toxicología ambiental · toxicología ambiental • 3-7 • el tejido diana de una sustancia...

Toxicología ambiental • 3-1

Lección 3

Toxicología ambiental

Ingesta

InhalaciónContacto

con la piel ocon los ojos

3-2 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire

Preguntas centrales

o ¿Cómo ingresan al cuerpo los contaminantes tóxicos del aire?o ¿Qué se entiende por dosis?o ¿Qué es un tejido diana?o ¿Cómo pueden interactuar las sustancias químicas para modificar los efectos biológicos?o ¿Cuáles son los cuatro principales procesos toxicocinéticos?o ¿Cómo afectan los factores toxicocinéticos la interacción entre un agente y el cuerpo?o ¿Cómo se clasifica a los contaminantes tóxicos del aire según el tipo de sustancias químicas?

Palabras clave

o Dosis absorbidao Efecto aditivoo ADME: farmacocinéticao Antagonismoo Dosis efectivao Exposicióno Efecto localo Potenciacióno Sinergiao Efecto sistémicoo Tejido dianao Tolerancia


Toxicología ambiental

La toxicología es el estudio de las sustancias tóxicas ovenenos. En esta lección, abordaremos la exposición humanay la absorción de las sustancias tóxicas en el ambiente, enparticular en el aire que respiramos. También veremos cómointeractúan los materiales tóxicos entre sí y con el cuerpoen su conjunto, dos factores importantes en la determinaciónde los efectos adversos de los contaminantes del aire en lasalud.

¿Cómo entran al cuerpo loscontaminantes tóxicos del aire?

Las personas están expuestas a las sustancias tóxicas pordiferentes vías. Sin embargo, algunas formas característi-cas de exposición, como la ingesta de alimentos y bebidas,son irrelevantes para ser tratadas en una explicación sobrelos contaminantes tóxicos del aire. Las principales vías deexposición para los contaminantes del aire, clasificadas se-gún su importancia, son las siguientes:

• contacto con la piel o los ojos;• ingesta, e• inhalación.

Todos podemos estar expuestos alas sustancias tóxicas por muchasvías.

Contacto conla piel o con

Ingesta

Inhalación


Generalmente, el primer punto de contacto entre el cuerpohumano y los contaminantes tóxicos del aire es la piel. Sinembargo, a diferencia de las vías respiratorias y el aparatodigestivo, esta no está diseñada para la absorción. Cuandosu superficie no está dañada, la piel sirve como una barreraeficaz contra la mayoría de sustancias extrañas. De los milesde potenciales contaminantes tóxicos del aire, solo pocostienen las características químicas necesarias para serabsorbidos fácilmente por la piel.

Aunque los ojos son solo una vía menor de exposición,deben ser mencionados. Debido a que poseen muchos vasossanguíneos diminutos cerca de la superficie y a que carecende una capa exterior gruesa, absorben las sustancias másfácilmente que la piel. Ciertas sustancias químicas, como elfluoroacetato, se absorben a través de los ojos en cantidadessuficientes como para originar un envenenamiento sistémico.

La ingesta incluye el paso a través del aparato digestivo,aunque esto no solo se aplica a las sustancias que se comen.Las sustancias transportadas por el aire que entran a lasvías respiratorias a través de la boca o la nariz pueden serretenidas en la capa protectora de la mucosa, transportadasa la faringe e ingeridas.

Obviamente, la inhalación por los pulmones es la vía quesupone más problemas en lo que a contaminantes tóxicosdel aire se refiere. La mayoría de las sustancias que seencuentran en los pulmones tienen acceso fácil a la circula-ción por el cuerpo y pueden llegar prácticamente a cual-quier punto de este.

Diferencias entreexposición y dosis

El factor crítico al determinar los efectos adversos para lasalud relacionados con los contaminantes tóxicos del aireno es la exposición a una sustancia sino la cantidad de estasustancia que llega hasta un tejido o célula donde puedeejercer un efecto. La exposición se caracteriza por el contactoentre un agente y un organismo. Ya se produzca en la piel,la boca, el aparato digestivo o en los pulmones, el nivel deexposición es la cantidad disponible de una sustancia parala absorción.

Cuando la piel no está dañada,actúa como una barrera eficazcontra la mayoría de sustanciastóxicas.

La inhalación de sustanciastóxicas constituye la vía quesupone más problemas.preocupación.


