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2 Principios de toxicología INTRODUCCIÓN A LA TOXICOLOGÍA La toxicología es el estudio de los efectos adversos de sustancias quí- micas sobre los organismos vivos. Un toxicólogo está capacitado para examinar la naturaleza de esos efectos (incluso sus mecanismos de ac- ción celulares, bioquímicos y moleculares) y valorar la probabilidad de aparición. Los principios de toxicología son esenciales para el uso apro- piado de la ciencia en el proceso que suele denominarse "valoración de riesgo", por el cual se hacen estimados cuantitativos de los efectos po- tenciales sobre la salud humana y la importancia ambiental de varios tipos de exposiciones a sustancias químicas (p. ej., residuos de plagui- cidas en alimentos, contaminantes en el agua para bebidas). Diferentes áreas de la toxicología Un toxicólogo descriptivo se dedica principalmente a efectuar prue- bas de toxicidad, lo que proporciona información para la valoración de seguridad y los requisitos de regulación. La preocupación puede limitarse a efectos en seres humanos, como es el caso de los fármacos y los aditivos para alimentos, o a efectos potenciales sobre peces, aves y plantas, así como otros factores que podrían alterar el equili- brio del ecosistema. Un toxicólogo mecánico se dedica a identificar y entender los me- canismos por los cuales las sustancias químicas ejercen efectos tóxi- cos sobre organismos vivos. En la valoración de riesgo, los datos mecánicos pueden ser muy útiles para demostrar que un fenómeno adverso observado en animales de laboratorio tiene o no importancia directa para seres humanos. Los datos mecánicos también son útiles en el diseño y la producción de sustancias químicas más seguras y en el tratamiento racional para intoxicación por sustancias químicas y terapéutica de enfermedad. Una comprensión de los mecanismos de acción tópica contribuye al conocimiento de la fisiología, farmaco- logía, biología celular y bioquímica básicas. Un toxicólogo regulador tiene la responsabilidad de decidir, con base en los datos proporcionados por toxicólogos descriptivos y me- 12

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2 Principios de toxicología

INTRODUCCIÓN A LA TOXICOLOGÍA

La toxicología es el estudio de los efectos adversos de sustancias quí-micas sobre los organismos vivos. Un toxicólogo está capacitado para examinar la naturaleza de esos efectos (incluso sus mecanismos de ac-ción celulares, bioquímicos y moleculares) y valorar la probabilidad de aparición. Los principios de toxicología son esenciales para el uso apro-piado de la ciencia en el proceso que suele denominarse "valoración de riesgo", por el cual se hacen estimados cuantitativos de los efectos po-tenciales sobre la salud humana y la importancia ambiental de varios tipos de exposiciones a sustancias químicas (p. ej., residuos de plagui-cidas en alimentos, contaminantes en el agua para bebidas).

Diferentes áreas de la toxicología

Un toxicólogo descriptivo se dedica principalmente a efectuar prue-bas de toxicidad, lo que proporciona información para la valoración de seguridad y los requisitos de regulación. La preocupación puede limitarse a efectos en seres humanos, como es el caso de los fármacos y los aditivos para alimentos, o a efectos potenciales sobre peces, aves y plantas, así como otros factores que podrían alterar el equili-brio del ecosistema.

Un toxicólogo mecánico se dedica a identificar y entender los me-canismos por los cuales las sustancias químicas ejercen efectos tóxi-cos sobre organismos vivos. En la valoración de riesgo, los datos mecánicos pueden ser muy útiles para demostrar que un fenómeno adverso observado en animales de laboratorio tiene o no importancia directa para seres humanos. Los datos mecánicos también son útiles en el diseño y la producción de sustancias químicas más seguras y en el tratamiento racional para intoxicación por sustancias químicas y terapéutica de enfermedad. Una comprensión de los mecanismos de acción tópica contribuye al conocimiento de la fisiología, farmaco-logía, biología celular y bioquímica básicas.

Un toxicólogo regulador tiene la responsabilidad de decidir, con base en los datos proporcionados por toxicólogos descriptivos y me-

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cánicos. si un fármaco u otra sustancia química posee un riesgo sufi-cientemente bajo como para comercializarse para un propósito esta-blecido. Los toxicólogos reguladores también ayudan a establecer estándares para la cantidad de sustancias químicas permitidas en el aire ambiente, atmósferas industriales y agua para beber; a menudo integra información científica proveniente de estudios de toxicología mecánica y descriptiva básica con los principios y métodos utilizados para la valoración de riesgo.

La toxicología tiene cuatro áreas especializadas:

• La toxicología forense estudia principalmente los aspectos medicóle- gales de los efectos dañinos de sustancias químicas sobre seres hu- manos y animales, establece las causas de muerte, y determina sus circunstancias en una investigación post mortem (cap. 30).

• La toxicología clínica estudia la enfermedad causada por sustan- cias tóxicas, o relacionada de manera singular con estas últimas (cap. 31). Los esfuerzos se dirigen a atender pacientes intoxicados con fármacos u otras sustancias químicas y a la creación de nuevas técnicas para tratar esas intoxicaciones.

• La toxicología ambiental se enfoca en el impacto de contaminantes químicos que se encuentran en el ambiente sobre organismos bio- lógicos, con mayor frecuencia en organismos no humanos, como peces, aves y animales terrestres.

• La ecotoxicología es un área especializada dentro de la toxicología ambiental que se enfoca de manera más específica en el impacto de las sustancias tóxicas sobre la dinámica de población en un ecosis tema.

Espectro de la dosis tóxica

Un veneno podría definirse como cualquier agente capaz de producir una respuesta nociva en un sistema biológico, lo que lesiona grave-mente la función o produce la muerte. Esta no es una definición básica muy útil, por la simple razón de que casi toda sustancia química conocida tiene el potencial de producir lesión o muerte si se encuen-tra en una cantidad importante.

Entre las sustancias químicas hay una amplia gama de dosis necesa-rias para producir efectos nocivos, lesión grave, o muerte. Las medidas de la letalidad aguda pueden no reflejar con exactitud el espectro com-pleto de toxicidad relacionado con la exposición a una sustancia quí-mica. Por ejemplo, algunas sustancias químicas con toxicidad aguda baja pueden tener efectos carcinógenos o teratógenos en dosis que no producen datos de toxicidad aguda.

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CLASIFICACIÓN DE LOS AGENTES TÓXICOS

En este texto, los agentes tóxicos se comentan en términos de sus órganos blanco, usos, fuentes y efectos. "Toxina" por lo general se refiere a sustancias tóxicas que se producen de manera natural. "Tóxi-co" denota sustancias tóxicas que se producen por actividades antro-pógenas (realizadas por seres humanos) o son un subproducto de las mismas.

