidos a prueba murieran en la mitad del estudio. Las pruebas agudas también pueden revelar el sistema de
órganos diana de una sustancia, lo que constituye información importante en el diseño de pruebas adicionales.
Asimismo, la comparación de los valores DL50 de sustancias químicas revela sus niveles relativos de
toxicidad.
Los estudios de corto plazo se usan para calcular la dosis letal media.
Estudios subcrónicos
Los estudios subcrónicos o prolongados generalmente implican la dosificación diaria o intermitente durante
varios días, semanas o meses. Este tipo de pruebas puede ayudar a identificar los órganos o tejidos diana que,
de manera específica, sufren efectos perjudiciales por la exposición a una sustancia particular. También
ofrecen una oportunidad para observar cómo afecta a la respuesta tóxica el periodo de exposición. Para los
agentes no carcinogénicos, los estudios subcrónicos suelen ser suficientes para precisar el valor umbral, dosis
bajo la cual no se observan efectos adversos significativos en la salud.
Los estudios subcrónicos ayudan a identificar los órganos o tejidos diana que sufren efectos
perjudiciales por la exposición a una sustancia particular.
Estudios crónicos
Los estudios crónicos suponen una dosificación diaria o intermitente durante una fracción significativa del
periodo de vida, en general alrededor de dos años. Aunque pueden utilizarse para comprobar y perfeccionar los
datos de los estudios subcrónicos, se usan principalmente para determinar el potencial carcinogénico de los
productos químicos. A fin de evaluar la presencia de cáncer, los investigadores realizan exámenes patológicos
completos en todos los sujetos de prueba, tanto aquellos que mueren durante el estudio como aquellos que
sobreviven a la exposición crónica. Incluso los tumores benignos se consideran evidencia del potencial
carcinogénico, porque se acepta ampliamente que ninguna sustancia química causa exclusivamente tumores
benignos: como dice el refrán, cuando el río suena, es porque piedras trae.
Los estudios crónicos se usan principalmente para determinar el potencial carcinogénico de
las sustancias químicas.
Estudios especiales
Ciertos estudios toxicológicos se definen antes por el sujeto observado que por su duración. Algunas pruebas
están específicamente diseñadas para evaluar el potencial de mutagénesis de las sustancias químicas. La
mutagénesis es la capacidad de dichas sustancias para alterar el material genético en el núcleo de las células en
formas que pueden transmitirse durante la división celular. Dado que la mutagénesis a menudo conduce a la
carcinogénesis, las pruebas mutagénicas generalmente se usan para seleccionar los carcinógenos potenciales.
Una ventaja de las pruebas mutagénicas es que pueden realizarse in vitro (esto es, fuera del organismo). En
consecuencia, los resultados pueden obtenerse más rápido y a menor costo que con estudios realizados en
organismos animales. Sin embargo, dado que solo proporcionan una aproximación general de la respuesta del
animal, los resultados son solo indiciarios y no concluyentes.
La mutagénesis es la capacidad de las sustancias químicas de alterar el material genético
de las células en formas que pueden transmitirse durante la división celular.
Otros estudios se centran en los efectos teratogénicos de las sustancias químicas. La teratogenicidad es la
aparición de defectos en un organismo mientras se desarrolla, entre la concepción y el nacimiento.
Los estudios multigeneracionales están diseñados para determinar los efectos de las sustancias químicas en el
sistema reproductor. Tales estudios se realizan de manera característica en tres generaciones de las especies
bajo prueba.
5. ¿Cuál es la finalidad principal de los estudios toxicológicos de corto plazo?
6. Los estudios__________ ayudan a identificar los tejidos u órganos diana que sufren
efectos perjudiciales por la exposición a una sustancia particular.
7. ¿Cuál es el principal uso de los estudios crónicos?
8. ¿Qué es la mutagénesis?
Cuantificación de la respuesta y clasificación del riesgo
Niveles de respuesta - Niveles de riesgo
Una de las metas principales de los estudios sobre efectos adversos en la salud es identificar
medidas cuantificables de los niveles críticos de las sustancias tóxicas. En cuanto a los
estudios en sí, ello implica la identificación de diversos niveles de respuesta, algunos de los
cuales se tratarán a continuación. En cuanto al establecimiento de la reglamentación, se han
desarrollado diversos sistemas de clasificación de riesgos, especialmente para la
carcinogenicidad. Algunos de estos esquemas de clasificación de riesgo de cáncer también
se describirán posteriormente.
Niveles de respuesta
Los estudios toxicológicos en animales y otros experimentos controlados procuran
establecer diversas dosis críticas de sustancias. Para los no carcinógenos, estas dosis
incluyen las siguientes:
Valor umbral, la dosis mínimamente efectiva de cualquier producto químico que
provoca una respuesta.
DL50 , dosis letal media.
NOEL, nivel de efecto no observable.
NOAEL, nivel de efecto adverso no observable.
LOEL, nivel mínimo de efecto observable.
LOAEL, nivel mínimo de efecto adverso observable.
La dosis crítica comúnmente usada para los no carcinógenos es el valor umbral, un punto
teórico por encima del cual se observan efectos mientras que por debajo no. Comúnmente
se considera al umbral como el valor intermedio entre el NOEL y el LOEL. A veces, para
ahorrar tiempo y por precaución, se usa el NOEL como una aproximación conservadora al
umbral para determinar los niveles seguros de exposición.
El valor umbral es el punto de concentración por encima del cual se
observan efectos y por debajo del cual no se advierte efecto alguno.
El valor umbral a menudo se calcula como el valor intermedio entre el
NOEL y el LOEL.
En general, se cree que los carcinógenos presentan un riesgo finito, incluso en niveles
moleculares de dosificación; por consiguiente, no presentan un valor umbral. Esta hipótesis
merece mayor investigación, en particular para los carcinógenos que no actúan
directamente en el ADN. En efecto, algunos estudios han identificado el NOEL en
presuntos carcinógenos. Sin embargo, la mayoría de los investigadores atribuye tales
resultados al hecho de que las pruebas en animales tienen un poder limitado para detectar
efectos.
