INTRODUCCIÓN A LA TOXICOLOGÍA DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE
Lección 3: Toxicología Ambiental
Homero Ulises Gentile
Ing. Agr. – Abogado
FUENTE: Instituto de Capacitación en la Contaminación del Aire (APTI)
Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. (EPA)
Debido a que las partículas atrapadas en la cobertura mucosa del aparato respiratorio pueden ser ingeridas con el tiempo, el aparato digestivo termina siendo una vía de exposición para los contaminantes tóxicos del aire.
La absorción puede efectivizarse a lo largo de todo el aparato digestivo, incluida boca y recto, pero la zona más importante se ubica en el intestino delgado.
De allí al hígado, y luego de procesados comienzan los procesos tóxico cinéticos de distribución, metabolismo y excreción.
1. Absorción. Aparato Digestivo.
A su vez 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.
1. Absorción. Los Pulmones.
La mayor absorción de contaminantes tóxicos presentes en el aire se producen por medio de los pulmones.
Depende de algunos factores, a saber:
Propiedades físico químicas de las sustancias.
Anatomía y función respiratoria y cardiovascular de la persona.
Tasa y profundidad de la respiración.
1. Absorción. Los Pulmones.
Si bien la vía de absorción por la piel no es la más idónea para las sustancias que se encuentran en el aire, puede producirse la misma y dependerá de lo siguiente:
Las propiedades de la sustancia química.
El espesor de la capa exterior de la piel.
La difusividad de la capa exterior.
Estado de la capa exterior.
Estado de hidratación de la capa exterior.
1. Absorción. La Piel.
1. Absorción.
Un organismo absorbe nutrientes y otras sustancias de su entorno para su desarrollo, pero lamentablemente este eficiente sistema de absorción funciona igualmente bien para la absorción de muchas sustancias tóxicas que entran a los pulmones o al aparato digestivo.
Las sustancias pueden cruzar las membranas biológicas mediante el transporte activo o pasivo.
Las membranas que nos interesan son las de:
La piel, los pulmones, y del aparato digestivo.
2. Distribución.
Una vez absorbida la sustancia, y 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 dependerá de dos factores:
El flujo sanguíneo a través del tejido.
La facilidad de la sustancia para atravesar las membranas capilares (mayor liposolubilidad).
3. Metabolismo. (Biotransformación)
El tercer proceso de la secuencia ADME, el metabolismo también es conocido como biotransformación.
Comprende la suma de procesos por los cuales un organismo vivo somete 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.
El compuesto de origen se descompone en metabolitos.
Los metabolitos pueden ser más o menos tóxicos que el compuesto de origen.
El órgano principal de biotransformación es el hígado.
3. Metabolismo. (Biotransformación)
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El hígado se encuentra en la primera línea en la eliminación de las sustancias tóxicas porque procesa toda la sangre que proviene 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 mucho metales traza, como el cadmio, el mercurio y el plomo, así como muchas moléculas grandes como las de los plaguicidas.
4. Excreción. El hígado.
Una vía más significativa de excreción son los pulmones, que constituyen la vía principal de eliminación de sustancias que se encuentran en forma gaseosa a la temperatura del cuerpo.
Un caso sería el del tetra cloruro de carbono, que puede ingerirse en forma líquida y excretarse parcialmente por los pulmones en forma de vapor.
4. Excreción. Los Pulmones.
4. Excreción. La Piel.
Las sustancias pueden salir del cuerpo o excretarse de diversas maneras.
Las cantidades reducidas de sustancias se pueden eliminar mediante secreciones del sudor, lágrimas, saliva y leche
Sin embargo, así como la piel es una vía insignificante de absorción, las mencionadas excreciones constituyen vías menores par a la excreción de sustancias tóxicas.
Toxico – Cinética
¿o qué hace el cuerpo con las sustancias que ingresan en él?
La toxico cinética se ocupa del movimiento de las sustancias químicas hacia, dentro y fuera del cuerpo.
Estos movimientos son los siguientes:
Absorción.
Distribución.
Metabolismo.
Excreción.
Tolerancia.
La tolerancia es una interacción química comúnmente observada y relacionada con el antagonismo.
La tolerancia con sustancias tóxicas puede permitirle a un individuo resistir niveles que normalmente hubieran sido sumamente tóxicos o incluso letales.
Investigaciones recientes demostraron que ciertas poblaciones sometidas al ozono están desarrollando tolerancia al mismo por el solo hecho de estar expuestas a él en el aire ambiente.
La Toxicología es el estudio de las sustancias tóxicas o venenos. En esta unidad abordaremos la exposición humana y la absorción de las sustancias tóxicas en el ambiente, en particular en el aire que respiramos.
Inhalación.
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 éste.
Ingesta.
La ingesta incluye el paso a través del aparato digestivo, aunque esto 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 y transportadas a la faringe ser ingeridas.
Los Ojos.
Los mencionamos a pesar que son una vía menor de exposición.
Debido a que poseen muchos vasos sanguíneos diminutos superficiales y carecer de una capa exterior gruesa absorben las sustancias más fácilmente que la piel.
El fluoroacetato es una sustancia que puede originar envenenamiento por esta vía.
Cuando la superficie no está dañada, la piel sirve como una eficaz barrera contra la mayoría de las 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.
La Piel.
La Piel.
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.
¿Cómo entran al cuerpo los contaminantes tóxicos del aire?
Las principales vías de exposición de los contaminantes del aire según su importancia son las siguientes:
Contacto con la piel u ojos.
Ingesta.
Inhalación.
Todos podemos estar expuestos a las sustancias tóxicas por muchas vías.
Antagonismo.
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 otra, por lo que el efecto combinado es menor que la suma de los efectos individuales.
La interacción antagónica constituye la base para la mayoría de los antídotos de venenos.
2+2=3
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 causar un efecto.
La exposición se caracteriza por el contacto entre un agente y un organismo.
El nivel de exposición se traduce en la cantidad disponible de una sustancia para la absorción.
Por lo antes expuesto generalmente la dosis efectiva se calcula a partir de la dosis absorbida, y esta a su vez se determina mediante las concentraciones sanguíneas.
Exposición y Dosis
DOSIS EFECTIVA
DOSIS ABSORBIDA
CONCENTRACIÓN SANGUÍNEA
Efecto Sinérgico.
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 en forma individual.
Un buen ejemplo son el tetra cloruro de carbono y el etanol, ambas hepato tóxicas, que producen juntas mucho más daño que de forma aditiva.
2+2=10
Efecto Aditivo.
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.
Cada sustancia química realiza sus acciones como si no existiera la 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.
2+2=4
La Dosis es por otra parte la cantidad de una sustancia realmente absorbida por el cuerpo.
La dosis absorbida es entonces 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.
Exposición y Dosis
Clasificación de la Actividad entre Sustancias Químicas.
A menudo la exposición de combinaciones de sustancias químicas tiene efectos diferentes de los que tendría una exposición independiente de las mismas.
Estos efectos pueden ser:
Aditivos.
Sinérgicos.
Antagónicos.
Los efectos sistémicos por el contrario ocurren en un lugar distinto, luego de haber sido absorbida, distribuida, y quizá incluso metabolizada.
Los componentes más estables tienen más posibilidades de ser trasportados 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.
Descripción de los Efectos
Descripción de los Efectos
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 donde se produce la absorción.
Las sustancias altamente reactivas tienden a ejercer sus efectos localmente, en el primer lugar de contacto.
La parte del cuerpo en la que la 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.
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.
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