Los agentes tóxicos también pueden clasificarse en términos de su estado físico (gas, polvo, líquido), sus requisitos de etiquetado (ex-plosivo, inflamable, oxidante), propiedades químicas o potencial de intoxicación. La clasificación de los agentes tóxicos con base en sus mecanismos de acción bioquímicos por lo general proporciona más información que la clasificación por términos generales, como irritantes y corrosivos. Los sistemas de clasificación que toman en consideración tanto las propiedades químicas como las biológicas de un agente, y las características de exposición tienen más probabilida-des de resultar útiles para propósitos legislativos o de control.

CARACTERÍSTICAS DE LA EXPOSICIÓN

Los efectos adversos o tóxicos en un sistema biológico no se produ-cen por una sustancia química, a menos que el agente o sus productos de desintegración metabólica (biotransformación) alcancen sitios apro-piados en el organismo a una concentración y durante un tiempo que basten para producir una manifestación tóxica. Para caracterizar por completo el peligro potencial de un agente químico específico, es necesario conocer no sólo qué tipo de efecto produce y la dosis nece-saria para producir ese efecto, sino también información acerca del agente, la exposición y su disposición por el sujeto.

Vía y sitio de exposición

Las principales vías por las cuales los agentes tóxicos tienen acceso al organismo son el tubo digestivo, pulmones, piel y otras vías parenterales. Los agentes tóxicos regularmente producen el mayor efecto y la respuesta más rápida cuando se administran de manera directa en el torrente sanguíneo. Las otras vías, en orden de eficacia descendente aproximado, serían: por inhalación, intraperitoneal, sub-cutánea, intramuscular, intradérmica, oral y dérmica. El "vehículo" (el material en el cual está disuelta la sustancia química) y otros fac-tores de la formulación pueden alterar mucho la absorción después de la ingestión, inhalación o exposición tópica. Además, la vía de admi-nistración puede influir sobre la toxicidad de los agentes.

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La exposición ocupacional a agentes tóxicos sobreviene con mayor frecuencia por respirar aire contaminado o contacto directo y prolon-gado de la piel con la sustancia, en tanto la intoxicación accidental o con fines suicidas ocurre más a menudo por ingestión. Los efectos tóxicos a cualquier vía de exposición también pueden estar influidos por la concentración del agente en su vehículo, volumen total de este último y propiedades del vehículo al cual está expuesto el sistema biológico, y la tasa a la cual ocurre la exposición.

Duración y frecuencia de exposición

Los toxicólogos por lo general dividen la exposición de animales a sustancias químicas en cuatro categorías: aguda, subaguda, subcrónica y crónica. La exposición aguda se define como la exposición a una sustancia química durante menos de 24 horas. La exposición aguda se refiere a exposición repetida a una sustancia química durante un mes o menos, la subcrónica durante uno a tres meses, y la crónica durante más de tres meses.

Para muchos agentes, los efectos tóxicos que aparecen luego de una exposición única difieren mucho de los que se producen por exposición repetida. La exposición aguda a agentes que se absorben con rapidez tienen probabilidades de generar efectos tóxicos inmediatos, pero tam-bién puede suscitar toxicidad tardía que puede ser similar o no a los efec-tos tóxicos de la exposición crónica. Es evidente que se necesita informa-ción no sólo para los efectos de una dosis única (agudos) y a largo plazo (crónicos), sino también para exposiciones de duración intermedia.

El otro factor relacionado con el tiempo que es importante en la caracterización temporal de la exposición es la frecuencia de admi-nistración. Una sustancia química que produce efectos graves con una dosis única puede no tener efecto si la misma dosis total se administra en varios intervalos. Por supuesto, es posible que ocurra daño celular o hístico residual con cada dosis, aun cuando la sustancia química en sí no se esté acumulando. La consideración importante, entonces, es si el intervalo entre las dosis es suficiente para permitir la reparación completa del daño de tejidos.

ESPECTRO DE EFECTOS INDESEABLES

El espectro de efectos indeseables de las sustancias químicas es am-plio. Algunos efectos son nocivos, no así otros. En terapéutica, por ejemplo, cada fármaco produce diversos efectos, pero por lo general no sólo un efecto se relaciona con el objetivo primario de la terapéu-tica; todos los otros efectos se denominan indeseables o secundarios de ese fármaco, para esa indicación terapéutica. Aun así, algunos de estos efectos secundarios pueden ser deseables para otra indicación

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terapéutica. Algunos nunca son deseables y siempre son nocivos para el bienestar de seres humanos. Estos se denominan efectos adversos, nocivos o tóxicos del fármaco.

Reacciones alérgicas

La alergia química es una reacción adversa medida por mecanismos inmunitarios a una sustancia química, que sobreviene por sensibiliza-ción previa a esa sustancia química o a una similar desde el punto de vista estructural. El término "hipersensibilidad" se utiliza con mayor frecuencia para describir este estado alérgico, pero la "reacción alérgica" y la "reacción de sensibilización" también describen esta situación cuando se requiere exposición previa de la sustancia química para que se produzca el efecto tóxico. Una vez que ha ocurrido sensibilización, las reacciones alérgicas pueden sobrevenir por expo-sición a dosis muy bajas de sustancias químicas, y por ende rara vez se han obtenido curvas de dosis-respuestas basadas en la población para reacciones alérgicas. Como quiera que sea, para un individuo alérgico dado, estas últimas se relacionan con la dosis. Las reacciones de sensibilización a veces son muy graves y pueden ser letales.

El tamaño de casi todas las sustancias químicas y sus productos metabólicos no basta como para que el sistema inmunitario las reco-nozca como sustancia extraña; de este modo, deben combinarse prime-ro con una proteína endógena para formar un antígeno (o inmunógeno). Una molécula que debe combinarse con una proteína endógena para desencadenar una reacción alérgica se denomina hapteno. El complejo de hapteno-proteína (antígeno) es entonces capaz de desencadenar la formación de anticuerpos, y por lo general se requieren al menos una o dos semanas para la síntesis de cantidades importantes de anticuerpos. La exposición subsiguiente a la sustancia química da por resultado una interacción entre antígeno y anticuerpo, que desencadena las manifes-taciones típicas de alergia. Estas pueden afectar varios sistemas, y la gravedad varía desde alteración cutánea menor hasta choque anafiláctico letal. El tipo de respuesta alérgica difiere en diversas especies. En seres humanos, la afección de la piel (p. ej., dermatitis, urticaria y escozor) y de los ojos (p. ej., conjuntivitis) es más frecuente.

Reacciones idiosincrásicas

Idiosincrasia a sustancias químicas se refiere a reactividad anormal, determinada por factores genéticos, a una sustancia química. La res-puesta que se observa regularmente es similar desde el punto de vista cualitativo a la que se observa en todos los individuos, pero adopta la forma de sensibilidad extrema a dosis bajas o insensibilidad extrema a dosis altas de la sustancia química.