La dosis, por otro lado, es la cantidad de una sustanciarealmente absorbida por el cuerpo (recuérdese la distinciónentre “dentro” y “fuera” del cuerpo). Más específicamente,podemos decir que la dosis absorbida es la cantidad de unasustancia que un organismo ha absorbido, mientras que ladosis efectiva es la cantidad de una sustancia que llega auna parte del cuerpo donde puede originar un efectoadverso. Esta es más complicada de determinar que laprimera, porque resulta difícil medir las concentracionesquímicas en partes específicas dentro del cuerpo, y estepresenta, por otra parte, reacciones diversas frente a losagentes. Por estas razones, generalmente la dosis efectivase calcula a partir de la dosis absorbida, y esta, a su vez, sedetermina mediante las concentraciones sanguíneas.

1. Identifique cuatro vías por las cuales las sustanciastóxicas pueden entrar a su cuerpo.

2. ______________ es la cantidad de una sustanciarealmente absorbida por el cuerpo.

a. La dosis.b. La exposición.

La exposición es la cantidad deuna sustancia disponible para laabsorción; la dosis es la cantidadde una sustancia realmenteabsorbida por el cuerpo.


Descripción de los efectos de loscontaminantes tóxicos del aire

Todos los efectos adver-sos para la salud de loscontaminantes tóxicosdel aire se pueden clasi-ficar como locales osistémicos. Los efectoslocales ocurren en lapuerta de entrada; es de-cir, en el lugar donde seproduce la absorción.Las sustancias altamentereactivas tienden a ejer-cer sus efectos localmen-te, en el primer lugar decontacto; en cambio, los

efectos sistémicos ocurren en un lugar distinto, después deque una sustancia ha sido absorbida, distribuida y quizásincluso metabolizada. Los componentes más estables tienenmayores probabilidades de ser transportados por la sangrehasta zonas que presentan una sensibilidad particular a ellos.Algunas sustancias tóxicas, como los plaguicidas organo-fosforados, pueden originar efectos tanto locales comosistémicos.

¿Qué es un tejido diana?

La parte del cuerpo en la que una sustancia química originaefectos 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. Lasmutaciones, por ejemplo, son efectos subcelulares en losque algunas sustancias químicas tóxicas alteran el materialgenético.

Los siguientes conceptos le ayudarán a comprender cómolos contaminantes tóxicos del aire pueden originar efectosadversos en diversos lugares diana dentro del cuerpo:

• Una sustancia química puede tener más de un tejidodiana.

Los efectos producidos en lapuerta de entrada ocurren en ellugar de la absorción; los efectossistémicos, en cualquier otrolugar.

Sistémico (dolorde cabeza)

Puerta deentrada


• El tejido diana de una sustancia química puede cambiarcon el transcurso del tiempo, con la magnitud de ladosis o la duración de esta.

• Las interacciones químicas y el metabolismo puedencrear sustancias con lugares diana distintos de losque tendría la sustancia química original.

• Sistema nervioso.• Hígado.• Sistema hematopoyético (formación de sangre).• Riñones.• Aparato digestivo.• Piel, vías respiratorias.

Clasificación de la actividad entresustancias químicas

Debido a que generalmente las personas están expuestas amás de un contaminante a la vez, las interacciones quími-cas, al relacionarse con los efectos en la salud, constituyenconsideraciones importantes para determinar los riesgos deexposición de individuos y de la población a los contami-nantes tóxicos del aire. A menudo, las combinaciones desustancias químicas originan efectos diferentes de los quese hubiera predicho para las mismas sustancias de maneraindependiente. Lamentablemente, desconocemos la natura-leza de muchas interacciones. Incluso cuando se conocenlos efectos resultantes de la combinación de dos contami-nantes, la adición de una tercera variable hace que los efec-tos finales sean inciertos. Esta compleja área de estudioconstituye el tema central de diversas investigacionestoxicológicas desarrolladas en la actualidad.

A menudo, la exposición acombinaciones de sustanciasquímicas tiene efectos diferentesde los que tendría una exposiciónindependiente a las mismassustancias.


A continuación se describen los tipos generales deinteracciones químicas que pueden ocurrir y se brindanalgunos ejemplos. Aunque los ejemplos presentados secentran en las interacciones de dos sustancias químicas, losprincipios discutidos también se aplican a la combinaciónde cualquier número de sustancias. Recuerde que lapreocupación aquí no reside en las interacciones químicasen sí mismas (eso queda para los químicos) sino en la formacomo las interacciones alteran los efectos en la salud.