Niveles de riesgo
Muchos grupos han creado sistemas para clasificar los contaminantes tóxicos del aire según
los niveles de riesgo. La principal preocupación reflejada en la mayoría de los sistemas es
el riesgo carcinogénico. A continuación se esboza algunos de los esquemas de clasificación
más comunes.
Factor de riesgo unitario
El Grupo de Evaluación Carcinogénica (Carcinogenic Assessment Group, CAG) usa lo que
llama “factor de riesgo unitario” para establecer los niveles de riesgo de las sustancias
tóxicas. El factor de riesgo unitario es el riesgo asociado con 70 años de exposición a un
microgramo de una sustancia por metro cúbico de aire. En general, un riesgo de cáncer de
una o menos de una muerte en exceso en un millón se considera aceptable.
El factor de riesgo unitario es el riesgo asociado con 70 años de exposición
a 1a concentración de 1ug/m3 de una sustancia en el aire.
Valores umbral límite (TLV)
En 1983-1984 la American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH)
creó un esquema de clasificación para los niveles seguros de exposiciones a sustancias
químicas tóxicas. Este esquema se basa en valores umbral límite (TLV, por sus siglas en
inglés) y se divide en tres categorías:
Concentración promedio ponderada en el tiempo (TWA, por sus siglas en inglés),
basada en una jornada laboral de ocho horas y una semana laboral de 40 horas.
Límite de exposición de corto plazo (STEL, por sus siglas en inglés), para un
periodo de exposición corto (usualmente, 185 minutos).
Valor techo (TLV-C, por sus siglas en inglés), valor que no debe excederse ni aun
ligeramente.
Estos tres niveles críticos (TWA, STEL, TLV-C) se han establecido para más de 600
sustancias químicas. Estos valores se conciben solo para prevenir los efectos agudos y no se
actualizan regularmente. La American Conference of Governmental Industrial Hygienists
establece explícitamente que los TLV no se deben usar como índices de toxicidad ni en
evaluaciones de salud ambiental.
Otros índices de riesgo carcinogénico
La Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (International Agency for Research
and Cancer, IARC) ha creado el siguiente esquema de clasificación de carcinogenicidad:
Categoría 1: carcinogénico para los seres humanos, con evidencia epidemiológica
suficiente.
Categoría 2A: probablemente carcinogénico para los seres humanos, generalmente
con evidencia limitada sobre seres humanos.
Categoría 2B: probablemente carcinogénico, pero, por lo general, sin evidencia
sobre seres humanos.
Categoría 3: evidencia suficiente de carcinogenicidad obtenida en animales de
laboratorio.
La EPA clasifica el potencial carcinogénico de los agentes según el siguiente esquema:
Grupo A: carcinógenos humanos, con evidencia suficiente obtenida de estudios
epidemiológicos.
Grupo B1: carcinógenos humanos probables, con evidencia limitada de estudios
epidemiológicos.
Grupo B2: carcinógenos humanos probables, con evidencia suficiente de estudios
realizados en animales y evidencia inadecuada o inexistente a partir de estudios
epidemiológicos.
Grupo C: carcinógenos humanos posibles, con evidencia limitada de estudios en
animales y sin información sobre los seres humanos.
Grupo D: no clasificado debido al carácter inadecuado de los datos sobre humanos y
animales.
Grupo E: sin evidencia de carcinogenicidad en los seres humanos, a partir, al
menos, de dos estudios en animales de diferentes especies o en estudios realizados
en animales y en seres humanos.
9. ¿Qué es el valor umbral?
10. ¿En qué consiste el factor de riesgo unitario?
11. ¿Con qué objeto se fijan valores umbral límite?
De la identificación de problemas a la reglamentación
El gobierno de los Estados Unidos se vio en la obligación de reglamentar los niveles
seguros de los contaminantes del aire, luego de que diversos estudios indicaran que algunas
de estas sustancias eran peligrosas para la salud. La EPA, que tiene la misión y la facultad
de fijar normas de emisión, se propuso determinar los niveles críticos de dichas sustancias
sobre la base de los riesgos que estos niveles presentaban para la salud. Sin embargo,
rápidamente se descubrió que era una tarea casi imposible y los reglamentos para los
contaminantes peligrosos del aire se retrasaron. Las Enmiendas de la Ley del Aire Limpio
(1990) fueron, en parte, diseñadas para remediar esa situación. Ellas solucionaron el
problema al desplazar la base de los reglamentos para dichos contaminantes de los riesgos
para la salud a la tecnología de control disponible. Antes de analizar el sistema regulador
basado en las tecnologías de control, veamos de cerca los reglamentos basados en los
efectos para la salud de la Ley del Aire Limpio de 1970 (Clean Air Act).
Diversos estudios revelaron que algunos contaminantes del aire son
peligrosos para la salud, de manera que el gobierno norteamericano tuvo
que reglamentarlos.
DE LA IDENTIFICACION DE PROBLEMAS A LA REGLAMENTACION
Reglamentos basados en los efectos para la salud
El propósito fundamental de la Ley del Aire Limpio de 1970 fue proporcionar el
mecanismo de reglamentación necesario para reducir las concentraciones de contaminantes
nocivos del aire a niveles que originen efectos adversos no significativos para la salud. Este
esfuerzo ha sido sumamente exitoso para un grupo de sustancias frecuentes en el aire
ambiental.
La Ley del Aire Limpio de 1970 proporcionó un mecanismo de
reglamentación para reducir los contaminantes nocivos del aire.
Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiental (NAAQS, por sus siglas en inglés)
A fines de los años cuarenta y principios de los cincuenta, muchas personas observaron un
cambio en la calidad del aire alrededor de áreas densamente pobladas, especialmente en
zonas metropolitanas importantes como las ciudades de Nueva York y Los Ángeles. Las
investigaciones sobre las causas de este smog proporcionaron algunos resultados increíbles:
Los productos químicos responsables de este cambio provenían principalmente del
uso de combustibles fósiles para el funcionamiento de los vehículos de transporte.
Aunque el smog era más perceptible en las áreas densamente pobladas, los
productos químicos involucrados se encontraban en casi todo el aire ambiental.