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Toxicidad inmediata en contraposición con tardía

Los efectos tóxicos inmediatos pueden definirse como aquellos que ocurren o aparecen con rapidez después de una administración única de una sustancia, en tanto los efectos tóxicos tardíos son los que ocu-rren después de transcurrido algún tiempo. Los efectos carcinógenos de las sustancias químicas por lo general tienen un periodo de latencia prolongado, a menudo de 20 a 30 años después de la exposición ini-cial, antes que se observen neoplasias en seres humanos.

Efectos tóxicos reversibles en contraposición con irreversibles

Algunos efectos tóxicos de sustancias químicas son reversibles, y otros son irreversibles. Si una sustancia química produce lesión patológica a un tejido, la habilidad de ese tejido para regenerarse determina si el efecto es reversible o irreversible. Los efectos carcinógenos y terató-genos de las sustancias químicas, una vez que ocurren, regularmente se consideran efectos tóxicos irreversibles.

Toxicidad local en contraposición con sistémica

Los efectos locales se refieren a los que ocurren en el sitio del primer contacto entre el sistema biológico y el tóxico, y se producen por ingestión de sustancias cáusticas o por la inhalación de materiales irritantes. La alternativa para los efectos locales son los efectos sistémicos, que requieren absorción y distribución de un tóxico desde su punto de entrada hasta un sitio a distancia donde se producen efec-tos nocivos. Casi todas las sustancias, salvo los materiales muy reactivos, producen efectos sistémicos. Para algunos materiales, es posible demostrar ambos efectos. Si el efecto local es notorio, tam-bién puede haber efectos sistémicos indirectos.

Casi todas las sustancias químicas que producen toxicidad sistémica no causan un grado similar de toxicidad en todos los órganos. En su lugar, por lo general desencadenan su principal toxicidad en sólo uno o dos órganos. Estos sitios se denominan órganos blanco de la toxici-dad de una sustancia química particular. El órgano blanco de toxicidad a menudo no es el sitio de la concentración más alta de la sustancia química. El órgano blanco afectado con mayor frecuencia en la toxi-cidad sistémica es el sistema nervioso central (SNC). Le sigue en or-den de frecuencia de afección en toxicidad sistémica el aparato circu-latorio; el sistema sanguíneo y hematopoyético; órganos viscerales como el hígado, riñones, pulmones y piel. Los músculos y huesos son con menor frecuencia los tejidos blanco para efectos sistémicos. Con las sustancias que tienen un efecto predominantemente local, la fre-cuencia con la cual reaccionan los tejidos depende en gran parte del lugar de entrada.

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INTERACCIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS

Debido al gran número de sustancias químicas diferentes con las cua-les un individuo puede entrar en contacto en cualquier momento dado, es necesario considerar de qué modo las sustancias químicas diferen-tes pueden interactuar entre sí. Se sabe que las interacciones químicas ocurren por diversos mecanismos, como alteraciones de la absorción, de la unión a proteínas y de la biotransformación y excreción de uno o ambos de los tóxicos que interactúan. Además de estos modos de interacción, la respuesta del organismo a combinaciones de tóxicos puede estar aumentada o disminuida debido a respuestas toxicológicas en el sitio de acción.

Los efectos de dos sustancias químicas que se administran de ma-nera simultánea pueden ser:

• Aditivos, cuando el efecto combinado de dos sustancias químicas es igual a la suma de los efectos de cada agente administrado solo.

• Sinérgicos, cuando el efecto combinado de dos sustancias quími- cas es mucho mayor que la suma de los efectos de cada agente administrado solo.

• Potenciación, cuando una sustancia no tiene un efecto tóxico sobre un cierto órgano o sistema, pero cuando se agrega a otra sustancia química hace que esa sustancia química sea mucho más tóxica.

• Antagonismo, cuando dos sustancias químicas administradas jun tas interfieren mutuamente con sus efectos, o una interfiere con la acción de la otra.

• Antagonismo funcional, cuando dos sustancias químicas se contra pesan entre sí al producir efectos opuestos sobre la misma función fisiológica.

• Antagonismo químico o inactivación, una reacción química entre dos compuestos que produce un producto menos tóxico.

• Antagonismo de disposición, cuando la absorción, biotransforma- ción, distribución o excreción de una sustancia química está altera da de modo que la concentración o duración de la sustancia quími- ca en el órgano blanco está disminuida.

• Antagonismo de receptor, cuando dos sustancias químicas que se unen al mismo receptor producen un efecto menor cuando se administran juntas que la adición de sus efectos separados o cuando una sustancia química antagoniza el efecto de la segunda sustancia química; los an tagonistas de receptor a menudo se denominan bloqueadores.

TOLERANCIA

Es un estado de decremento de la capacidad de respuesta a un efecto tóxico de una sustancia química originado por exposición previa a

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esa sustancia química o a una sustancia química relacionada desde el punto de vista estructural. La tolerancia depende de dos mecanismos principales: cantidad disminuida del tóxico que llega al sitio donde se produce el efecto tóxico {tolerancia de disposición) y capacidad de respuesta reducida de un tejido a la sustancia química.

RESPUESTA A LA DOSIS

Las características de la exposición y la gama de efectos se unen en una relación correlativa que se denomina habitual mente relación en-tre dosis v respuesta: a la respuesta de un individua a dosis variables de una sustancia química suele llamarse "gradual" porque el efecto medido es continuo en una gama de dosis. La relación puede descri-bir la distribución de respuestas a diferentes dosis en una población de individuos. Las relaciones entre dosis y respuesta individuales se caracterizan por un incremento (relacionado con la dosis) de la grave-dad de la respuesta. En general, la respuesta observada a dosis varia-bles de una sustancia química en el organismo entero suele compli-carse por el hecho de que la mayor parte de las sustancias tóxicas tienen múltiples sitios o mecanismos de toxicidad, cada uno con su propia relación entre "dosis y respuesta" y efecto adverso subsiguiente.

Forma de la curva de dosis-respuesta

La forma de la relación entre dosis y respuesta tiene muchas repercu-siones importantes en la valoración de la toxicidad. Por ejemplo, para sustancias que se requieren para función fisiológica normal y la su-pervivencia (p. ej., vitaminas y oligoelementos esenciales como cro-mo, cobalto y selenio), la forma de la relación "gradual" entre dosis y respuesta en un individuo en todo el límite de dosis en realidad tiene forma de U. Es decir, a dosis muy bajas, hay un alto nivel de efecto adverso, que disminuye con una dosis cada vez mayor. Esta región de la relación entre dosis y respuesta para nutrimentos esenciales suele denominarse deficiencia. Conforme aumenta la dosis hasta un punto en el cual ya no hay deficiencia, no se detecta respuesta adversa y el organismo se encuentra en un estado de homeostasia. Sin embargo, conforme la dosis se aumenta hasta cifras anormalmente altas, apare-ce una respuesta adversa (por lo general diferente desde el punto de vista cualitativo de la que se observa ante dosis eficientes), y aumenta de intensidad con la dosis cada vez mayor, justo como con otras sus-tancias tóxicas.