A veces 2 + 2 no es 4

Los efectos de la exposición simultánea a una combinaciónde dos o más sustancias tóxicas se pueden clasificar enalguno de los tres tipos generales que se presentan acontinuación:

• aditivos (adición);• sinérgicos (sinergia), y• antagónicos (antagonismo).

Un efecto aditivo es un efecto combinado de dos o mássustancias químicas que equivale a la suma de los efectosaislados de cada una de ellas. En otras palabras, essimplemente como sumar 2 + 2 = 4. (Estamos suponiendoque los efectos individuales no son directamente contrarios,con lo que tenderían a cancelarse entre sí.) Cada sustanciaquímica realiza sus acciones como si no existiera otra. Estees el efecto observado más común en las exposiciones asustancias químicas simultáneas. Por ejemplo, los efectosde distintos plaguicidas organofosforados se combinan demanera aditiva.

La sinergia supone un efecto combinado de dos o mássustancias químicas que es mucho mayor que la suma delos efectos de cada sustancia por sí sola; o sea, 2 + 2 = 10.El tetracloruro de carbono y el etanol son un buen ejemplo.La exposición simultánea a estas dos sustancias químicas—ambas hepatotóxicas (tóxicos hepáticos)— produce muchomás daño al hígado del que se hubiera producido de maneraaditiva.

La potenciación es un tipo particular de sinergia en el queuna sustancia que no ejerce efecto alguno en determinada

En el sinergismo, dos o mássustancias químicas intensificanlos efectos de cada una de ellas.


zona corporal aumenta los efectos tóxicos de otra sustanciaen dicha zona. Se podría representar este efecto como0 + 2 = 10. A manera de ejemplo, el isopropanol, que noes tóxico para el hígado, potencia la hepatotoxicidad deltetracloruro de carbono.

La interacción de las partículas de gas en los pulmones esun mecanismo sinérgico importante en la toxicología de lacontaminación del aire. A veces, los gases adsorbidos enlas partículas pueden penetrar más profundamente en lospulmones (y, por consiguiente, experimentar mayor absor-ción y ejercer un mayor efecto) que si hubieran sido inhaladosen la fase gaseosa. Un caso típico de esta clase de interacciónes el gas de fluoruro de hidrógeno adsorbido al aerosol desulfato de berilio.

En el antagonismo, dos o más sustancias químicas interfie-ren en las acciones de cada una de ellas (o bien una inter-fiere con la acción de la otra), por lo que el efecto combi-nado es menor que la suma de los efectos químicos indivi-duales: 2 + 2 = 3. La interacción antagónica constituyela base para la mayoría de antídotos de venenos. Asimis-mo, el potencial carcinogénico del arsénico es contrarresta-do de esta manera por el selenio.

Existe un caso especial de antagonismo en el que dossustancias químicas que originan efectos opuestos en lamisma función fisiológica terminan cancelándose entre sí.Esta situación puede representarse mediante la siguienteecuación: -4 + (-4) = 0. Un ejemplo sería la cancelacióndel efecto de un barbitúrico, sustancia que reduce la presiónsanguínea, mediante la administración de un agentevasoconstrictor (constrictor de los vasos sanguíneos) comola norepinefrina.

En el antagonismo, dos o mássustancias químicas contrarrestansus efectos entre sí.

E f e c t o s q u e r e s u l t a n d e l aexpos ic ión s imul tánea ad o s o m á s s u s t a n c i a stóxicas

¿ Q u é s u c e d e ? Equ iva le a

Adi t ivo El e fec to combinado es igua l ala suma de los e fec tosindividuales

2 + 2 = 4

S iné rg i co E l e fec to comb inado es mayorque la suma de los e fec tosindividuales

2 + 2 = 1 0

Antagón ico E l e fec to comb inado es menorque la suma de los e fec tosindividuales

2 + 2 = 3


Una forma de antagonismo entre sustancias químicas esprecisamente la contraria a la potenciación. En ese caso,una sustancia que no origina ningún efecto en un órganoparticular o sistema disminuye la toxicidad de otra(0 + 4 = 1).