Se realizaron diversos estudios para determinar si esos productos químicos de amplia
cobertura eran nocivos para quienes los respiraban. Numerosos estudios indicaron que,
efectivamente, esas sustancias tenían consecuencias adversas para la salud humana, desde
irritación de ojos y dolor de garganta hasta bronquitis y efectos más graves. Estos hallazgos
hicieron noticia y se solicitaron más estudios. A finales de los años sesenta, los datos sobre
los niveles nocivos y los efectos de esas sustancias ya eran suficientes como para que el
Congreso norteamericano pudiera establecer reglamentos concernientes a los niveles
aceptables en el aire ambiental. En un documento sobre criterios de la calidad del aire, se
compiló la información sobre cada uno de estos productos químicos, que terminaron
llamándose contaminantes criterio.
Los contaminantes criterio originan efectos adversos para la salud y se
pueden encontrar en el aire ambiental.
Actualmente, las Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiental reglamentan los
siguientes contaminantes criterio:
monóxido de carbono (CO);
plomo (Pb);
dióxido de nitrógeno (NO2);
ozono (O3);
material particulado menor de 10 micrómetros de diámetro (PM10) y material
particulado menor de 2,5 micrómetros de diámetro (PM2,5)
dióxido de azufre (SO2).
Normas Nacionales de Emisión para los Contaminantes Peligrosos del Aire (NESHAP, por
sus siglas en inglés)
Desde luego, en 1970 el aire ambiental ya contenía otras sustancias tóxicas además de los
contaminantes criterio, lo cual fue especialmente cierto dentro y alrededor de las
instalaciones industriales. Todos los contaminantes no criterio se agruparon bajo el término
contaminantes peligrosos del aire. Para estos contaminantes, la Ley del Aire Limpio de
1970 sancionó normas basadas en los riesgos que ellos suponían para la salud, establecidas
en un nivel que protegía la salud pública con un amplio margen de seguridad.
La Ley del Aire Limpio de 1970 ordenó normas basadas en los riesgos para
la salud.
Mediante normas basadas en los riesgos para la salud, solo se identificaron
seis contaminantes criterio y ocho contaminantes peligrosos del aire.
La EPA, en particular, quería especificar el nivel crítico en el cual un contaminante
peligroso del aire aumenta la incidencia de un efecto adverso por uno en un millón sobre la
incidencia general en la población. Lamentablemente, muchas de las sustancias que
generaban preocupación no eran las que habían capturado los titulares de los periódicos
durante los años cincuenta y sesenta. Por otro lado, los estudios fueron completamente
inadecuados para producir datos tan precisos como los que habían llamado la atención de la
opinión pública en las décadas anteriores.
Desde 1990, la EPA ha venido regulando las emisiones de 188 contaminantes peligrosos a
través de la promulgación de Normas Nacionales de Emisión para los Contaminantes
Peligrosos del Aire (NESHAP). Actualmente, la gran mayoría de las normas de emisión ya
ha sido promulgada.
¿Por qué son difíciles de aplicar los reglamentos basados en los efectos para la salud?
Por diversas razones, el mecanismo de reglamentación implantado por la Ley del Aire
Limpio de 1970 falló en la implementación de normas para los contaminantes peligrosos
del aire. En primer lugar, las sustancias de interés no se parecían en nada a los
contaminantes criterio, que se encontraban básicamente en todas partes. Generalmente, los
contaminantes peligrosos del aire son productos químicos provenientes de fuentes
específicas que afectan solo a áreas aisladas. Tales productos no generaron preocupación
pública porque se supuso que si las personas lo deseaban, podían evitar la exposición. Las
descargas químicas accidentales que afectaron a la población en general —especialmente la
de Bhopal, India, en 1984— ayudaron a captar el apoyo público necesario para la
reglamentación de dichos contaminantes. El movimiento de salud ocupacional también
presionó para que el gobierno norteamericano los controlara mejor.
Generalmente, los contaminantes peligrosos del aire son productos
químicos provenientes de fuentes específicas que afectan a áreas aisladas.
Otro problema con la reglamentación de los contaminantes peligrosos a través de la
legislación de 1970 fue que muchos son carcinogénicos. En la lección 4, vimos que los
carcinógenos no tienen dosis mínima; incluso la cantidad más pequeña puede producir
cáncer. La Ley de 1970 fue explícita al requerir una norma segura de emisión que
proporcionara un amplio margen de seguridad. Obviamente, esto resultó imposible para los
carcinógenos, salvo que se pensara en la eliminación total de las sustancias de la atmósfera,
lo que era igualmente imposible.
Como si fuera poco, existía, además, el problema de la falta de datos sobre este tipo de
productos químicos. Aun cuando existiera información disponible, siempre surgía el tema
constante de la validez de los datos toxicológicos. ¿Se puede aplicar a los seres humanos
resultados de estudios realizados en animales? ¿Es posible que estudios de uno a dos años
de duración indiquen con exactitud las consecuencias de la exposición durante periodos
más largos, incluso toda una vida? Es más: los seres humanos rara vez están expuestos a un
contaminante peligroso del aire de manera aislada. Las exposiciones a sustancias químicas
diversas, que son propias de la vida real, generan todos los complejos factores relativos a
las interacciones químicas: sinergia, antagonismo, potenciación, etcétera. En términos
sencillos, demasiadas variables influyen en la aparición de efectos adversos en la salud de
los seres humanos. A menudo, los investigadores no están seguros de realizar las
extrapolaciones y suposiciones necesarias para extraer conclusiones cuando entran en
escena la legislación y las eventuales responsabilidades legales.
Surgieron con frecuencia nuevos problemas sobre las pocas sustancias para las cuales se
habían implantado normas. A veces, las normas de emisión reguladas eran imposibles de
cumplir con la tecnología existente en ese momento. Por lo tanto, no se alcanzó la mayoría
de objetivos de reducción de emisiones. Los representantes del gobierno de los Estados
Unidos sabían que se necesitaba una base nueva y viable para reglamentar los
contaminantes peligrosos del aire y comenzaron por revisar la legislación de 1970. La Ley
de 1990 enmendó muchas deficiencias de la versión de 1970.
Los representantes del gobierno de los Estados Unidos se dieron cuenta de
que se necesitaba un nuevo método para reglamentar los contaminantes
peligrosos del aire.