Otro aspecto importante de la relación entre dosis y respuesta a dosis bajas es el concepto del umbral. Desde hace mucho se ha reco-nocido que las respuestas toxicológicas agudas se relacionan con umbrales; o sea, hay alguna dosis por debajo de la cual la probabili-

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dad de que un individuo mostrará respuesta es de 0. Es obvio que la identificación de un umbral depende de la respuesta particular que se mide, la sensibilidad de la medición y el número de sujetos estudia-do. Para la relación individual entre dosis y respuesta, ciertamente casi todos los efectos tóxicos tienen umbrales, aunque la variabilidad interindividual de la respuesta y los cambios cualitativos del modelo de respuesta con la dosis dificultan establecer un umbral "sin efectos" verdadero para cualquier sustancia química. Por supuesto, es imposi-ble probar desde el punto de vista científico la ausencia de un umbral. Al valorar la forma de la relación entre dosis y respuesta en pobla-ciones, es realista considerar inflexiones en la forma de la curva de la dosis-respuesta, más que umbrales absolutos; es decir, la pendiente de la relación entre dosis y respuesta a dosis altas puede ser muy dis-tinta de la pendiente a dosis bajas, por lo general debido a diferencias de disposición en la sustancia química. La saturación de vías de biotransformación, sitios de unión a proteína, o receptores, y la dis-minución de cofactores intracelulares representan algunas razones por las cuales pueden ocurrir inflexiones agudas en la relación entre dosis y respuesta. Algunas respuestas tóxicas, más notablemente la apari-ción de cáncer luego de la administración de carcinógenos genotóxicos, a menudo se consideran lineales a dosis bajas y, así, no muestran un umbral. En esas circunstancias, no hay una dosis con riesgo de "cero", aunque el riesgo disminuye de manera proporcional con una dismi-nución de la dosis.

Suposiciones al deducir la relación entre dosis y respuesta

Es necesario considerar diversas suposiciones antes que las relacio-

nes entre dosis y respuesta puedan usarse de manera apropiada.

1. La respuesta se debe a la sustancia química que se administra.

2. La magnitud de la respuesta en realidad está relacionada con la dosis.

• Hay uno o varios sitios moleculares o receptores con los cuales

la sustancia química interactúa para producir la respuesta. • La producción de una respuesta y el grado de respuestas se rela-

cionan con la concentración del agente en el sitio receptor. • La concentración en el sitio se relaciona, a su vez, con la dosis.

3. Hay tanto un método cuantificable de medición como un medio preciso de expresar la toxicidad.

En etapas tempranas de la valoración de toxicidad, por lo general se dispone de poca información mecánica; de este modo, casi siempre re-

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sulta imposible establecer una relación entre dosis y respuesta con base en el mecanismo de acción molecular; en realidad, podría no ser accesi-ble incluso para tóxicos bien conocidos. En ausencia de un criterio ideal molecular mecánico de toxicidad, se busca una medida de toxicidad que sea inequívoca y claramente pertinente para el efecto tóxico.

La selección de un punto terminal tóxico para la medición no siem-pre es tan sencilla. Conforme se recolectan más datos que sugieren un mecanismo de toxicidad para cualquier sustancia, pueden seleccionarse otras medidas de toxicidad. Aunque muchos puntos terminales son cuan-titativos y precisos, suelen ser mediciones indirectas de la toxicidad.

Muchas mediciones directas de los efectos tampoco se relacionan por necesidad con el mecanismo por el cual una sustancia produce daño a un organismo, pero plantean la ventaja de permitir establecer una relación causal entre el agente y su acción. Con una sustancia nueva, el punto de inicio habitual en la valoración toxicológica utili-za la letalidad como un índice. La valoración de la letalidad es preci-sa, cuántica e inequívoca; por ende, es útil por derecho propio, aun-que sólo para sugerir el nivel y la magnitud de la potencia de una sustancia. La letalidad proporciona una medición de la comparación entre muchas sustancias cuyos mecanismos y sitios de acción pueden ser muy diferentes. Además, a partir de estos estudios, se obtienen indicios para la dirección de estudios adicionales.

• Una observación cuidadosa, disciplinada y detallada del animal in tacto, desde el momento de la administración de tóxico hasta la muerte del animal, puede generar datos inmensamente informativos.

• El examen histológico de los principales tejidos y órganos para bus- car anormalidades puede proporcionar información más específica respecto a los fenómenos que dan pie al efecto letal, los órganos blanco afectados, y a menudo una sugerencia en cuanto al posible mecanismo de toxicidad a un nivel relativamente fundamental.

Valoración de la relación entre dosis y respuesta

Cualquiera que sea la respuesta que se seleccione para medición, el vínculo entre el grado de respuesta del sistema biológico y la canti-dad de tóxico administrado adopta una forma que ocurre de manera tan constante como para considerarla clásica y fundamental, y se de-nomina la relación entre dosis y respuesta.

La determinación de la dosis letal media (LD50) regularmente es el primer experimento que se efectúa con una nueva sustancia química. La LD50 es la dosis única (deducida con métodos estadísticos) de una sustancia, que puede esperarse que produzca la muerte en 50% de los animales probados. Si se utiliza un gran número de dosis con un gran número de animales por dosis, se observa una curva de dosis respues-

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ta sigmoidea. La dosis mínimamente eficaz de cualquier sustancia química que desencadena una respuesta de todo o nada señalada se denomina la dosis umbral aun cuando no puede determinarse con es-tudios experimentales.

Las respuestas cuánticas a dosis, en las cuales el efecto definido está presente o ausente, como la letalidad, muestran una distribución normal o gaussiana. Números más grandes de animales responden a dosis intermedias entre esos dos extremos, y la frecuencia máxima de respuesta ocurre en la porción media del límite de dosis. De este modo, se tiene una curva en forma de campana conocida como una distribu-ción de frecuencia normal. La razón de esta distribución normal es que hay diferencias de la susceptibilidad a sustancias químicas entre los individuos. Esto se conoce como variación biológica. Los anima-les que muestran respuesta en el extremo izquierdo de la curva se denominan hipersusceptibles, y los que están en el extremo derecho se llaman resistentes.

La determinación de la LD50 se ha convertido en un tema público debido a preocupación cada vez mayor por el bienestar de los anima-les de laboratorio y la protección de los mismos. La LD50 no es una constante biológica. Muchos factores influyen sobre la toxicidad y, así, pueden alterar la estimación de la LD50 en cualquier estudio par-ticular. Se ha demostrado que los factores como la cepa del animal, edad y peso, tipo de alimentación, tipo de alojamiento en jaula, tiempo de ayuno antes del estudio, método de administración, volumen y tipo de medio de suspensión, y duración de la observación, influyen sobre las respuestas adversas a sustancias tóxicas.