La tolerancia es una interacción química comúnmente ob-servada y relacionada con el antagonismo. Es un estado dedisminución de los efectos de una sustancia química queresulta de la exposición previa a dicha sustancia o a otraestructuralmente relacionada. Este fenómeno generalmenteocurre con la administración crónica de medicamentos: conel transcurso del tiempo, se requiere una dosis mayor paraproducir el mismo efecto. La tolerancia con sustancias tóxi-cas puede permitirle a un individuo resistir niveles quenormalmente hubieran sido sumamente tóxicos o inclusoletales. Las pruebas indican que ciertas poblaciones del surde California están desarrollando tolerancia al ozono sim-plemente por estar expuestas a él en el aire ambiental.

Además de la influencia de otras sustancias químicas, comose acaba de explicar, los efectos de una sustancia químicaen el cuerpo dependen, en gran medida, de los efectos delcuerpo sobre ella. La próxima sección se concentra en elimportante tema de la toxicocinética: la absorción, ladistribución, el metabolismo y la excreción de las sustanciasquímicas.

La tolerancia es un estadoreducido de respuesta a unproducto químico.

3. ¿Qué sustancias tienen mayores probabilidades de originar efectos sistémicos?

a. Reactivas.b. Estables.

4. ¿Cierto o falso? Cada sustancia química tóxica tiene como diana un tejido específicoy único.

Combine lo siguiente:

___5. Adición a. 2 + 2 = 10

___6. Antagonismo b. 2 + 2 = 4

___7. Sinergia c. 2 + 2 = 3


Toxicocinética: ADME o qué haceel cuerpo con las sustancias queingresan

Como se mencionó anteriormente, el factor crucial paradeterminar los efectos adversos en la salud que resultan dela exposición a una sustancia química tóxica es la cantidadde esta que llega hasta un tejido diana. Esta dosis efectivadepende, en parte, de cuatro factores, comúnmente resumi-dos por las siglas ADME:

• absorción;• distribución (por determinados lugares de

almacenamiento);• metabolismo (biotransformación), y• excreción.

La absorción es el mecanismo natural por el cual las sustan-cias pasan a través de los recubrimientos del cuerpo paraentrar en este. Una vez que son absorbidas, se distribuyenpor todo el cuerpo a todas las células o bien a uno o varioslugares de almacenamiento específicos. Toda sustancia ab-sorbida puede experimentar también una transformaciónmetabólica en diversas partes del cuerpo. La excreción esuna suerte de proceso opuesto a la absorción: es el trasladode sustancias fuera del cuerpo y los seres humanos tienenvarios mecanismos para hacerlo.

Al estudiar la toxicidad de las sustancias transportadas porel aire, es importante comprender los mecanismos dedestoxificación del cuerpo. La acción biológica de una sus-tancia tóxica puede terminar en el almacenamiento, latransformación metabólica o la excreción; esta última es lamás común.

En la figura 3-1 se muestran las distintas vías por las cualeslos procesos ADME transportan sustancias por todo elcuerpo.

Absorción

Para que un organismo se mantenga vivo, debe tener lacapacidad de tomar de su alrededor los nutrientes que

La toxicocinética se ocupa delmovimiento de las sustanciasquímicas hacia, dentro y fuera delcuerpo.


Figura 3-1. Vías toxicocinéticas

ss

s

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Ingesta InhalaciónContacto

dérmico uocular

Aparatodigestivo Pulmones

Absorciónss

Dis

trib

uci

ón

Hígado

Bilis

Sangre y linfa Fluidosextracelulares Grasa

Órganos

Tejidos blandoso huesos

Almacenamiento

Pulmones Riñones Estructurassecretoras

Vejiga

HecesAire

expiradoOrina Secreciones

Excreción


necesita. En el cuerpo humano, las vías respiratorias y elaparato digestivo están especialmente diseñados para hacereso.

Lamentablemente, este eficiente sistema de absorción denutrientes funciona igualmente bien para la absorción demuchas sustancias tóxicas que entran a los pulmones o alaparato digestivo. Antes de tratar estas dos vías principalesde absorción más detalladamente, veamos cómo las sustanciasatraviesan las membranas celulares.

