Medición de tóxicos en los organismos.

Medición de tóxicos en los organismos.

Si se desea cuantificar el efecto de los tóxicos ambientales en la salud necesitamos estimar la cantidad de tóxico que entró al organismo, estudiar sus transformaciones y sus concentraciones.

Los daños dependen de la concentración y del tiempo de las sustancias tóxicas en los tejidos.

Podemos estimar la concentración tóxica en los medios corporales mediante muestreos biológicos o usando marcadores biológicos.

La dosimetría interna o muestreo biológico es la medición cuantitativa de la concentración del tóxico en el medio corporal del organismo.

En el estudio del muestreo biológico seleccionamos el medio biológico que se va a muestrear, considerando la especie que se analizará y el tiempo tomado en su realización.

Facilidad de muestreo

Se deberá analizar los objetos de los cuales se puedan obtener muestras más fácilmente, dañando lo menos posible al organismo.

Metabolismo.

Según las propiedades fisicoquímicas y biológicas del tóxico se transportará este a diferente velocidad hacia los órganos, específicamente en cada órgano a los que invadió. El compuesto puede invadir músculos, huesos, grasa, pelo, uñas, sangre y en las diversas secreciones del organismo.

Exposición Si la exposición es continua no importa mucho el tiempo transcurrido porque la concentración del tóxico será constante. En el supuesto de exposición intermitente el tiempo trascurrido desde la exposición si es muy importante porque la concentración del compuesto puede variar con el tiempo. Al principio la concentración se incrementa, pero después comienza a disminuir debido a los procesos de desintoxicación del organismo.

Los medios más corrientemente analizados son la orina, el cabello y la sangre. Elegiremos el medio  más ventajoso en cada caso.

 Los muestreos son fáciles y poco invasivos.

 Los cambios y composición de la orina se corregirán sobre la base de la concentración de diversos factores que incidan sobre ella.

La sangre debería estar en equilibrio con todos los órganos del cuerpo por lo tanto es el medio que mejor refleja la exposición de los diferentes órganos ante una exposición tóxica.

Según sea la distribución del tóxico entre plasma y células puede variar con el periodo de exposición y el tiempo transcurrido desde que sucedió. También influyen las propiedades fisicoquímicas del compuesto, liposolubles en las células y compuestos ionizados en el plasma, pudiéndose encontrar libres o asociados a proteínas y otros compuestos.

La sangre requiere de conocimientos especializados, cuidando de no contaminar la muestra con agujas o recipientes y otros requisitos.

Se pueden estimar pocas sustancias en el análisis del cabello. Se contamina fácilmente con sustancias externas como partículas aéreas, agua, cosméticos, etc. No se pueden evaluar exposiciones recientes dadas la lentitud de crecimiento del cabello. Sólo en una fase de crecimiento se incorporan los xenobióticos estimándose que el crecimiento en esa fase es de 0,40 mm día. Con esta información se puede reconstruir la exposición pasada por períodos prolongados.

Otros medios biológicos susceptibles de muestreo son el aire, saliva, sudor, lágrimas, leche materna, células de la piel…

Marcadores biológicos

Son utilizados para identificar individuos susceptibles a daños en una población, según predisposición. Debido a que tienen disminuidas su capacidad de desintoxicación, de reparación y excreción de daños.

Estas manifestaciones tempranas de enfermedades serían el último paso hasta que se produzca la enfermedad provocada por la exposición.

A menudo representan variaciones genéticas y estados avanzados del proceso de daño.

Es necesario validar la relación entre el grado de valencia entre biomarcador y la exposición, así se demostrará la utilidad y necesidad del biomarcador. Indican al investigador qué el daño se ha producido y es necesario intervenir, aunque no se pueda identificar el tóxico que produjo el daño.

Los marcadores biológicos son los cambios medibles fisiológicos, morfológicos, bioquímicos, asociados a una exposición tóxica.

La colinesterasa baja es un marcador de exposición a plaguicidas organofosforados.

Se utilizan los biomarcadores para detectar los estados de un proceso patológico, determinar las consecuencias de una exposición, detectar la presencia de una exposición, identificar a los individuos sensibles a la misma en una población, decidir la forma de intervenir a nivel individual y ambiental.

En la rutina de un proceso de muestreo se considerará la dificultad del muestreo, formación y estabilidad del biomarcador y sensibilidad y especificidad del biomarcador, así como la facilidad para obtener muestras lo menos  invasivamente posible.

Indicación de entrada del tóxico al organismo. Proporcionan información cuantitativa de exposición y demuestran la entrada de tóxicos al organismo, como resultado de la dosimetría interna que indican la concentración de xenobióticos y metabolitos en el compuesto biológico.

Indicación de daños en el organismo producido por la entrada de tóxicos. Son compuestos de sumación que forman el tóxico bioactivados, con ácidos nucleicos y proteínas. Si se encuentran adiciones de adn en el compuesto indican que el tóxico ha llegado a su blanco, que ha reaccionado y se ha producido una lesión que podrá ser curada o producir una secuela permanente.

Es difícil medir su concentración dada la corta vida media de los productos de bioactivación.

Se pueden obtener fácilmente de la sangre, la hemoglobina y la albúmina.

Intoxicación. Daño en la célula. Muerte celular.

Las sustancias tóxicas tienen capacidad intrínseca de producir daños en la célula. La evaluación del peligro es esencial para la corrección de los efectos dañinos sobre ella; evitando que la respuesta tóxica produzca una alteración celular permanente y modifique su homeostasis que produciría su cambio morfológico o muerte.