Varios métodos tradicionales determinan la LD50 y su límite de con-fianza de 95%, así como la pendiente de la línea de probit. Los probit son unidades de probabilidad, derivadas a partir de una transformación matemática que linealiza la curva de dosis-respuesta. Estos métodos tradicionales para determinar la LD50 exigen un número relativamente grande de animales (40 a 50). Se dispone de otras técnicas estadísticas que requieren menos animales, como el método de "mover promedios", pero no proporcionan límites de confianza para la LD50 y la pendiente de la línea de probit. En casi todas las circunstancias, un estimado ade-cuado de la LD50, y una aproximación de los intervalos de confianza de 95% pueden obtenerse con apenas seis a nueve animales por medio del método "incremento-disminución" (up-and-down method).

Cuando los animales quedan expuestos a sustancias químicas en el aire que respiran o el agua en la que viven (peces), por lo general se desconoce la dosis que reciben. Para estas situaciones, regularmente se estima la concentración letal 50 (LC50): es decir, la concentración de sustancia química en el aire o el agua, que produce la muerte de 50% de los animales. Al informar una LC50, es indispensable indicar el tiempo de exposición.

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Aunque por sí mismos los valores de LD50 y LC50 tienen importancia limitada, los estudios de letalidad aguda son esenciales para ca-racterizar los efectos tóxicos de sustancias químicas y su peligro para seres humanos. La información científica más significativa derivada a partir de pruebas de letalidad aguda proviene de observaciones clíni-cas y el examen post mortem de animales, más que del calor de LD50

específico.La respuesta cuántica de todo o nada no se limita a la letalidad.

Pueden construirse curvas de dosis-efecto similares para cáncer, le-sión hepática y otros tipos de respuestas tóxicas, así como para res-puestas terapéuticas beneficiosas como la anestesia. En tanto algunas respuestas tóxicas y terapéuticas, como la anestesia, son de todo o nada, otras respuestas graduadas, como la presión arterial, pueden transformarse en respuestas cuánticas. Esto por lo general se efectúa al cuantificar un parámetro particular en un gran número de animales testigo, y determinar su desviación estándar, que es una medida de su variabilidad. Mediante una serie de dosis de la sustancia química, es posible construir una curva de dosis-respuesta cuántica similar a la descrita para letalidad.

También podría considerarse que la dosificación con base en el peso corporal es menos apropiada que con base en otros parámetros, como el área de superficie, que es aproximadamente proporcional al (peso corporal)2/3. El área de superficie no es directamente propor-cional al peso. En tanto el peso de un ser humano es 3 500 veces mayor que el de un ratón, el área de superficie de seres humanos sólo es de alrededor de 390 veces mayor que la del ratón. Las sus-tancias químicas por lo general se administran en estudios toxicoló-gicos como mg/kg. La misma dosis administrada a seres humanos y ratones con base en el peso (mg/kg) sería unas 10 veces mayor en seres humanos que en ratones si esa dosificación se expresara por área de superficie (mg/cm2).

Comparación de respuestas a dosis

En la figura 2-1 se ilustra la curva de dosis-respuesta cuántica para un efecto deseable (ED) de una sustancia química, como un anestésico; un efecto tóxico (TD), como lesión hepática, y la dosis letal (LD). Como se describe en la figura 2-1, queda de manifiesto un paralelis-mo entre la curva para la dosis eficaz y la curva que describe la mor-talidad. Es tentador considerar a las curvas de dosis-respuestas para-lelas como indicativas de identidad de mecanismos, es decir, concluir que la letalidad es una extensión simple del efecto terapéutico. Aunque esta conclusión por último puede resultar correcta en cualquier caso particular, no se asegura únicamente con base en las dos líneas para-lelas. La misma admonición se aplica a cualquier par de curvas de

TMR
Resaltado

24 UNIDAD 1 PRINCIPIOS GENERALES DE TOXICOLOGIA

"efecto" paralelas, o cualquier otro par de curvas de toxicidad o letalidad.

Indice terapéutico

Las curvas hipotéticas de la figura 2-1 ilustran otros dos puntos interrelacionados: la importancia de la selección del criterio tóxico y la interpretación del efecto comparativo. El índice terapéutico (TI) en su sentido más amplio se define como la proporción de dosis necesaria para producir un efecto tóxico, y la dosis necesaria para desencadenar la res-puesta terapéutica deseada. De modo similar, un índice de toxicidad com-parativa se obtiene mediante la proporción de dosis de dos materiales diferentes para producir una respuesta idéntica, o la proporción de dosis del mismo material necesarias para generar efectos tóxicos diferentes.

El índice del efecto de uso más frecuente, sea beneficioso o tóxico, es la dosis mediana: la dosis necesaria para producir una respuesta en 50% de una población (o para producir 50% de una respuesta máxi-ma). El índice terapéutico de un fármaco es una afirmación aproxi-

Fig. 2-1. Comparación de las dosis eficaz (ED), tóxica (TD) y letal (LD). El gráfico es de logaritmo de dosificación contra el porcentaje de la po-blación que muestra respuesta en unidades probit (probability units).

CAPITULO 2 PRINCIPIOS DE TOXICOLOGIA 25

mada acerca de la seguridad relativa de un fármaco, expresada como

la proporción entre la dosis letal o tóxica y la terapéutica:

A partir de la figura 2-1 es posible aproximarse a un "índice tera-péutico" al usar estas dosis medianas. Cuando la proporción es más grande, la segundad relativa también lo es. Aun así, el uso de las dosis eficaz y letal medianas plantea ciertas desventajas, porque las dosis me-dianas dicen nada acerca de las pendientes de las curvas de dosis-respuesta para efectos terapéuticos y tóxicos.

Margen de seguridad

Un método para superar esta deficiencia es utilizar la ED99 para el efecto deseado, y la LD1 para el efecto no deseado, con el fin de cal-cular el margen de seguridad:

Con todo, para sustancias químicas para las cuales no hay una dosis beneficiosa o eficaz, y es probable que ocurran exposiciones repetidas veces, la proporción entre LD1 y ED99 tiene poca importancia. De este modo, para sustancias químicas que no son fármacos, el término "mar-gen de seguridad" ha encontrado uso en procedimientos de valoración de riesgo como un indicador de la magnitud de la diferencia entre una dosis expuesta estimada a una población de seres humanos y la dosis no tóxica más alta determinada en animales de experimentación.

Una medida del grado de acumulación de una sustancia química, o sus efectos tóxicos o ambos, también puede estimarse a partir de da-tos de toxicidad cuántica. El índice de cronicidad de una sustancia química es un valor sin unidad que se obtiene al dividir su LD50 de una dosis entre su LD50 de 90 dosis (90 días), ambas expresadas en miligramos por kilogramo por día.