Las sustancias pueden atravesar las membranas biológicaspor cualquiera de dos mecanismos: el transporte activo opasivo. El transporte pasivo es el traspaso de una membra-na sencillamente por leyes básicas de la física: seguir ungradiente de concentración. Siempre que la membrana seapermeable a la sustancia, esta tiende a moverse de áreas demayor concentración a áreas de concentración inferior. Porotro lado, en el proceso de transporte activo, se emplea laenergía para mover una sustancia a través de una membra-na, de manera que el gradiente de concentración no es unfactor. El transporte activo de algunos elementos traza esfundamental para mantener la vida humana. Lamentable-mente, algunas sustancias tóxicas también pueden aprove-char estos mecanismos de transporte beneficioso.

Otro factor que interviene en el transporte de sustancias através de las membranas es la composición de la membranaen sí. Las membranas biológicas contienen lípidos y, porconsiguiente, son sumamente permeables a las moléculassolubles de lípidos y muy impermeables a todas las moléculassolubles en agua, excepto las más pequeñas.

La piel

La presentación anterior sobre las vías de exposición hu-mana a los contaminantes tóxicos del aire demostró quealgunas sustancias transportadas por el aire pueden atrave-sar la barrera de la piel. La mayoría de sustancias químicasabsorbidas de esta manera pasan a través de la piel misma,las células epidérmicas. Las glándulas sudoríferas y losfolículos del pelo, a pesar de proporcionar acceso fácil alcuerpo, son muy pocos y se encuentran muy distanciadoscomo para producir alguna consecuencia.

Las sustancias pueden cruzar lasmembranas biológicas mediante eltransporte activo o pasivo.


La absorción a través de la piel depende de varios factores:

• Las propiedades de la sustancia química misma.• El espesor de la capa exterior de la piel.• La difusividad de la capa exterior. Por ejemplo, las

sustancias tóxicas cruzan fácilmente la piel del es-croto, la cual es sumamente delgada y tiene altadifusividad. (¿Recuerda la gran incidencia de cán-cer del escroto entre los limpiadores de chimeneasen la Inglaterra del siglo XIX, de la que hablamosen una lección anterior?) En contraste, las sustan-cias tóxicas atraviesan la planta del pie con muchadificultad: a pesar de que esta área presenta la ma-yor difusividad, también tiene la capa exterior másgruesa de la piel.

• Estado de la capa exterior (es decir, si está intacta odañada).

• Contenido de agua de la capa exterior (la altahidratación incrementa la absorción).

A pesar de la gran incidencia de contacto entre la piel y loscontaminantes tóxicos del aire, muy pocas sustanciasquímicas tienen las propiedades necesarias para entrar alcuerpo por esta vía.

Pulmones

Como se hubiera esperado, la mayor cantidad de absorcionesde contaminantes tóxicos del aire ocurre en los pulmones.La captación de productos químicos que se inhalan dependede algunos factores:

• propiedades químicas y físicas de las sustancias;• la anatomía y función respiratoria y cardiovascular

de la persona;• la tasa y profundidad de respiración.

La tasa de absorción de un gas depende, en gran parte, dela presencia de gas en la sangre y de la solubilidad de este.Para los gases de la sangre con baja solubilidad, la tasa deabsorción depende principalmente del flujo sanguíneo a tra-vés de los pulmones. En otras palabras, si una unidad desangre puede tan solo absorber determinada cantidad deuna sustancia, la manera de aumentar dicha absorción seráponiéndola en contacto con más sangre. La tasa de absor-

La absorción de los contaminantestóxicos del aire ocurremayormente en los pulmones.


ción de gases de la sangre con alta solubilidad dependeprincipalmente de la tasa y la profundidad de la respira-ción. O, dicho de otra forma, si la sangre absorbiera unsuministro ilimitado de un gas, entonces la clave para au-mentar la cantidad absorbida sería poner en contacto mayorcantidad de este gas con la sangre que se encuentra en losalvéolos de los pulmones.

El lugar donde se depositarán las partículas inhaladas, yasean líquidas o sólidas, dependerá principalmente de sutamaño. Como señalamos en la lección 2, el movimientomucociliar del aparato respiratorio está diseñado para man-tener las vías respiratorias inferiores libres de partículasextrañas y realiza esta tarea con gran eficiencia. En cam-bio, al no estar diseñado para impedir que el cuerpo absor-ba las sustancias, no es muy eficiente para ello. De hecho,la mayoría de partículas que se inhalan quedan atrapadaspor una cobertura de mucosa móvil y son expulsadas alaparato digestivo, que está especialmente diseñado paraabsorber las partículas sólidas y líquidas.

