Conceptos fundamentales sobre las sustancias tóxicas procedentes de la contaminación ambiental

Introducción

El contenido de la unidad permite al aprendiz comprender los conceptos fundamentales sobre las sustancias tóxicas procedentes de la contaminación ambiental en los alimentos. Igualmente se estudiarán los metales pesados como el plomo, mercurio, cadmio, arsénico, selenio, cobre, encontrados en los alimentos. Además las sustancias más utilizadas en la producción agrícola y ganadera como plaguicidas: organofosforados, organoclorados, carbamatos, peretrinas y piretroides; finalmente los productos farmacológicos tales como antibióticos, betaantagonistas, antitiroideos, tranquilizadores, anabolizantes y antiparasitarios.

Por medio de las actividades de la unidad se podrán desarrollar y retroalimentar los conocimientos sobre el tema.

Descripción del material del programa

El material de estudio permite al aprendiz comprender los aspectos relacionados con la unidad que va a desarrollar y el material complementario le servirá de ayuda para realizar las actividades propuestas.

Tema 1. Metales pesados

Una gran cantidad de metales pesados procedentes de emisiones industriales, normalmente a bajas concentraciones, pueden originar efectos tóxicos a gran escala. Por otra parte, existen algunos metales que aun cuando su concentración pueda ser relativamente baja, la probabilidad de que generen problemas desde el punto de vista toxicológico es considerable. Entre ellos se destacan el plomo (Pb), el arsénico (As), el mercurio (Hg) y el cadmio (Cd).

Generalmente, los metales pesados se acumulan en el suelo logrando ser ingeridos por determinados animales. Sin embargo, algunos de estos elementos son constituyentes esenciales tanto en humanos como en animales y sus posibles deficiencias pueden causar problemas, por lo cual en ciertas ocasiones es necesario recurrir a suplementos dietéticos. Pero por otra parte, algunos pueden causar problemas cuando se encuentran en exceso.

Los niveles de toxicidad de los metales pesados dependen no sólo de la especie animal sino de la presencia de otros constituyentes. La acción tóxica se lleva a cabo a través de la combinación de los metales con los grupos sulfihidrilos o tiólicos de las proteínas y, más concretamente, de las enzimas. La toxicidad potencial de un metal aumenta con el grado de oxidación. La toxicidad depende del tipo de combinación química que se establece entre el metal y el componente del alimento que lo vehiculiza o bien del organismo una vez absorbido. Es frecuente la acumulación del metal en el organismo, por lo que aun cuando se trata de ingestas muy bajas, se pueden originar efectos tóxicos a largo plazo. La biodisponibilidad del metal depende de diversos factores, entre ellos las interacciones con otros componentes de la dieta, incluidos los propios metales, condiciones fisicoquímicas del medio intestinal, situación fisiológica o patológica del individuo, entre otras.

Plomo (Pb):

El plomo en los alimentos puede provenir de diversas fuentes tales como:

Tuberías de agua: trasmiten plomo al agua de bebida. Actualmente está prohibido su uso, y todas las de este material deben ser cambiadas por PVC.

Contaminación ambiental: procedente del uso de vehículos a motor los cuales emplean el tetraetilato de plomo como antidetonante en la gasolina.

Envases alimentarios: elaborados con material que contiene plomo como piezas cerámicas vidriada con sales de plomo o latas de hojalata donde se emplea soldadura blanca con una aleación de plomo y antimonio.

Vino: puede contener plomo por estar los viñedos en zonas muy cercanas a carreteras de gran densidad de tráfico o tratados con insecticidas que contienen arseniato de plomo o bien proceder de las láminas que cubren en ocasiones los tapones de las botellas, a donde puede llegar el vino a través del corcho cuando este se seca y se retrae, sobre todo en botellas que han sido almacenadas horizontalmente. Por ello se están usando cada vez más tapones de plástico.

Existen muchos alimentos que pueden aportar plomo en la dieta como se muestra en la figura 1. La media de plomo en los alimentos se estima entre 0,05-0,2 μg/g y en agua de 10-20 μg/L. El comité de expertos de la FAO/OMS recomendó que la ingesta semanal por persona no excediera de 25 μg/Kg de peso, y para el agua de bebida se ha establecido como valor de referencia 0,05 μg/L.

Figura 1. Aporte de plomo a partir de los alimentos. Imagen SENA

Los efectos tóxicos del plomo son posibles no sólo por su amplia presencia ambiental, sino también en gran parte por su fácil solubilidad ya que se disuelven en ácidos débiles como el ácido carbónico y en otros ácidos orgánicos muy presentes en los alimentos como el ácido cítrico, málico, tartárico, ácidos grasos, entre otros.