Procedimientos estadísticos similares que se utilizan para calcular la LD50 también pueden usarse para determinar el tiempo letal 50 (LT50)o el tiempo necesario para que fallezca la mitad de los animales.

Potencia en contraposición con eficacia

Para comparar los efectos tóxicos de dos o más sustancias químicas, es necesario establecer la respuesta a la dosis hasta los efectos tóxicos de cada sustancia química. Entonces es posible comparar la potencia y la eficacia máxima de las dos sustancias químicas para producir un efecto tóxico. Estos dos términos importantes pueden explicarse al

26 UNIDAD 1 PRINCIPIOS GENERALES DE TOXICOLOGIA

CAPITULO 2 PRINCIPIOS DE TOXICOLOGIA 27

consultar la figura 2-2, que describe curvas de dosis-respuesta a cua-tro sustancias químicas para la frecuencia de un efecto tóxico particu-lar, como la producción de neoplasias. Se dice que la sustancia quí-mica A es más potente que la sustancia química B debido a sus posi-ciones relativas a lo largo del eje de dosificación. Así, potencia se refiere al límite en los cuales una sustancia química produce respues-tas cada vez mayores. De este modo, A es más potente que B. y C es más potente que D. La eficacia máxima refleja el límite de la relación entre dosis y respuesta sobre el eje de la respuesta a una cierta sustan-cia química. Las sustancias químicas A y B tienen igual eficacia máxi-ma, en tanto la eficacia máxima de C es menor que la de D.

VARIACIÓN DE LAS RESPUESTAS TOXICAS

Toxicidad selectiva

Significa que una sustancia química produce lesión a una clase de materia viva sin dañar a otra forma de vida aun cuando las dos pueden existir en contacto íntimo. La materia viva que queda lesionada se denomina \a forma no económica (o indeseable), y la materia protegida se llama forma económica (o deseable). Pueden relacionarse entre sí como parásito y huésped, y pueden ser dos tejidos en un organismo. Esta diversidad biológica interfiere con la habilidad de los toxicólogos para predecir los efectos tóxicos en una sustancia quími-ca en una especie (seres humanos) a partir de experimentos efectua-dos en otra especie (animales de laboratorio). Sin embargo, al aprove-char la diversidad biológica, es posible crear agentes que son letales para una especie indeseada e innocuos para otra especie.

Los fármacos y otras sustancias químicas que se utilizan para propó-sitos tóxicos selectivos lo son por una de dos razones: 1) la sustancia química es equitóxica para células tanto económicas como no econó-micas, pero la acumulan principalmente las células no económicas, o 2) reacciona de manera bastante específica con una característica citológica o bioquímica que no se encuentra, o no tiene una función importante, en la forma económica. La selectividad originada por dife-rencias de la distribución regularmente depende de disimilitudes de la absorción o excreción del tóxico. Una razón importante por la cual las sustancias químicas son tóxicas para un tipo de tejido, no así para otro, es que hay diferencias de la acumulación del compuesto tóxico final en diversos tejidos. Esto, a su vez, puede deberse a diferencias de la habi-lidad de diversos tejidos para biotransformar la sustancia química hacia el producto final. La toxicidad selectiva puede originarse por disimilitudes de citología comparativa, o por una diferencia de la bioquímica en los dos tipos de células.

28 UNIDAD 1 PRINCIPIOS GENERALES DE TOXICOLOGIA

Diferencias de especie

Si bien un principio básico de la toxicología es que "los resultados experimentales en animales, cuando se califican de manera apropia-da, son aplicables a seres humanos", es importante reconocer que puede haber diferencias tanto cuantitativas como cualitativas de la respuesta a sustancias tóxicas entre diferentes especies.

La extrapolación de datos en animales de laboratorio para inferir el riesgo de cáncer en seres humanos en la actualidad es un componente clave de la toma de decisiones reguladoras. La validez de este método depende, por supuesto, de la pertinencia del modelo en animales de experimentación para los seres humanos. Con cierta frecuencia se ob-servan grandes diferencias de la respuesta carcinógena entre especies de animales de experimentación. La identificación de la base mecánica para las diferencias de especie de la respuesta a sustancias químicas es una parte importante de la toxicología porque sólo por medio de una comprensión a fondo de estas diferencias puede verificarse la pertinen-cia de los datos en animales para la respuesta en seres humanos.

Diferencias individuales de la respuesta

Incluso dentro de una especie, puede haber diferencias interindividua-les grandes de la respuesta a una sustancia química debido a disimili-tudes genéticas sutiles. Las diferencias hereditarias en un gen único se denominan polimorfismo genético y pueden ser la causa de reac-ciones idiosincrásicas a sustancias químicas. El polimorfismo genético en genes que tienen importancia fisiológica puede ser la causa de disimilitudes de las respuestas tóxicas entre individuos.

A medida que se comprenda más el genoma humano, se descubri-rán más genes de "susceptibilidad", y probablemente se demostrará que la causa de muchas enfermedades crónicas se relaciona con una combinación de aspectos genéticos y ambientales. Por último es posi-ble crear pruebas sanguíneas simples para permitir a un individuo enterarse de si puede ser en particular susceptible a fármacos o conta-minantes ambientales específicos. Aunque este tipo de información podría ser muy importante para la salud pública, la revelación de esa información suscita muchos temas éticos y legales de importancia que deben abordarse antes del uso de esas pruebas.

PRUEBAS DESCRIPTIVAS DE TOXICIDAD EN ANIMALES

Dos principios importantes fundamentan todas las pruebas descripti-vas de toxicidad en animales. El primero es que los efectos produci-

dos por un compuesto en animales de laboratorio, cuando se califican

CAPITULO 2 PRINCIPIOS DE TOXICOLOGIA 29

de manera apropiada, son aplicables a seres humanos. Con base en dosis por unidad de superficie corporal, los efectos tóxicos en seres humanos suelen encontrarse dentro del mismo límite que los que se observan en animales de experimentación. Con base en el peso cor-poral, los seres humanos por lo general son más vulnerables que los animales de experimentación, quizá por un factor de alrededor de 10. Cuando se tiene conciencia de estas disimilitudes cuantitativas, pueden aplicarse factores de seguridad apropiados para calcular dosis relativa-mente seguras para seres humanos. Todos los carcinógenos químicos conocidos en seres humanos, con la posible excepción del arsénico, son carcinógenos en algunas especies, pero no en todos los animales de laboratorio. No se conoce con certeza si lo contrario es cierto (que todas las sustancias químicas carcinógenas en animales también lo son en seres humanos), pero esta suposición sirve como la base para las pruebas de carcinogenicidad en animales. Esta variación de espe-cie en la respuesta carcinógena parece deberse en muchas circunstan-cias a disimilitudes de la biotransformación del procarcinógeno hacia el carcinógeno final.