Reglamentos basados en tecnologías de control
Los primeros esfuerzos para establecer normas de emisión basadas en tecnologías de
control aparecieron, en realidad, con la Ley del Aire Limpio de 1970. Según la legislación,
algunos emisores de contaminantes tóxicos del aire, a fin de controlar sus emisiones, debían
aplicar o bien una tecnología de control disponible suficientemente razonable (RACT, por
sus siglas en inglés) o bien la mejor tecnología de control disponible (BACT, por sus siglas
en inglés). Sin embargo, el proceso de implementación fue sumamente complejo y rara vez
se usaron dichos reglamentos.
La Enmiendas de 1990 eludieron el problema que suponía el identificar los niveles críticos
de contaminantes peligrosos del aire al proporcionar una lista extensa de 188 de estas
sustancias con sus nombres químicos y categorías y mediante la implementación de
reglamentos viables de aplicar, basados en tecnologías de control. Esencialmente, la EPA
pasó de decir:“Paciencia, estamos tratando de identificar algunos contaminantes peligrosos
del aire y sus niveles críticos”, a afirmar: “Estos son los contaminantes peligrosos del aire;
aquí están sus fuentes características y la tecnología de control disponible.¡Reduzcamos en
algo las emisiones!” Las tecnologías de control de la contaminación requeridas se dividen
en diversas clasificaciones, según los contaminantes y las fuentes.
La Enmienda de 1990 proporcionó una lista de 189 contaminantes
peligrosos del aire.
La creación de la lista de categorías de fuentes constituyó un paso importante en el
establecimiento de normas basadas en tecnologías de control y no en riesgos para la salud
asociados a ciertas concentraciones tóxicas. El cambiar el foco de atención de los
contaminantes mismos a las fuentes de los contaminantes descargó a la EPA de la
responsabilidad de presentar pruebas, y la asignó a las industrias que realmente estaban
emitiendo sustancias nocivas a la atmósfera. El Congreso de los Estados Unidos pidió a la
EPA que enumerara las categorías de fuentes (por industria) que emitían uno o más de los
188 contaminantes peligrosos del aire y que publicara un programa para reglamentar las
categorías enumeradas.
Se asignó la responsabilidad del cambio a las fuentes de los contaminantes.
Otro componente de las Enmiendas de 1990 que fue decisivo para que las normas basadas
en tecnologías de control se hicieran más viables que las establecidas en la Ley de 1970 fue
la consideración de otras variables además de la concentración de contaminantes y los
riesgos para la salud. La Ley del Aire Limpio de 1970 tuvo éxito en lograr que casi todos
los contaminantes criterio quedaran bajo control, lo cual solo se logró a un costo muy alto
para algunos negocios e industrias: algunas empresas tuvieron que cerrar. Por el contrario,
la legislación de 1990 establece abiertamente que se debe tomar en cuenta el costo que
supone el logro de la reducción de emisiones, los efectos ambientales asociados y los
requerimientos energéticos.
Máximo de tecnología de control disponible (MACT, por sus siglas en inglés)
Las Enmiendas de 1990 introdujeron una nueva clasificación de tecnología de control,
máximo de tecnología de control disponible (MACT, por sus siglas en inglés). Las medidas
para implementar las normas basadas en tecnologías de control pueden incluir una o todas
las siguientes:
cambios de procesos;
sustitución de materiales;
modificación de diseño y equipos;
aislamiento de instalaciones y equipos;
modificación de las prácticas laborales;
instalación de equipos de control, y
otros.
La determinación del máximo de tecnología de control disponible que resulta apropiado
para una fuente específica supone considerar la categoría de la fuente y tomar en cuenta si
esta es nueva o ya existente en relación con la aprobación de una norma. Para las fuentes ya
existentes al momento de la promulgación, se determina por el 12 por ciento mejor
controlado de fuentes similares. Estas fuentes deben cumplir la norma lo antes que puedan,
pero, a más tardar, tres años después de su promulgación. En cambio, el máximo de
tecnología de control disponible de las fuentes nuevas se determina por la fuente semejante
mejor controlada (según lo determine la EPA). Estas fuentes deben acatar la norma
inmediatamente después de la promulgación.
El Programa de Reducción Temprana dio a las fuentes principales la
posibilidad de extender el cumplimiento de una norma MACT.
Nuevas Existentes
12% mejor controlado de fuentes
similares
Plazo de tres años
Fuente similar mejor
controlada
Cumplimiento inmediato
Con el Programa de Reducción Temprana, una fuente principal puede obtener una prórroga
de seis años para cumplir una futura norma MACT si, antes de que la norma sea
implementada, reduce voluntariamente sus emisiones de contaminantes peligrosos del aire
entre 90 y 95 por ciento. Otro programa que presenta importantes incentivos es la
comercialización de créditos de emisión, en virtud de lo cual las empresas que superan las
normas adquieren certificados de emisión que pueden usar posteriormente o vender a las
empresas que aún no cumplan con las normas.
Reglamentos basados en los riesgos
En el marco de la reglamentación de los contaminantes peligrosos del aire basada en
tecnologías de control, la EPA se encuentra reformulando la evaluación de riesgos en el
proceso de control. Está estableciendo una lista de prioridades para la reglamentación por
cada categoría de fuente y cada contaminante peligroso del aire emitido por ellas, según la
magnitud del peligro involucrado. Los factores que se están considerando comprenden no
solo la toxicidad y volumen de los productos químicos y el tipo de instalación sino también
la distancia a la población, las condiciones hidrogeológicas y el destino de los productos
químicos. Este enfoque parece contener mayor potencial para reducir los riesgos tóxicos.
Un inconveniente es que este tipo de evaluación de riesgos requiere ingresar abundante
información. Sin embargo, esto no ha significado retornar al lento proceso reglamentario
caracterizado por interminables estudios de laboratorio que constituyó uno de los puntos
débiles principales de la Ley de 1970. La mayor parte de la información pertinente se
cuantifica con facilidad. Además, resulta mucho más fácil y rápido establecer riesgos
relativos de los productos químicos que identificar riesgos absolutos asociados con niveles
críticos de productos químicos específicos.