A pesar de los mecanismos de defensa mencionados, creadosen las vías respiratorias, algunas partículas muy pequeñas(generalmente menores que un micrómetro de diámetro)logran llegar a los alvéolos y puede tomar meses o inclusoaños despejar los pulmones de ellas. Algunas, con el tiempo,pueden alcanzar el sistema de circulación general mediantela absorción en el sistema linfático.

El tamaño de una partículainhalada determina el lugar dondese dispondrá.

Una vez que una sustancia seinhala, generalmente alcanza lacirculación por uno u otro medio.


La siguiente figura ilustra las diversas vías por las cualeslas sustancias inhaladas pueden alcanzar la circulación.

Aparato digestivo

Debido a que las sustancias atrapadas por la cobertura demucosa del aparato respiratorio pueden ser ingeridas con eltiempo, el aparato digestivo constituye una vía posible deexposición para los contaminantes tóxicos del aire bajo laforma de partículas (líquidas o sólidas). La absorción pue-de realizarse a lo largo de todo el aparato digestivo, incluidala boca y el recto, pero el intestino delgado es la zonaprincipal donde ella puede ocurrir. En el intestino delgado,así como en las partes más profundas de los pulmones, lazona superficial se maximiza y la distancia hacia la circula-ción general se minimiza. Aunque la mayor parte de laabsorción ocurre por difusión sencilla, algunas sustanciastóxicas se absorben activamente por medio de mecanismosde transporte intestinal diseñados para la captación denutrientes fundamentales, como el hierro y el calcio.

Todo lo absorbido a través del intestino delgado se despla-za primero al hígado para ser procesado, con lo cual estese convierte en un enlace vital para otros procesostoxicocinéticos de distribución, metabolismo y excreción.Los procesos que puede iniciar el hígado posteriormenteincluyen los siguientes:

• almacenamiento;• secreción dentro de la bilis;• descarga en la circulación general.

8. En el cuerpo humano, la absorción ocurreprincipalmente en __________ y __________

9. Generalmente, ¿dónde terminan las partículasatrapadas en las vías respiratorias?

Una vez que una sustancia es absorbida, se puede distribuira distintas partes del cuerpo de diversas maneras. Ahoracentremos nuestra atención en el segundo procesotoxicocinético de distribución.

El intestino delgado es la zonaprincipal donde ocurre laabsorción de partículas en elaparato digestivo.


Distribución

Una vez que una sustancia es absorbida dentro del torrentesanguíneo, puede alcanzar virtualmente cualquier parte delcuerpo. Sin embargo, todavía deberá dejar el torrentesanguíneo y entrar en las células corporales. La tasa dedistribución a un tejido depende principalmente de dosfactores:

• El flujo sanguíneo a través del tejido.• La facilidad con que la sustancia química atraviesa

la membrana capilar y penetra las células del tejido(es decir, la capacidad que tiene para atravesar lasmembranas celulares). Generalmente, la alta liposolu-bilidad es buena conductora para efectuar el trans-porte a través de membranas biológicas.

Algunas sustancias no atraviesan fácilmente las membranascelulares (a menos que sean transportadas activamente) y,por consiguiente, tienen una distribución limitada. Lassustancias que pasan fácilmente a través de las membranascelulares se distribuyen por todo el cuerpo.

A menudo, después de la exposición, la distribución de unasustancia varía con el tiempo. Por ejemplo, poco despuésde la absorción, la mayor parte del plomo inorgánico selocaliza en el hígado, los riñones y los glóbulos rojos. Sinembargo, dos horas después, 50 por ciento se encuentra enel hígado y un mes después, 90 por ciento del plomo restanteen los huesos.

Eso trae a colación el tema del almacenamiento. Algunassustancias presentan afinidades a ciertos tejidos o compo-nentes tisulares. El almacenamiento a menudo ocurre cuan-do la tasa de absorción de una sustancia es mayor que sutasa de metabolismo o excreción. El siguiente cuadro indicaen qué momento diversas sustancias químicas tienden a acu-mularse en el cuerpo y dónde tienden a ejercer sus efectostóxicos.

