La Toxicología

TOXICOLOGIA

La Toxicología puede definirse como el “estudio de las interacciones entre sustancias químicas y sistemas biológicos con el objetivo de determinar la capacidad de estas sustancias para producir efectos adversos en los organismos vivos, e investigar su naturaleza, incidencia, mecanismo de producción, factores influyentes y reversibilidad de dichos efectos adversos.

Estos efectos adversos se conocen con el nombre de efectos tóxicos y la probabilidad de que una sustancia produzca efectos tóxicos, o sea implica un riesgo.

El riesgo dependerá de la toxicidad de la sustancia y de las posibilidades de entrar en contacto con ella, que a su vez vendrán determinadas por las circunstancias de exposición asociadas con su uso, como la ubicación y concentración en el ambiente, tiempo de exposición Otro factor importante, además de la duración, es la frecuencia de exposición; ya que condiciona la eliminación del tóxico y reparación de las lesiones producidas, sistemas de protección y por sus propiedades físico-químicas (como volatilidad, solubilidad o lipofilia.

El principal objetivo de la Toxicología Laboral es identificar y cuantificar los riesgos para precisar los niveles admisibles de exposición y las pertinentes medidas de intervención con el fin de prevenir efectos indeseables sobre la salud de los trabajadores.

Tipos de efectos tóxicos

Toxicidad local: el efecto tóxico de la sustancia se manifiesta en el primer lugar de contacto con el sistema biológico (ojos, piel, vías respiratorias entre otras).

Toxicidad sistémica: los efectos adversos se producen lejos del lugar de entrada del tóxico. Esto se da primero con la absorción (vía digestiva, dérmica, parenteral o respiratoria) posteriormente la distribución de la sustancia desde el lugar de contacto inicial hasta donde ejerce su acción tóxica.

Los órganos normalmente afectados por este tipo de toxicidad son los pulmones (sustancias neumotóxicas ), el hígado ( hepatotóxicas) , el sistema nervioso central ( neurotóxicas), los riñones, la piel y la médula ósea entre otras.

Los efectos tóxicos pueden derivarse de una única exposición o de una exposición múltiple (repetida). Por lo anterior hablaremos de toxicidad aguda (generalmente inferior a 24 horas) y toxicidad crónica (durante un largo periodo de tiempo de semanas, meses y o años. Lo más frecuente en el mundo laboral son las exposiciones prolongadas a pequeñas cantidades de tóxico.

Los efectos tóxicos se clasifican en temporales o sea efectos reversibles y permanentes o sea irreversibles. Esto quedará en función de la capacidad de regeneración del órgano afectado. También pueden manifestarse las efectos inmediatamente después de la exposición al tóxico (inmediata) o presentarse después de un largo periodo de tiempo (retardada).

Es importante mencionar que en algunas ocasiones se pueden presentar una respuesta anormalmente exagerada, la cual sucede en algunos individuos debido a su predisposición genética ( por ejemplo una deficiencia congénita de colinesterasas). Se habla entonces de toxicidad idiosincrásica, producida por un xenobiótico (sustancia extraña al organismo).

Relación dosis-respuesta/ dosis-efecto

Dado que los efectos tóxicos son causados por efectos adversos en un sistema biológico, no es de extrañar que se presente una variabilidad bastante elevada entre individuos ( susceptibilidad individual) . Aun así, existe normalmente una relación directa entre la concentración de un agente tóxico al que se expone un grupo y la magnitud del efecto provocado y/o el número de individuos de ese grupo afectados.

Cuando hablamos de dosis de exposición o dosis externa hacemos referencia a la cantidad total de sustancia a la que el organismo es expuesto (para sólidos y líquidos es expresada en miligramos o mililitros por kilogramo de peso corporal y para gases y sustancias volátiles como miligramos por litro de aire y hora o partes por millón por hora) combinando dosis y duración de la exposición. La dosis absorbida o dosis interna es la cantidad de sustancia que penetra en el organismo a través de la vía de exposición (dérmica, respiratoria, digestiva, parenteral).

Existen dos tipos de relación entre las sustancias y la respuesta del organismo a ellas:

• Relación dosis-efecto: describe la respuesta de un solo individuo a diferentes dosis de un compuesto. Está caracterizada por un aumento con la dosis de la gravedad del efecto (respuesta gradual). Por ejemplo cuando un trabajador se ve expuesto a dosis pequeñas de una sustancia tóxica y esta es acumulativa, conforme se expone se incrementa los niveles de la sustancia, haciendo más grave la intoxicación.