El segundo principio es que la exposición de animales de experi-mentación a agentes tóxicos en dosis altas es un método necesario y válido para descubrir posibles peligros en seres humanos. Este princi-pio se basa en el concepto de dosis-repuesta cuántica de que la inci-dencia de un efecto en una población es mayor conforme aumenta la dosis o la exposición. Las consideraciones prácticas en el diseño de sistemas de modelos experimentales exigen que el número de anima-les usado en experimentos de toxicología siempre sea menor que el tamaño de las poblaciones de seres humanos en riesgo. La obtención de resultados válidos desde el punto de vista estadístico a partir de esos grupos pequeños de animales requiere dosis relativamente gran-des, de modo que el efecto ocurrirá con una frecuencia suficiente como para que se detecte.

Las pruebas de toxicidad no están diseñadas para demostrar que una sustancia química es segura, sino para caracterizar los efectos tóxicos que una sustancia química puede producir. No hay pruebas de toxicología establecidas que tengan que efectuarse en cada sustancia química que se tiene el propósito de comercializar. Dependiendo del uso final de la sustancia química, los efectos tóxicos producidos por análogos estructurales de la misma, así como los efectos producidos por la sustancia química en sí, contribuyen a la determinación de qué pruebas de toxicología deben practicarse.

Letalidad aguda

La primera prueba de toxicidad que se realiza en una nueva sustancia química es la de toxicidad aguda. La dosis letal para 50% de los indi-

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viduos expuestos (LD50) y otros efectos tóxicos agudos se determinan después de una o más vías de administración (una vía es la oral o la vía de exposición proyectada) en una o más especies. Las especies de uso más frecuentes son el ratón y la rata, pero a veces se emplean conejos y perros. Las pruebas de toxicidad aguda: I) proporcionan un estimado cuantitativo de toxicidad aguda (LD50) para comparación con otras sustancias, 2) identifican órganos blanco y otras manifesta-ciones clínicas de toxicidad aguda, 3) establecen la reversibilidad de la respuesta tóxica y 4) proporcionan guía de límites de dosificación para otros estudios.

Si hay una probabilidad razonable de exposición sustancial al ma-terial por vía dérmica o por inhalación, se efectúan estudios de expo-sición dérmica y por inhalación aguda.

Irritantes de la piel y los ojos

La habilidad de una sustancia química para irritar la piel y los ojos después de una exposición aguda regularmente se determina en cone-jos (prueba de Draize). Las controversias respecto a esta prueba han conducido al decremento del volumen de dosis, con el fin de producir menos dolor a los animales.

Sensibilización

Se necesita información en cuanto al potencial de una sustancia quími-ca para sensibilizar la piel, además de las pruebas de irritación para todos los materiales que entran en contacto repetidas veces con esta última. Se han creado muchos procedimientos para valorar el potencial de las sustancias para inducir una reacción de sensibilización en seres humanos (reacción de hipersensibilidad tardía), entre ellas la prueba de Draize, prueba epicutánea abierta, prueba de Buehler, prueba coadyu-vante completa de Freund, prueba de optimación, prueba coadyuvante dividida, y prueba de maximización en cobayos.

Subaguda (estudio con dosis repetidas)

Las pruebas de toxicidad subaguda se realizan para obtener informa-ción acerca de la toxicidad de una sustancia química después de ad-ministración repetida, y como un auxiliar para establecer dosis para estudios subcrónicos.

Subcrónica

A continuación se determina la toxicidad de una sustancia química luego de exposición subcrónica. Esta última puede tener diferente

CAPITULO 2 PRINCIPIOS DE TOXICOLOGIA 31

duración, pero 90 días es la duración más frecuente de la prueba. Los objetivos principales del estudio subcrónico son establecer una "mag-nitud de efecto adverso no observado" (NOAEL, también denomina-da la "magnitud de efecto no observado", o NOEL), y para identificar y caracterizar más el o los órganos específicos afectados por el com-puesto bajo prueba luego de administración repetida. También es po-sible obtener una "magnitud más baja del efecto adverso observado" (LOAEL), así como la magnitud de efecto adverso no observado para la especie probada. Las valoraciones de magnitudes de efecto adverso no observado y magnitudes más bajas del efecto adverso observado tienen muchas repercusiones en cuanto a regulación. Por ejemplo, la Environmental Protection Agency utiliza la magnitud de efecto ad-verso no observado para calcular la dosis de referencia (RfD), que puede usarse para establecer valores de regulación para concentracio-nes "aceptables" de contaminantes. Una alternativa para el método de magnitud de efecto adverso no observado, denominada la dosis que sirve como punto de referencia, utiliza todos los datos experimentales para adaptar una o más curvas de dosis-respuesta. Estas curvas se uti-lizan para estimar la dosis que sirve corno punto de referencia, que se define como el "enlace estadístico más bajo en una dosis, que corres-ponde a una magnitud de riesgo especificada".

Un estudio subcrónico por lo general se efectúa en dos especies (ratas y perros) mediante la vía de exposición proyectada (regular-mente oral). Se emplean al menos tres dosis (una dosis alta que pro-duce toxicidad pero no causa más de 10% de muertes, una dosis baja que no produce efectos tóxicos manifiestos, y la dosis intermedia con 10 a 20 ratas y cuatro a seis perros de cada sexo por dosis). Si los seres humanos tienen probabilidades de tener exposición importante a la sustancia química por contacto dérmico o inhalación, también pue-den requerirse experimentos subcrónicos de exposición dérmica, o de inhalación, o de ambos. Los estudios de toxicidad subcrónicos no sólo caracterizan la relación entre dosis y respuesta de una sustancia bajo prueba después de administración repetida, sino que también proporcionan datos para una predicción más razonable de las dosis apropiadas para estudios de exposición crónica.

Crónica

Las pruebas de toxicidad crónica se realizan para valorar la toxicidad acumulativa de sustancias químicas, pero el diseño del estudio y la valoración del mismo a menudo incluyen una consideración del po-tencial carcinógeno de sustancias químicas, de modo que no tenga que efectuarse un estudio de alimentación de por vida separado que aborde la carcinogenicidad.

32 UNIDAD 1 PRINCIPIOS GENERALES DE TOXICOLOGIA

La selección de la dosis es trascendental en estos estudios para ase-gurar que la mortalidad prematura por toxicidad crónica no limita el número de animales que sobreviven hasta una esperanza de vida nor-mal. Casi todas las pautas reguladoras exigen que la dosis más alta administrada sea la dosis tolerable máxima (MTD) estimada. Hay controversias respecto al uso de dicha dosis en estudios de carcinoge-nicidad. La premisa de que se requieren dosis altas para probar el potencial carcinógeno de sustancias químicas se deriva de las limita-ciones estadísticas y de diseño experimental de biovaloraciones cró-nicas. Puesto que no es práctico utilizar el gran número de animales que se requería para probar la carcinogenicidad potencial de una sus-tancia química a las dosis que por lo general encuentran las personas, la alternativa es asumir que hay vínculo entre la dosis administrada y la respuesta tumorígena, y suministrar a los animales dosis suficien-temente alta de la sustancia química para producir una respuesta tumoral susceptible de medición en un grupo bajo prueba de tamaño razonable, como 40 a 50 animales por dosis.