Mercurio (Hg):

Es uno de los metales que mayor numero de intoxicaciones de origen alimentario ha ocasionado a lo largo de los años. El mercurio en estado natural no es tóxico, pero sí lo son las diversas formas que puede adoptar naturalmente o como consecuencia de procesos industriales o de transformación. El mercurio se absorbe casi completamente por vía pulmonar. Las sales de mercurio causan problemas de tipo cutáneo y en las mucosas.

La forma más tóxica de este metal es el metil mercurio, el cual se disuelve con facilidad en la grasa y pasa la barrera hematoencefálica y la placenta. Tiene potencial mutágeno y teratógeno. Por ello las mujeres en edad fértil, embarazadas o en periodo de lactancia y los niños son los grupos más vulnerables. La FAO/OMS (2003) ha establecido la ingesta semanal tolerable provisional (PTWI) para el MeHg en 1,6 μg/kg peso corporal.

Entre las principales fuentes de contaminación por mercurio se encuentran la fabricación de termómetros, barómetros, baterías o pilas que contienen mercurio, en el tratamiento antifúngico de las semillas y en clínicas dentales con el uso de

amalgamas. El mercurio como consecuencia de los vertidos industriales llega a las aguas continentales y marinas. Allí sufre un proceso de metilación biológica, dando productos como monometil y dimetil mercurio, que son captados por el plancton que sirve de alimento a los peces. Por esta razón la primordial fuente de contaminación de mercurio en la alimentación son el pescado y los mariscos; los mayores contenidos se encuentran en los peces predadores. La principal fuente de contaminación de los alimentos, más del 90%, corresponde al mercurio orgánico.

Una de las mayores preocupaciones de la toxicología alimentaria es el posible efecto derivado de la exposición a bajo nivel del mercurio. Por esta razón en diferentes países se establecen valores límites del contenido de mercurio en los alimentos, y más a los productos de pesca. De acuerdo con el comité de expertos de la FAO/OMS se establece un nivel de ingestión semanal tolerable provisional de 0,3 mg de mercurio total por persona, de los cuales, como máximo no debe superar los 0,2 mg en forma de metil mercurio

Las características químicas del metilo mercurio, y en especial su liposolubilidad, permiten un movimiento fácil a través de las membranas biológicas, esencialmente de la digestiva, hematoencefálica y placentaria, siendo sus principales órganos diana el hígado, el sistema nervioso y el riñón.

Cadmio (Cd):

Este elemento es utilizado principalmente como pigmento en la elaboración de pinturas así como en el proceso de electrólisis para el recubrimiento de metales con cadmio. Este elemento se transfiere fácilmente del suelo a los vegetales y por ello es frecuente encontrarlo como impureza en vegetales cultivados en suelos fertilizados con importantes cantidades de fosfato.

El cadmio es acumulable por lo cual es importante la ingesta crónica aun cuando sean cantidades mínimas, particularmente en el riñón el cual es el órgano diana por excelencia, además de acumularse también en el hígado, páncreas y pulmón. La reserva más significativa de este contaminante reside en el barro del fondo de los ríos y los mares. El comité mixto de expertos de la FAO/OMS estableció como ingesta semanal tolerable provisional entre 400-500 μg/ persona. La carne, pescado, frutas, verduras y cereales lo contienen como lo muestra la figura 2.

Figura 2. Aporte de cadmio a partir de los alimentos. Imagen SENA

Arsénico (As):

El arsénico está considerablemente distribuido en la naturaleza y está presente en el medio ambiente y en los seres vivos. Se puede encontrar en distintas formas químicas y estados de oxidación, lo que determina su toxicidad. Las principales fuentes de exposición al arsénico son la laboral, la alimentaria y la medicamentosa.

El arsénico no es un elemento esencial para el ser humano, claro que en animales de experimentación se ha comprobado que su carencia produce retraso del crecimiento, destrucción de eritrocitos, alteración del bazo con acumulación de hierro, pérdida de pelo, entre otras. Además, es un tóxico importante debido a su capacidad de acumularse en la cadena trófica, lo que implica un modelo potencial para la salud y los animales. La exposición aguda a altas dosis tiene efectos letales sobre los organismos y la exposición crónica a bajas dosis está asociada con problemas mutagénicos y carcinogénicos.

El nivel existente de arsénico en los alimentos es normalmente reducido, siendo el pescado que se halla en contacto con aguas donde se vierten residuos, el que más contribuye al aporte alimentario del metal. En ciertos animales marinos, especialmente en mariscos, el arsénico tiende a concentrarse en forma de arsenobetaína. Otro alimento donde puede encontrarse es en las carnes. El comité de expertos de la FAO/OMS estimó como ingesta máxima diaria provisional para arsénico inorgánico el valor de 0,002 mg/kg de peso corporal.