• Relación dosis-respuesta: describe la distribución de respuestas a diferentes dosis en una población de individuos. Se caracteriza por un aumento con la dosis del número de individuos afectados.

Es importante precisar que existen sustancias en las que no puede definirse un nivel de exposición por debajo del cual, no se produce un efecto tóxico. Es el caso de agentes carcinogénicos de los que una sola molécula en interacción con una de ADN puede originar un cáncer.

Mecanismos de toxicidad (Toxico dinamia)

Los mecanismos por los que una sustancia química puede producir toxicidad son diversos y muy complejos. Por lo cual se han clasificado :

• Mecanismos de tipo citotóxico, cuando la sustancia es capaz de producir directamente una lesión celular (por ejemplo una sustancia con un PH muy bajo o muy alto).

• Mecanismos de tipo farmacológico, fisiológico o bioquímico, cuando la toxicidad es debida a uno de estos efectos indeseables provocados por el compuesto.

• Mecanismos de tipo inmunológico, cuando la acción tóxica de la sustancia está mediada por el sistema inmunitario (por ejemplo cuando se ingiere una sustancia a la cual se es alérgico, picadura de una abeja, avispa, suero antiofídico entre otras).

Esta clasificación es útil pero no completa ni excluyente dado que normalmente, en el proceso que conduce a una patología de origen tóxico, está envuelto más de un mecanismo.

.Por otra parte, dependiendo de si el xenobiótico ( cualquier sustancia que ingresa en el organismo procedente del exterior (literalmente: ajeno a la vida), es tóxico por sí solo o necesita algún tipo de transformación para manifestar dicha toxicidad hablaremos de:

• Toxicidad directa: la de los xenobióticos que pueden interaccionar directamente con algunas moléculas vitales por tener una reactividad química intrínseca elevada.

Toxicidad metabólicamente mediada: los compuestos requieren una conversión metabólica para ejercer una acción tóxica (bioactivación). La mayoría de las bioactivaciones son producidas por las enzimas de la Fase I, aunque algunas de las enzimas de la Fase II también pueden bioactivar algunos xenobióticos. Este efecto lateral indeseable de la biotransformación ocurre cuando se producen especies químicas muy reactivas, normalmente compuestos electrofílicos con gran afinidad por los nucleófilos. El ADN, las proteínas y los lípidos son nucleófilos.

La mayoría de las reacciones en los que se generan productos de aducción de ADN y proteínas se deben a la interacción de estas macromoléculas con los productos de las reacciones de bioactivación. Ejemplo: El acetoaminofén se N-hidroxila en el hígado, vía un Citocromo P-450. El producto de la hidroxilación reacciona con proteínas del hígado, produciendo hepatotoxicidad.

La aducción del ADN ( Los aductos de ADN son formas de ADN que resultan de una exposición a carcinogénicos.

Los aductos de ADN son útiles como biomarcadores precoces del cáncer, es decir, sirven para detectar cáncer en pacientes ) que da por resultado la transformación de las células normales en cancerosas. El benzo-alfa-pireno es un cancerígeno que es bioactivado en el hígado, formando un epoxidiol altamente electrofílico que se liga al ADN.

• Toxicidad mediada por radiación: compuestos no tóxicos o de baja acción que se transforman en tóxicos mediante la exposición a radiaciones solares o isotópicas ( alfa , beta y gama)

Disposición de tóxicos (Toxicocinética)

Determina la cantidad de tóxico presente en el lugar de acción (sitio activo) y el tiempo de permanencia en ese lugar de los cuales depende, junto con la toxicodinamia, la gravedad de una lesión. Describe el transporte, transformaciones y eliminación que sufre un tóxico cuando entra en un organismo.

La concentración de este en la sangre y diferentes tejidos está en función de:

• La absorción: proceso de transferencia del compuesto desde la puerta de entrada a la sangre. Puede ocurrir a través de varias vías de exposición (generalmente la respiratoria, la dérmica y la digestiva). A nivel bioquímico, la absorción consiste en el transporte de moléculas del exterior al interior de las células a través de sus paredes: por filtración, difusión, transporte activo y endocitosis.

• Filtración: Las paredes celulares poseen multitud de poros a través de los cuales pueden penetrar pequeñas moléculas a cierta concentración. Además, están formadas por una capa lipídica que las hace impermeables a sustancias hidrófilas

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