En caso de que la EPA falle en proporcionar normas MACT según el cronograma de
reglamentación de categorías de fuente, las fuentes principales de contaminantes peligrosos
del aire deberán solicitar licencias de emisión de organismos reguladores estatales o
locales. De este modo, las licencias se expedirán caso por caso. Esta disposición se conoce
como “martillo del MACT”.
En caso de que la EPA falle en proporcionar normas MACT, el “martillo
del MACT” permitirá que las fuentes principales de contaminantes
peligrosos del aire soliciten licencias de emisión.
Aunque los reglamentos sobre los contaminantes peligrosos del aire de 1990 se basan en
tecnologías de control disponibles, retienen parte del espíritu de la Ley de 1970 al
reconocer que su preocupación máxima es la eliminación de los efectos adversos para la
salud. Con el objetivo de hacer que el aire sea seguro de respirar para todos, la EPA se
dedica a evaluar y eliminar cualquier riesgo residual después de que se hayan
implementado las normas basadas en tecnologías de control.
Específicamente, la Enmienda de 1990 requiere a la EPA para que informe al Congreso,
dentro de los seis años posteriores a la promulgación de este instrumento legal, sobre los
siguiente temas:
métodos para calcular cualquier riesgo residual;
importancia del riesgo residual;
efectos reales de los riesgos residuales para la salud;
incertidumbres en los métodos de evaluación de riesgos, y
posibles consecuencias negativas de los esfuerzos de reducción de riesgos.
En caso de que se identificara un riesgo residual para cualquier categoría o subcategoría de
fuente, la EPA debe promulgar normas basadas en los efectos para la salud en el plazo de
los ocho años posteriores a la promulgación de las normas basadas en tecnologías de
control. Como una preparación para cumplir este requisito, la EPA está en vías de crear un
mecanismo eficaz para implementar normas basadas en los efectos para la salud.
1. ¿Cuál fue el objetivo principal de la Ley del Aire Limpio de 1970?
2. Los contaminantes del aire ambiental para los cuales se
establecieron Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiental
recibieron el nombre de __________.
3. ¿Cuántos contaminantes peligrosos del aire fueron identificados
como causantes de riesgos para la salud?
4. ¿Por qué los reglamentos basados en efectos para la salud son
difíciles de aplicar?
5. ¿Cómo puede una planta industrial obtener una prórroga para
cumplir una futura norma MACT?
Reconocimiento de situaciones peligrosas y síntomas de toxicidad
Hasta el momento, en este curso hemos tratado sobre diversos contaminantes tóxicos del
aire y cómo pueden perjudicar el funcionamiento del cuerpo humano. Asimismo, hemos
revisado las clases de estudios que se han realizado para identificar los niveles críticos de
contaminantes del aire y cómo se usan dichos datos para clasificar los riesgos y ayudar a la
implementación de reglamentos. Acabamos de detallar los esfuerzos desplegados por el
gobierno norteamericano para reglamentar las emisiones industriales de los contaminantes
nocivos del aire y reducir así la exposición a tales tóxicos.
Ahora llegó el momento de aprender qué podemos hacer para minimizar la exposición a los
contaminantes tóxicos del aire. El reconocimiento de fuentes comunes de contaminantes del
aire es esencial para evitar la exposición o prepararse para ella. Asimismo, el tomar
conciencia acerca de los primeros síntomas de toxicidad puede ayudar a minimizar los
efectos adversos una vez producida una exposición.
Debemos ser capaces de reconocer las fuentes comunes de tóxicos del aire
y los síntomas iniciales de toxicidad.
Estamos rodeados de tóxicos
Transporte - Procesos industriales - Disposición de residuos - Uso doméstico de bienes y
productos -
Minería y extracción de minerales y biomasa
Como nación, en los Estados Unidos se usan más de 70.000 productos químicos diferentes
en la industria, la agricultura y el hogar, y este número se está incrementando. No es
posible evitar el contacto con algunos de esos agentes químicos mientras realizamos
nuestras actividades diarias. Están en todas partes: en la ropa que vestimos, en los
medicamentos que usamos, en los edificios en que vivimos y trabajamos, en los alimentos
que consumimos, en el aire que respiramos... Hay para escoger. Desde luego, no todos los
70.000 o más productos químicos que existen son tóxicos para los seres humanos, aunque
muchos sí lo son. Por ejemplo, de los casi 80 elementos químicos clasificados como
metales, aproximadamente 30 se encuentran entre los compuestos que perjudican a los
seres humanos.
Los agentes químicos nos rodean. Aunque no todos los productos químicos
resultan nocivos para los seres humanos, muchos sí lo son.
Es más, no todas las sustancias tóxicas existen en forma inhalable, lo que constituye el
interés principal de este curso. Recordemos que en las Enmiendas de 1990, el Congreso
identificó 189 productos químicos y grupos de productos químicos como contaminantes
peligrosos del aire. Dichos contaminantes son las sustancias de mayor preocupación en
nuestra búsqueda de fuentes características de tóxicos inhalables.
Generalmente, las fuentes de productos tóxicos en el ambiente se agrupan en las siguientes
categorías:
transporte;
procesos industriales;
disposición de residuos;
uso doméstico de bienes y productos, y
minería y extracción de minerales y combustibles orgánicos.
1. ¿Cuáles son los dos pasos que podemos dar para reducir al mínimo
la exposición a los contaminantes tóxicos del aire?
2. Describa algunas formas de exposición a las sustancias tóxicas.
Transporte
Probablemente, el transporte es la fuente de contaminantes del aire predominante. En
efecto, todos los contaminantes criterio están asociados directa o indirectamente con la
combustión de fósiles necesarios para el funcionamiento de distintos medios de transporte.
Asimismo, las actividades de transporte liberan a la atmósfera muchas sustancias listadas
entre los contaminantes peligrosos del aire, bien por volatilización luego de que los
productos químicos han sido vertidos, bien por el uso de combustibles fósiles. Nuestra
sociedad ha optado por arrojar los desperdicios de la combustión en la atmósfera, con las
nefastas consecuencias del agotamiento de la capa de ozono estratosférico y el
calentamiento global, además de los efectos adversos para la salud y el ambiente atribuibles
a los distintos gases y sustancias particuladas.
La mayoría de tóxicos en el aire está relacionada con el transporte.