Un lugar de almacenamiento puede o no ser el lugar dondeocurre la acción tóxica. Si no lo es, el almacenamiento sepuede considerar un mecanismo protector, porque general-mente cuando un contaminante circula libremente origina

La distribución de una sustanciaen el cuerpo depende del flujosanguíneo y de las propiedadesquímicas de dicha sustancia.


los efectos más perjudiciales. Las sustancias químicas alma-cenadas pueden permanecer en el cuerpo durante años sinefecto adverso evidente (por ejemplo, el DDT), o bien suacumulación puede producir efectos adversos de desarrollolento, como la intoxicación crónica por cadmio.

Metabolismo (biotransformación)

El tercer proceso de la secuencia ADME, el metabolismo,también es conocido —quizá más descriptivamente— comobiotransformación. Comprende la suma de los procesospor los cuales un organismo vivo somete a una sustanciaextraña a un cambio químico. La biotransformación desustancias tóxicas en el cuerpo busca que las sustanciaslipofílicas sean más hidrofílicas o solubles en agua. Losseres humanos cuentan con un arsenal variado de procesosenzimáticos que promueven esta conversión beneficiosa,que ayuda a la excreción de las sustancias nocivas.

Algunos puntos básicos relacionados con la biotransfor-mación son los siguientes:

• El compuesto de origen se puede integrar odescomponer para formar nuevos compuestosllamados metabolitos.

• Los metabolitos pueden ser más o menos tóxicosque el compuesto de origen.

• El órgano principal de la biotransformación es elhígado; también ocurre, vía reacción enzimática, enel plasma de la sangre, los riñones, los pulmones, elaparato digestivo, la piel, las gónadas y la placenta.

Cuadro 3-1. Acumulación de sustancias químicas en el cuerpo

El metabolismo también se conocecomo biotransformación.

El órgano principal de labiotransformación es el hígado.

Sustancia química Lugar dealmacenamiento

Zonas principalesde toxicidad

CadmioMonóxido de carbonoDDTDieldrín (insecticida)FluoruroPlomoParaquatEstroncio

Riñones, tejidoSangreSangreGrasaHuesoHuesoPulmónHueso

Riñones, pulmonesSangreTejidos nerviososDesconocidasHuesoTejidos blandosPulmónHueso


• Algunas sustancias químicas (por ejemplo, los in-secticidas organoclorados como el DDT, ciertos her-bicidas y diversos hidrocarburos poliaromáticos[PAH, por sus siglas en inglés] como el benzopireno)aumentan la cantidad y actividad de las enzimasmicrosómicas. Como resultado, estos inductores quí-micos incrementan su propio metabolismo, lo cualpodría ser protector si dicho metabolismo fueradestoxificante, pero podría ser perjudicial si el meta-bolismo aumentara la toxicidad (por ejemplo, el in-cremento de toxicidad del tetracloruro de carbonoque sigue a la inducción enzimática por el DDT).

• Algunas sustancias químicas (por ejemplo, los in-secticidas organofosfatados, el tetracloruro de car-bono, el ozono y el monóxido de carbono) inhibenlas enzimas microsómicas. Esta inhibición puede darlugar a la persistencia de alguna sustancia que, encondiciones normales, se metabolizaría.

Excreción

Las sustancias pueden salir del cuerpo o excretarse dediferentes maneras. Las cantidades reducidas de sustanciasse pueden eliminar mediante las secreciones de sudor,lágrimas, saliva y leche; sin embargo, así como la piel esuna vía insignificante de absorción, las mencionadassecreciones constituyen vías menores para la excreción desustancias tóxicas.

Una vía algo más significativa son los pulmones, queconstituyen la vía principal de eliminación para las sustanciasque se encuentran en forma gaseosa a la temperatura delcuerpo. El tetracloruro de carbono, incluso cuando se ingiereen forma líquida, se puede excretar parcialmente por lospulmones bajo la forma de vapor.

Como se mencionó anteriormente, el hígado se encuentraen primera línea en la eliminación de las sustancias tóxicasporque procesa toda la sangre que proviene directamentedel intestino delgado. Los tóxicos se pueden secretar en labilis dentro del intestino delgado para eliminarse en lasheces. Esta es la vía primaria de excreción para muchosmetales traza como el cadmio, el mercurio y el plomo, ypara ciertas moléculas grandes, como los plaguicidas.


Los riñones son los órganos principales en la remoción delas sustancias tóxicas del torrente sanguíneo. El procesocomprende la filtración, la difusión y la secreción activa, aligual que con el procesamiento de los productos finales delmetabolismo. Como hemos visto, generalmente la biotrans-formación convierte los tóxicos en sustancias más solublesen agua, las cuales no tienden a reabsorberse y son másfácilmente excretables por los riñones.