La célula normal cambia respondiendo a estímulos y cambios funcionales, manteniendo su función y estructura fisiológica homeostática. Puede adaptarse, respondiendo a estímulos externos y llegar a un nuevo estado. Pero si este cambio supera sus límites de capacidad se producirá un daño o su muerte. Algunos daños son reversibles, pero sí el estímulo es prolongado y severo no habrá reversión posible. Ya sea la causa del daño biológica, física, química o de otra naturaleza.

La célula se defiende contra estas agresiones externas con la presencia de antioxidantes, aceptando un electrón para formar intermediarios estables, por ejemplo el ascorbato y el tocoferol. Otros mecanismos de defensa son las enzimas protectoras, destoxificantes de radicales oxigenados y del peróxido de hidrógeno.

Los radicales libres  neutros pueden unirse a biomoléculas y alterar su función o producir una mutación si se unen al ADN.

En las lesiones por inflamación, envejecimiento, isquemia, radiación, químicos, puede implicar daños producidos por radicales libres.

Lesiones celulares reversibles:

Inflamación con mitocondrias normales.

Disminución de la actividad mitocondrial.

Membrana con un incremento de permeabilidad.

Disminución de la actividad de la membrana.

Compensación de la pérdida de ATP con aumento de la velocidad de la glicólisis

Pérdida de control de volumen celular (inflamación aguda).

Pérdida de ATP

Disminución de la actividad ATP-asa en la membrana.

Disminución de ribosomas retículo endoplásmico.

Lesiones celulares irreversibles:

Destrucción de cromatina. (Cariólisis)

Fragmentación nuclear. (Carirrexis)

Digestión enzimática del núcleo y del citoplasma.

Destrucción y fuga de compuestos intracelulares y entrada de moléculas extracelulares.

Agregación de cromatina, condensación nuclear. (Picnosis)

Eosinofilia con rotura de lisozomas.

Crecimiento de lisozomas.

Daño severo de la membrana celular.

Activación de las proteasas y fosfatasas por entrada de calcio.

Vacuolización mitocondrial.

Muerte celular por apoptosis y necrosis.

La apoptosis es una degeneración celular natural inducida por condiciones patológicas, con implicaciones en enfermedades y lesiones químicas producidas, probablemente, por glucocorticoides, tcdd, …, Y enfermedades como el sida, isquemia, linfoma folicular, esclerosis lateral amiotrófica … Sin ruptura ni derrame celular. Con condensación, núcleo creciente, cuerpos apópticos, con ninguna imnunorrespuesta

En la necrosis si hay ruptura y derrame celular con inflamación y destrucción de las mismas. Con inflamación aguda, degeneración, ruptura, Carirrexis, Picnosis, Cariólisis.

Neoplasias ambientales

Durante toda su vida y todos los días del año el cuerpo está rodeado de sustancias potencialmente peligrosas, químicas, radiaciones…, y algunas de ellas relacionadas con el desarrollo de tumores y otras formaciones preocupantes. Puede haber exposiciones a sustancias cancerígenas ambientales, debido a malos hábitos personales, alimentación, sobreexposición solar, tabaco. Y otras como sustancias químicas, radiaciones, infecciones, etc.

Según la teoría de la mutación somática del cáncer, que indica que los daños del genoma productor de mutaciones son la base para el desarrollo del mismo, evidencia experimentalmente que esto es así porque: muchos cánceres contienen anormalidades en el cromosoma. Muchos son mutágenos. Reaccionan químicamente con el ADN. Hay mayor predisposición a padecer cáncer en individuos con deficiencias en la reparación del ADN. Gran cantidad de cánceres tienen oncogenes activados. Muchos cánceres tienen genes supresores tumorales inactivados. Requiere de varias fases para la formación de la carcinogénesis: iniciación daños genéticos (dimetilbenzantranceno, benzopireno, uretano…) + reproducción (forbol…) + progresión a otras características fenotípicas, con cambios irreversibles y malignización.

Factores que influyen en la afectación tóxica

Porestudios epidemiológicos sabemos que la situación geográfica influye en algunos tipos de cáncer (cáncer de estomago en Japón, cáncer de mama en estados unidos, cáncer de hígado en poblaciones africanas, residentes en estados unidos). Parece ser que influenciados por la dieta, y otros factores químicos y adaptativos.

La ocupación también es un factor muy importante en la generación de estas formaciones malignas. La industria del asbesto está relacionada con la formación de Mesotieloma en los trabajadores de la construcción. El benceno está relacionado con la leucemia en los trabajadores de la industria del cemento. La betanaftalina guarda relación con la formación del cáncer de vejiga en los trabajadores de la industria de los colorantes. El níquel y el cromo están involucrados con la aparición de cáncer en el aparato respiratorio en los operarios que trabajan con cromadoras. El arsénico influye en la formación cancerígena del hígado, piel y pulmón de los trabajadores de la industria química y minera. El cáncer de hígado está relacionado con el vinilo en los trabajadores del plástico.

Las interacciones entre diferentes productos químicos también pueden producir un incremento a la predisposición oncogénica, por efectos potenciantes, antagónicos, sinérgicos, acumulativos. Por desplazamientos de sustancias, con incremento de su concentración. Modificaciones del pH de la orina, modificando las excreciones de ácidos y bases y alterando el transporte renal. Alteraciones en la biotransformación de unas sustancias en otras. Inhibiciones de la biotransformación. Exposiciones reiteradas a un mismo o a varios agentes, pudiéndose presentar sensibilidad química múltiple.

Factores que influyen en el organismo receptor pueden estar incrementados por el sexo, características individuales, diferentes cepas, especie y otras características fisiológicas como la edad, el estado nutricional, el embarazo, hormonal, alteraciones metabólicas, alteraciones vitamínicas y enzimática, obesidad y el estado general de la salud con afectaciones renales, hepáticas, pulmonares y cardíacas. La herencia en la predisposición a padecer cáncer está en continua discusión.

Eliomario

Bibliografía