Todos los contaminantes criterio están relacionados, ya sea directa o
indirectamente, con el uso de combustibles fósiles necesarios para el
funcionamiento de los distintos medios de transporte.
Existe un ángulo irónico de la descarga en la atmósfera de tóxicos provenientes de la
combustión de gasolina. Hasta hace poco, era normal añadirle a la gasolina compuestos de
plomo con radicales alquílicos por sus propiedades antidetonantes. Esta práctica quedó
paulatinamente desfasada cuando el plomo fue identificado como un contaminante criterio
y, hoy en día, el plomo es prácticamente inexistente en la atmósfera. El aditivo
antidetonante que reemplazó al plomo es una mezcla de compuestos basados en el benceno,
el cual se encuentra en la lista de los contaminantes peligrosos del aire y podría resultar tan
tóxico como su predecesor.
Procesos industriales
Los procesos industriales abarcan todas las actividades comprendidas en la fabricación de
bienes, productos y energía. Esto incluye desde el refinamiento de petróleo y el
procesamiento de productos químicos, metales y madera, hasta las operaciones de
producción de alimentos. En dichos procesos, los productos químicos tóxicos se pueden
liberar en distintas etapas, ya sea involuntariamente —como sucede en las fugas de
válvulas, tanques y tuberías—, ya sea intencionalmente —como en las emisiones de las
chimeneas—.
Los productos químicos tóxicos pueden liberarse en diversas etapas de
distintos procesos industriales.
Disposición de residuos
La disposición de residuos industriales y domésticos introduce millones de toneladas de
productos químicos tóxicos en el ambiente. Cuando la disposición de residuos tóxicos se
hace sin cuidado, esta puede originar una seria amenaza de largo plazo y de ello son
testigos miles de sitios de limpieza establecidos por el programa del Superfondo. Durante el
tratamiento de estos sitios, la liberación de contaminantes tóxicos en el aire constituye una
preocupación especial. Incluso cuando la disposición está planificada previamente y bien
controlada, tiende a presentar problemas. Actualmente, un tema que genera gran
preocupación en los Estados Unidos es determinar cuáles son los medios adecuados para
disponer la gran cantidad de desechos radiactivos de bajo nivel que se acumulan en ese
país.
La disposición adecuada de los desechos radiactivos de bajo nivel es una
preocupación creciente.
La proliferación de incineradores de residuos urbanos es otro factor que aumenta la carga
de gases tóxicos y partículas en la atmósfera.
Uso doméstico de bienes y productos
Los productos de cuidado personal y de limpieza, las pinturas y solventes, las sustancias
adhesivas, los plaguicidas y los fertilizantes son solo algunas entre miles de sustancias cuyo
uso puede introducir sustancias tóxicas en la atmósfera. Según su volumen, los plaguicidas
y fertilizantes son probablemente las sustancias más dañinas de esta clase, principalmente
debido a su uso generalizado en entornos agrícolas comerciales. Por otra parte, recuerde
que muchas sustancias que generan preocupación, al igual que los contaminantes tóxicos
del aire, son partículas y no gases, lo cual es particularmente cierto en el caso de los
plaguicidas, que se inhalan principalmente como polvos (partículas sólidas) y aerosoles
(partículas líquidas).
Los plaguicidas y los fertilizantes contribuyen a la contaminación tóxica del
aire debido a su uso generalizado en la agricultura comercial.
Minería, extracción de minerales y biomasa
Algunos tóxicos potenciales ocurren naturalmente solo en depósitos minerales o
yacimientos de biomasa, donde están relativamente aislados de los organismos vivos; por
ejemplo, los metales tóxicos (como el plomo y el mercurio) y las sustancias cuyos
productos de combustión son tóxicos (como el carbón y el petróleo). Dichas sustancias no
son peligrosas hasta que se las explota y extrae de la tierra y se ponen en contacto con los
seres humanos. Entre los metales, las partículas sólidas diminutas constituyen la
preocupación principal, así como las sustancias tóxicas del aire, mientras que entre los
combustibles fósiles, la amenaza principal proviene tanto de los productos de combustión
gaseosos como de los particulados.
Generalmente, los metales tóxicos no son peligrosos hasta que se los extrae
y entran en contacto con los seres humanos.
3. Los compuestos de _________, un contaminante peligroso del aire,
han reemplazado a los compuestos de plomo como los agentes
antidetonantes presentes en la gasolina.
4. Identifique algunos problemas actuales de disposición de residuos
en los Estados Unidos.
RECONOCIMIENTO DE SITUACIONES PELIGROSAS
Y SINTOMAS DE TOXICIDAD
Las sustancias nocivas transportadas por el aire en la mira
Metales - Plaguicidas - Asbesto - Compuestos de azufre - Compuestos orgánicos -
Compuestos de nitrógeno - Halógenos - Compuestos radiactivos
Esta sección identifica las fuentes más comunes de las sustancias tóxicas del aire tratadas en este curso.
Se consideran todas las clasificaciones de fuentes que se han abordado, desde la minería y los procesos
industriales, hasta el transporte, los usos domésticos y la disposición de residuos. La discusión se organiza
de acuerdo con las siguientes categorías de contaminantes:
los metales y sus compuestos;
los plaguicidas;
el asbesto;
los compuestos de azufre;
los compuestos orgánicos;
los compuestos de nitrógeno;
los halógenos y sus compuestos, y
los compuestos radiactivos.
Los metales y sus compuestos
Los metales de mayor importancia en lo concerniente a los efectos tóxicos para la salud son los metales
pesados: arsénico, cadmio, cromo, cobre, plomo, mercurio, níquel, plata y zinc. Aunque el berilio no es
un metal pesado, también se lo considera como un tóxico potente en el grupo de metales. Los únicos
metales que se pueden emitir como gases en concentraciones cuantificables son el mercurio y el selenio,
mientras que para los combustibles fósiles la inquietud principal reside en las partículas suspendidas en el
aire. La fuentes más comunes de metales en el aire son las minas y las plantas de procesamiento de
minerales, las fundiciones, diversas fábricas y la combustión de fósiles.
El mercurio y el selenio son los únicos metales que se pueden emitir como gases en
concentraciones cuantificables.