Clasificación de los contaminantestóxicos del aire según su tipoquímico

En la lección 2, aprendimos cómo diferenciar loscontaminantes tóxicos del aire por sus efectos adversos,que van desde la irritación hasta la mutación. Esta secciónpresenta un esquema de clasificación basado en el tipoquímico.

Respecto a las sustancias que originan efectos adversos enla salud, es importante recordar que una sustancia químicano tiene que estar en forma gaseosa para originar unproblema de salud como un contaminante tóxico del aire.Las partículas sólidas pequeñas, las neblinas y los vaporespueden ser fácilmente absorbidos a través del tractorespiratorio o aparato digestivo.

En general, todos los compuestos orgánicos de nitrógeno,azufre, fósforo y los halógenos (excepto los fluorocarburos)son potencialmente tóxicos para los seres humanos. Mu-chos compuestos inorgánicos de estas sustancias químicastambién pueden ser tóxicos. Asimismo, los metales pesadosson tóxicos virtualmente en cualquier forma inhalable. Delos metales, solo el mercurio y el selenio ocurren en con-centraciones cuantificables como gases, pero muchos pro-cesos industriales liberan en el aire diversos metalesparticulados.

Los riñones son los órganosprincipales para la remoción delas sustancias tóxicas de lasangre.

10. ¿Cierto o falso? Un lugar de almacenamiento para una sustancia química no puedeser una zona de acción tóxica para ella.

11. El órgano principal de la biotransformación es __________.

12. La mayoría de sustancias tóxicas es removida del torrente sanguíneo por __________.


El cuadro 3-2 presenta diversas categorías químicas paralas sustancias tóxicas del aire. Obviamente, no es una listaexhaustiva pero sí identifica y clasifica muchas de lassustancias químicas más tóxicas. Debe notarse que lascategorías presentadas no necesariamente se excluyenmutuamente. El tetracloruro de carbono, por ejemplo, esun compuesto orgánico y también un compuesto de halógeno.

En la lección 2 revisamos los efectos adversos en la saludque estas sustancias tóxicas pueden originar. En la lección6, estudiaremos más acerca de las fuentes características deestas sustancias químicas.

Cuadro 3-2. Clasificación química de las sustancias tóxicas del aire

Las partículas sólidas pequeñas,las neblinas y vapores, así comolos gases, pueden inhalarse yoriginar efectos tóxicos.

Categoría Ejemplos

Metales pesados y sus compuestos Arsénico, berilio, cadmio, plomo, mercurio, níquel,selenio, óxido de zinc

Minerales de silicato Asbesto

Compuestos de halógeno Dioxinas, ácido clorhídrico, fluoruro de hidrógeno,fosgeno, cloruro de vinilo, tetracloruro de carbono

Compuestos de nitrógeno Aminas, amoniaco, cianuro, nitratos, óxido nítrico,nitritos, urea

Compuestos orgánicos Aldehídos (por ejemplo, acroleína, formaldehído)Alcoholes alifáticos (por ejemplo, alcohol etílico,metanol)Hidrocarburos aromáticos (por ejemplo, benceno)Disulfuro de carbonoHidrocarburos alifáticos clorados (por ejemplo,tetracloruro de carbono y cloroformo)GlicolesCompuestos de fósforo orgánico (por ejemplo, variosplaguicidas)

Compuestos de azufre Disulfuro de carbono, sulfuro de hidrógeno,mercaptanos, sulfatos, sulfitos, ácido sulfúrico

Compuestos radiactivos Actinios (por ejemplo, plutonio y uranio)Elementos de tierra alcalina (por ejemplo, radio yestroncio)YodoLantánidos (por ejemplo, cerio)Radón y sus productos radiactivos sólidos (radondaughters)Tritio


13. ¿Cierto o falso? En general, los halógenos sonpeligrosos para los seres humanos expuestos a ellos.

Respuestas a las preguntas de autoevaluación

1. La piel, los ojos, la inhalación, la ingesta.

2. a

3. b

4. Falso.

5. b

6. c

7. a

8. Los pulmones o las vías respiratorias; los intestinoso el aparato digestivo.

9. En el aparato digestivo.

10. Falso.

11. El hígado.

12. Los riñones.

13. Cierto.

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