Las valoraciones de toxicidad crónica por lo general se utilizan para valorar la oncogenicidad potencial de sustancias por prueba. Casi todas las pautas reguladoras exigen que se informen neoplasias tanto benignas como malignas en la valoración. Los aumentos estadísticos por arriba de la incidencia control de neoplasias (sea de todas las neoplasias o de tipos específicos de las mismas) en los grupos de tra-tamiento se consideran indicativos de potencial carcinógeno de la sustancia química a menos que haya factores clasificatorios que su-gieran lo contrario. Los estudios de oncogenicidad crónica con dise-ño apropiado exigen que se utilice un grupo testigo concurrente apareado para edad, dieta, condiciones de alojamiento y otros por el estilo. Para algunos tipos de neoplasias, la incidencia "de fondo" de las mismas es sorprendentemente alta.

• Las neoplasias, tanto benignas como malignas, son fenómenos que se observan con cierta frecuencia en animales incluso en ausencia de exposición a cualquier carcinógeno conocido.

• Hay muchos tipos de neoplasias diferentes que aparecen "de mane- ra espontánea" en ambos sexos tanto de ratas como de ratones, pero a tasas diferentes.

• Las neoplasias de fondo que son frecuentes en una especie pueden ser raras en otra.

• Incluso dentro de la misma especie y cepa, en ocasiones se obser- van diferencias grandes de género en la incidencia de fondo de neoplasias.

• Incluso cuando los procedimientos generales, dietas, ambiente, cepa y fuente de los animales, y otras variables son relativamente cons- tantes, la incidencia de neoplasias de fondo puede variar mucho.

CAPITULO 2 PRINCIPIOS DE TOXICOLOGÍA 33

La variabilidad relativamente alta de la incidencia de neoplasias de fondo entre grupos de cepas de animales saludables muy endogámicos, mantenidos con dietas equilibradas desde el punto de vista nutritivo, y constantes, en ambientes más bien estériles, pone de relieve el dile-ma de la interpretación de la importancia de resultados tanto positi-vos como negativos en lo que se refiere a la población humana, que; es diversa en el aspecto genético; tiene tremenda variabilidad de la dieta, estado nutricional y salud general, y vive en un ambiente lleno de sustancias en potencia carcinógenas, tanto naturales como fabrica-das por el ser humano.

Toxicidad vinculada con el desarrollo y la reproducción

Toxicología del desarrollo es el estudio de los efectos adversos sobre el organismo en desarrollo, que ocurren en cualquier momento durante el lapso de vida del organismo, y que pueden sobrevenir por exposición a agentes químicos físicos antes de la concepción (uno u otro progeni-tor), durante el desarrollo prenatal, o después del nacimiento hasta el momento de la pubertad. Teratología es el estudio de defectos induci-dos durante el desarrollo, entre la concepción y el nacimiento. Toxicología de la reproducción es el estudio de la aparición de fenóme-nos adversos sobre el aparato reproductor del macho o la hembra, que pueden aparecer por exposición a agentes químicos o físicos.

Se utilizan cuatro tipos de pruebas en animales para examinar el potencial de un agente para alterar el desarrollo y la reproducción.

1. Fecundidad general y desempeño de la reproducción. Las obser- vaciones que típicamente se efectúan son el porcentaje de hem- bras que quedan preñadas; el número de descendencia que nace muerta y viva, y el peso, crecimiento, supervivencia y estado ge neral de la descendencia durante las primeras tres semanas de vida.

2. Potencial teratógeno. 3. Toxicidades perinatal y posnatal. 4. Efectos de las sustancias químicas sobre el aparato reproductor.

Se han creado muchas pruebas a corto plazo para teratogenicidad, en las que se utiliza cultivo de embrión entero, de órgano, así como de células primarias y establecidas, para examinar procesos vincula-dos con el desarrollo y estimar los riesgos teratógenos potenciales de las sustancias químicas. En general, las valoraciones disponibles no permiten identificar teratógenos funcionales o conductuales.

Mutagenicidad

Mutagénesis es la habilidad de las sustancias químicas para producir cambios en el material genético en el núcleo de las células, de manera

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que permitan que los cambios se transmitan durante la división celular. Las mutaciones pueden ocurrir en uno de dos tipos de células, con con-secuencias muy diferentes. Las mutaciones germinales dañan el DNA en los espermatozoides y los óvulos, que tienen el potencial de trans-misión de mutaciones a generaciones futuras. Mutaciones somáticas se refieren a mutaciones en todos los otros tipos de células, y no son here-ditarias, sino que pueden dar por resultado muerte celular o transmi-sión de un defecto genético a otras células en el mismo tejido por me-dio de división mitótica. Puesto que se cree que el fenómeno de inicio de carcinogénesis por sustancias químicas es un fenómeno mutágeno, a menudo se utilizan pruebas mutágenas para detectar carcinógenos po-tenciales.

Se han ideado varios procedimientos in vivo e in vitro para probar la habilidad de las sustancias químicas para producir mutaciones. Al-gunas alteraciones genéticas son visibles con el microscopio óptico. En este caso, se utiliza análisis citogenético de frotis de médula ósea después que los animales han estado expuestos al agente bajo prueba. Puesto que algunas mutaciones son incompatibles con el desarrollo normal, el potencial mutágeno de una sustancia química también puede medirse mediante la prueba letal dominante. La prueba para mutagé-nesis que ha recibido más atención es la de Salmonella/microsoma,ideada por Ames y colaboradores.

Otras pruebas

Casi todas las pruebas descritas quedarán incluidas en un protocolo de pruebas de toxicidad "estándar", porque las exigen las diversas agen-cias reguladoras. Es posible que se requieran otras pruebas o se inclu-yan en el protocolo para proporcionar información acerca de una vía especial de exposición (inhalación) o un efecto especial (conducta). La duración de la exposición para pruebas de toxicidad tanto por inhala-ción como conductual puede ser aguda, subcrónica o crónica, pero los estudios agudos se utilizan más a menudo en toxicología por inhala-ción, y los crónicos, en la conductual. Otros tipos especiales de pruebas de toxicidad en animales son la inmunotoxicología, toxicocinética (ab-sorción, distribución, biotransformación y excreción), la creación de antídotos y regímenes de tratamiento apropiados para intoxicaciones, y la creación de técnicas analíticas para detectar residuos de sustancias químicas en los tejidos y otros materiales biológicos.

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