Los plaguicidas
Debido a que los plaguicidas son diseñados para ser tóxicos a los sistemas vivientes, no debe sorprender
que muchos de ellos sean nocivos para los seres humanos. Se encuentran en el aire principalmente en
forma de gas, polvo y aerosol, así como en las plantas químicas donde se elaboran o en las localidades
donde se aplican.
El asbesto
El asbesto, mal conductor de la electricidad, es un mineral fibroso y no combustible. Estas cualidades lo
convirtieron en un elemento ideal para diversos materiales de construcción (por ejemplo, dispositivos de
aislamiento de habitaciones, fieltros para techos, tejamaniles y productos de cemento), recubrimientos de
frenos y hasta ropa. El asbesto es doblemente peligroso, ya que no solo constituye un potente tóxico
pulmonar sino que también ejerce un fuerte efecto potenciador de otros factores carcinogénicos. La
exposición al asbesto es más común en su extracción y procesamiento, así como en el uso de materiales
de construcción y demolición de estructuras que lo contienen.
Durante la demolición de estructuras que contienen asbesto, se debe tomar
precauciones para prevenir la inhalación de partículas.
Los compuestos de azufre
El azufre, al ser un componente clave de tres aminoácidos, es esencial para la vida humana. Sin embargo,
muchos de sus compuestos orgánicos son tóxicos. Algunos compuestos de azufre, incluyendo el sulfato y
el sulfuro de cobre, son efectivos como plaguicidas y fungicidas. El disulfuro de carbono, un líquido
volátil relacionado con enfermedades cardiacas, se usa en la producción de rayón, celofán y tetracloruro
de carbono. También se emplea como solvente, plaguicida y preservante de frutas frescas.
Los compuestos orgánicos
Los compuestos orgánicos, compuestos que contienen carbón, están entre las sustancias más tóxicas que
se conocen. Por lo general, son tóxicos sistémicos que interfieren con las reacciones enzimáticas, el
metabolismo del oxígeno y el funcionamiento neuronal. Los compuestos orgánicos tienen cientos de usos;
por ejemplo, aparecen en productos como plásticos, solventes, pinturas y barnices, colorantes, plaguicidas
y sustancias fumigadoras, entre muchas otras. También se usan en el lavado al seco y se encuentran en los
efluentes residuales de muchas industrias. Las sustancias orgánicas características comprenden la
acroleína, el benceno, el cloroformo, el tetracloruro de carbono, el DDT, el formaldehído, el
percloroetileno, el tolueno y el tricloroetileno.
Los compuestos de nitrógeno
El nitrógeno es otro elemento fundamental para la vida humana y constituye un componente esencial de
todos los aminoácidos, elementos fundamentales de las moléculas proteicas. Como sucede con los
compuestos de azufre, muchos compuestos de nitrógeno son tóxicos para el sistema humano. Entre las
sustancias más tóxicas está el amoniaco, cuyo olor es tan característico que es difícil pasar por alto la
exposición; el cianuro y los cianatos. Los compuestos de nitrógeno son ingredientes habituales en los
fertilizantes y también se usan mucho en la producción química.
Los compuestos de nitrógeno más tóxicos son el amoniaco, el cianuro y los cianatos.
Los halógenos y sus compuestos
Los elementos clasificados como halógenos son el flúor, el cloro, el bromo y el yodo. A menudo se
combinan con el carbón para formar la clase de compuestos orgánicos halogenados, un grupo de
productos químicos sumamente diverso y tóxico, con diversos usos industriales y domésticos. Los
productos finales incluyen plásticos, plaguicidas, solventes y otros productos químicos. Algunos de los
compuestos halogenados más comunes son el tetracloruro de carbono, el cloroformo, el fluoruro de
hidrógeno, el percloroetileno, el fosgeno, el tricloroetileno y el cloruro de vinilo.
Los compuestos radiactivos
Los compuestos radiactivos se caracterizan por poseer núcleos atómicos inestables que emiten partículas
sumamente cargadas de energía capaces de alterar otros átomos. Últimamente, el radón es la sustancia
radiactiva que está recibiendo mayor atención porque, de manera natural, se encuentra muy generalizado;
se filtra desde las rocas y la tierra que subyacen a los edificios y también emana de los materiales de
construcción hechos de roca, como el cemento, la argamasa y las tablas de yeso. Sin embargo, el plutonio,
el radio, el estroncio, el tritio y el uranio son igualmente capaces de causar toxicidad radiactiva. Todas
estas sustancias presentan problemas de exposición para los trabajadores de las minas y de las plantas de
extracción. Asimismo, las máquinas de rayos X, los televisores, los detectores de humo y los
microscopios electrónicos son algunos entre varios dispositivos mediante los cuales el público general
está expuesto a la radiación ionizante. El motivo primordial para la oposición a la energía nuclear reside
en su potencial para generar problemas de exposición radiactiva.
El radón es el compuesto radiactivo que se encuentra más generalizado de manera
natural.
5. ¿Qué metales (mencione dos) se encuentran comúnmente en forma gaseosa?
6. Mencione dos razones por las cuales el asbesto es motivo de tanta preocupación
para la salud.
7. Por lo general, ¿cómo generan toxicidad los compuestos orgánicos?
8. Cite al menos cuatro compuestos radiactivos comunes.
El cuadro 6-1 es una lista alfabética de contaminantes tóxicos del aire conocidos, junto con sus fuentes
características.