Los compuestos del arsénico presentes en las fuentes marinas son formas inorgánicas metiladas que son menos tóxicas que las de tipo inorgánico. La absorción por vía oral representa un 95%.

Selenio (Se):

De entre los diversos elementos nutricionales y esenciales el selenio es el que provoca mayores efectos tóxicos. Se distribuye, al igual que ocurre con el arsénico, de una manera muy amplia, aunque hay zonas geográficas donde los suelos contienen mayor cantidad, y por tanto las plantas y los animales que lo captan están expuestos a un mayor riesgo toxicológico. Los cereales son capaces de captar el metal con mucha más avidez que los vegetales, lo que puede tener una gran importancia desde el punto de vista alimentario dado el consumo que se realiza de los mismos. En humanos, los efectos varían desde lesiones de tipo dérmico y gastrointestinal, a hepáticas y neurológicas.

Cobre (Cu):

Las sales de cobre, en particular el sulfato de cobre son utilizadas como pesticidas (en los viñedos). A nivel industrial, el cobre también forma parte de una gran variedad de aleaciones con otros metales y es muy empleado en la industria eléctrica. Los pescados son la especie más sensible y los mariscos son especialmente sensibles a la captación y acumulación de cobre en especial las ostras. Contaminante/ tóxico Nivel de seguridad toxicológico de referencia FAO/OMS Posibles alimentos contaminados

As (inorgánico)

15 μg/kg peso corporal /semana.

Pan y cereales.

Pescados y mariscos.

Cd

2,5 μg/kg peso corporal /semana.

Pan y cereales.

Legumbres.

Carne y derivados.

Hg

5 μg/kg peso corporal /semana.

Peces y mariscos.

Metil mercurio

1,6 μg/kg peso corporal /semana.

Peces y mariscos.

Pb

25 μg/kg peso corporal /semana.

Carne y derivados.

Pan y cereales.

Peces y mariscos.

Leche.

Frutas.

Cu

3,5 mg/kg peso corporal /semana.

Mariscos (ostras).

Tema 2. Radionúclidos

Los radionúclidos son elementos radiactivos que se pueden derivar de dos formas:

1. A partir de los residuos radioactivos o radioemisores que proceden de las centrales nucleares por fugas radioactivas y contamina los alimentos.

2. Por las fuentes de radioactividad de técnicas de conservación de alimentos. En este caso, se utilizan radiaciones electromagnéticas producidas por Co 60 y Cs 137, por lo que el producto resultante no tiene radioactividad. La mención de radiactividad es obligatoria en el etiquetado del alimento. (No hay que confundir este proceso con la irradiación).

Entre los radioelementos de interés se encuentran el rutenio, el yodo y el cesio.

Los radionúclidos se incorporan a los vegetales directamente por deposición y riego o indirectamente a través del sol; a los animales mediante la dieta y el agua. Aunque estos se encuentran en los alimentos a niveles muy bajos se deben considerar por sus efectos toxicológicos. Son cancerígenos, mutagénicos y teratógenos, tienen afinidad especial por órganos o tejidos y son acumulables, no tienen mecanismos de detoxificación, algunos tienen tiempos de vida media larga y esto hace que los efectos persistan a lo largo de la vida de las personas.

Cuando un ser vivo recibe una dosis de radiación, sus efectos biológicos dependerán de la dosis radioactiva, la naturaleza y tiempo de la radiación, y el mismo estado del organismo. Accidentes como el de Chernóbil, el recientemente de la central nuclear en Japón y el uso de armas atómicas (aunque únicamente sea como ensayo) contribuyen poderosamente a aumentar la presencia de radionúclidos en el medio ambiente.

Tema 3. Residuos de producción agrícola y ganadera

Los plaguicidas son sustancias muy utilizadas en el mundo entero para el control de diferentes agentes, entre los que se encuentran: insectos, artrópodos, animales transmisores de enfermedades y hongos. En especies vegetales se usan para el control de insectos y malezas, y en la ganadería para controlar los parásitos; también se utilizan para eliminar roedores y mosquitos.

Estas sustancias en la actualidad son utilizadas tanto de forma industrial como en los hogares.

Los plaguicidas se pueden clasificar por el uso que se les da, su estructura química o su toxicidad. Están elaborados para cumplir diferentes funciones, las cuales varían según el grupo químico sobre el cual se desarrolla su estructura. Dentro de los principales tipos se destacan los inorgánicos, plaguicidas vegetales, organosintéticos y sintéticos, y organismos vivos. Entre los orgánicos de síntesis, a la cual pertenece la mayoría de los plaguicidas usados en la actualidad, se encuentran los organofosforados, los organoclorados, los carbamatos y las piretrinas y peritroides.

Los organoclorados son muy persistentes en el ambiente (agua y suelo) y tienen alta liposolubilidad, lo cual condiciona su almac

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