Cuadro 6-1. Fuentes características de contaminantes peligrosos del aire
Sustancia Fuente(s) característica(s)*
Acroleína Motores fijos de combustión interna, fundiciones de hierro
Aluminio Plantas refinadoras de bauxita (mineral con aluminio)
Amoniaco Producción de amoniaco, fabricación de fertilizantes
Arsénico Calderas industriales, fundiciones de hierro, fabricación de cemento
portland, incineradores de residuos peligrosos, fabricación y uso de
plaguicidas
Asbesto Minería, construcción, construcción de barcos, fabricación de productos
que contienen asbesto
Benceno y bencenos
con radicales alquílicos
Calderas industriales, motores fijos de combustión interna, distribución
de gasolina, rellenos sanitarios municipales, procesamiento y asfaltado,
refinación de petróleo, incineradores de residuos peligrosos, fundiciones
de hierro
Berilio Calderas industriales, incineradores de residuos peligrosos, extracción de
minerales
Cadmio Calderas industriales, fundición de plomo elemental, fabricación de
cemento portland, refinerías de petróleo, incineradores de residuos
peligrosos
Tetracloruro de
carbono
Emisiones provenientes de actividades de tratamiento de propiedad
pública (publicly owned treatment works: POTW, por sus siglas en
inglés)
Cloro Fabricación de aluminio y acero inoxidable, emisiones provenientes de
actividades de tratamiento de propiedad pública (POTW), fabricación de
pulpa y papel, fabricación de asfalto para techos
Cloroformo Emisiones provenientes de actividades de tratamiento de propiedad
pública (POTW), fumigación, fabricación de solventes
Cromo Calderas industriales, fundición de plomo elemental fundiciones de
hierro, fabricación de cemento portland, incineradores de residuos
peligrosos, producción de cuero
DDT Fabricación y uso de insecticidas
Formaldehído Calderas industriales, motores fijos de combustión interna, fabricación de
productos de arcilla, refinerías de petróleo, rellenos sanitarios
municipales, fundiciones de hierro
Ácido clorhídrico Incineración de residuos peligrosos
Fluoruro de hidrógeno Refinación de petróleo, fabricación de películas fotográficas, fabricación
de solventes y productos de plástico
Manganeso Calderas industriales, fundición de plomo elemental, fundiciones de
hierro, fabricación de cemento portland
Mercurio Calderas industriales, fundición de plomo elemental, fabricación de
cemento portland, refinación de petróleo, incineración de residuos
peligrosos
Bromuro de metilo Fabricación y uso de plaguicidas
Níquel Calderas industriales, fundición de plomo elemental, fundiciones de
hierro, fabricación de cemento portland, refinerías de petróleo
Pentaclorofenol Fabricación y uso de preservantes de la madera
Percloroetileno Lavado al seco, removedores de grasa, fumigación de granos
Fosgeno Producción de plásticos, fabricación y uso de plaguicidas
Radiación Producción y uso de materiales de construcción, extracción de uranio y
otros materiales radiactivos
Selenio Calderas industriales, fundición de plomo elemental, fundiciones de
hierro, fabricación de cemento portland, refinerías de petróleo
Tolueno Calderas industriales, fundiciones de hierro, procesamiento y asfaltado,
distribución de gasolina, refinerías de petróleo, rellenos sanitarios
municipales, fabricación de plásticos
Tricloroetileno Emisiones provenientes de actividades de tratamiento de propiedad
pública (POTW)
Cloruro de vinilo Rellenos sanitarios municipales, producción de plásticos
Xilenos Rellenos sanitarios municipales, motores fijos de combustión interna,
fundiciones de hierro, refinerías de petróleo, distribución de gasolina
* La fabricación de productos químicos orgánicos sintéticos es fuente de casi todos los
contaminantes peligrosos del aire y no se ha considerado en el cuadro.
Síntomas originados por exposición aguda
La mayoría de compuestos tóxicos que hemos tratado origina algún tipo de efecto adverso
relacionado con la exposición crónica. Sin embargo, resulta más útil conocer los síntomas
característicos de la exposición aguda a un tóxico. Con esta información, quizás usted
pueda prevenir las exposiciones crónicas y sus consiguientes problemas de salud. Por lo
menos, en caso de que sea necesario, podrá buscar atención médica inmediata y alertar a
otras personas sobre las zonas de peligro tóxico potencial.
Debemos conocer los síntomas relacionados con la exposición tóxica
aguda.
Aunque la exposición aguda a los contaminantes tóxicos del aire puede tener consecuencias
graves para la salud —hasta la muerte—, generalmente tales efectos solo se producen
cuando se encuentran concentraciones sumamente altas. Por lo general, la exposición aguda
a bajas concentraciones tiene efectos relativamente menores, como la irritación de los ojos
o la piel, reacciones alérgicas, dificultad respiratoria leve o náuseas.
El cuadro 6-2 presenta una lista representativa de los productos químicos tóxicos que
hemos abordado en este curso y de los síntomas más comunes originados por la exposición
aguda a ellos.
Cuadro 6-2. Contaminantes peligrosos del aire más comunes y síntomas originados por la
exposición aguda a ellos
Producto químico Síntomas agudos
Acroleína Irritación de los ojos y de las membranas mucosas del
tracto respiratorio
Aluminio Tos
Amoniaco Irritación inmediata del tracto respiratorio superior e
inferior y edema
Arsénico Bronquitis
Asbesto Ninguno, lo cual lo hace más insidioso y dañino
Benceno y bencenos con
radicales alquílicos
Depresión del sistema nervioso central, inconsciencia, a
menudo mortal (solo bajo altas concentraciones)
Berilio Edema pulmonar, neumonía
Cadmio Tos, neumonía
Tetracloruro de carbono Disfunción hepática
Cloro Tos, traqueobronquitis, bronconeumonía
Cloroformo Mareo, molestias en el aparato digestivo, inconsciencia
(bajo altas dosis)
Cromo Irritación nasal, bronquitis
DDT Picazón en la lengua, labios y cara; mareos, temblores
Formaldehído Irritación de los ojos, de la nariz y del tracto
respiratorio superior
Ácido clorhídrico Edema pulmonar, irritación de los ojos
Fluoruro de hidrógeno Irritación del aparato respiratorio, edema pulmonar
hemorrágico
Manganeso Neumonía aguda (a menudo mortal)
Mercurio Excitabilidad, temblores, gingivitis
Bromuro de metilo Edema pulmonar, cefalea, náuseas, vómitos
Níquel Edema pulmonar (dos días luego de la exposición)
Pentaclorofenol Neurotoxicidad
Percloroetileno Edema pulmonar
Fosgeno Edema pulmonar
Radiación Fibrosis pulmonar, enfermedad por radiación
Selenio Mal aliento, náuseas, mareo
Tolueno Bronquitis aguda, espasmo bronquial, edema pulmonar
Tricloroetileno Toxicidad hepática
Cloruro de vinilo Hipertensión portal
Xilenos Edema pulmonar