introducción a la toxicologia - Universidad Autónoma de Madrid

Toxicología alimentaria
Diplomatura de Nutrición humana y dietética
Curso 2010-2011
INTRODUCCIÓN A LA TOXICOLOGIA
Dr. Jesús Miguel Hernández-Guijo
Dpto. Farmacología y Terapéutica
Facultad de Medicina
Universidad Autónoma de Madrid
Etimología: “Ciencia que estudia los venenos”
Definición actual de Toxicología: Ciencia que estudia las sustancias químicas y
los agentes físicos en cuanto son capaces de producir alteraciones patológicas a
los seres vivos, a la par que estudia los mecanismos de producción de tales
alteraciones y los medios para contrarrestarlas, así como los procedimientos para
detectar, identificar y determinar tales agentes y valorar su grado de toxicidad.
Concepto actual de tóxico: Sustancia que puede producir algún efecto nocivo
sobre un ser vivo, alterando sus equilibrios vitales.
Aunque también las sustancias que son constituyentes de nuestro organismo
pueden ser tóxicas a concentraciones superiores a las fisiológicas, solemos
referirnos a los tóxicos como xenobióticos o compuestos extraños que proceden
del exterior.
Cualquier sustancia, ya sea endógena o exógena (xenobiótico) puede actuar como
tóxico. Todo depende de la condición del sujeto, dosis, ambiente, etc (Paracelso,
siglo XVI: “Todo depende de la dosis”)
Veneno: ese mismo agente cuando su empleo es intencionado.
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Importancia del estudio de la Toxicología
Es de las pocas ciencias que estudia a la vez aspectos básicos y aplicados
HISTORIA
Prehistoria: Existía la Toxicología en cuanto que los hombres usaban venenos
de plantas y animales para la caza, la guerra, el asesinato.
Primera referencia escrita: Papiro de Ebers (año 1500 a de C), referencia
a venenos tan conocidos como la cicuta, el opio, metales como el plomo, cobre,
antimonio y alcaloides como la belladona y la digital.
Grecia antigua: los venenos eran un modo de ejecución del estado (la cicuta de
Sócrates, 399 a de C).
Renacimiento italiano: Los Borgia.
La toxicología moderna, como hoy se entiende, comenzó hacia 1850 con la
explosión de la ciencia, el desarrollo de anestésicos, desinfectantes y otras
sustancias químicas y se ha desarrollado de manera exponencial en los últimos 3050 años.
Tres principales áreas:
Descriptiva: Trata de los ensayos de toxicidad que proporcionan información
para evaluar riesgos.
Mecanística: Identificación y conocimiento de los mecanismos moleculares por los
que un tóxico ejerce su acción sobre un organismo vivo.
Muy importante en toxicología aplicada. Por ej. Conocer el mecanismo de acción de un
tóxico nos puede informar de si tendrá un efecto relevante en el hombre o solo en animales,
o viceversa. También muy útil para el diseño de nuevos fármacos o de alternativas
terapéuticas.
Regulatoria: Decide si una sustancia posee un riesgo lo suficientemente bajo
para permitir su uso o comercialización.
En cada pais existe la correspondiente Agencia Regulatoria (FDA en USA, EMEA
en Europa),
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Otras especialidades de la Toxicología
Toxicología forense: Aspectos médico-legales del uso de los tóxicos
dañinos en el hombre o animales.
Toxicología clínica: Enfermedades causadas por o
relacionadas con sustancias tóxicas.
Toxicología Ambiental: Impacto que los contaminantes químicos
del medio ambiente causan en los organismos
vivos.
Ecotoxicología: Un área de la anterior que trata específicamente del impacto causado
por los tóxicos sobre la dinámica de poblaciones en un ecosistema determinado.
Toxicología alimentaria: Estudia la naturaleza, las fuentes y la formación
de sustancias tóxicas en los alimentos. Varias áreas de estudio:
tóxicos endógenos, tóxicos exógenos, bebidas alcohólicas, alergias alimentarias.
Principales contribuciones de la toxicología hoy día:
· - Estudiar mecanismos de acción y exposición a agentes que causan
enfermedades crónicas.
·- Identificación y cuantificación de peligro por la exposición a sustancias
químicas presentes en agua, alimentos, medicamentos.
- Contribución al descubrimiento de nuevos medicamentos y plaguicidas.
- Estudio de la Toxicología molecular.
- - Efectos de los tóxicos sobre la flora y la fauna, etc
A pesar de todo esto, de vez en cuando se producen intoxicaciones masivas
que afectan a gran número de individuos. Conviene que las tengamos en
cuenta, para no cometer de nuevo los errores que las originaron.
Repasaremos algunas de las mas importantes:
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Breve reseña de los más importantes desastres tóxicos:
Desastres tóxicos humanos
1929: EEUU. “Parálisis de la ginebra” 20000 personas afectadas. Agente: tricresilO-fosfato usado para la preparación de jengibre.
1937: EEUU. Elixir de sulfamida en dietilenglicol al 10% para el tratamiento de la
faringitis, sin ensayos de seguridad. Murieron 107 personas. Promulgación de
la “Food, Drug and Cosmetic Act”
1953: Japón. “Enfermedad de Minamata” 1200 personas
afectadas.
Agente: metilmercurio procedente de efluvios industriales
acumulado en peces.
1956: Iraq y Pakistán. Intoxicaciones masivas por el consumo de harinas procedentes
de granos tratados con conservantes (etilmercurio, acetato de mercurio).
1960: Holanda. “Enfermedad de la mantequilla”. 16250 casos de intoxicaciones por el
uso de un emulsionante (ester del ac. maléico y la glicerina) empleado en su
fabricación.
Breve reseña de los más importantes desastres tóxicos:
1961: Alemania y otros paises europeos. 10000 niños nacidos con focomelias
(malformaciones en las extremidades) por el uso de talidomida (hipnótico y
tranquilizante) por gestantes (entre las semanas 3 a 6).
Introducción en la legislación de estudios teratológicos de los
medicamentos en animales.
1970-80: Costa Rica. 1500 trabajadores de plantaciones de bananas afectados de
infertilidad permanente tras utilizar un nematocida (DBCP)
1976: Italia (comarca de Seveso). Más de 5000 personas afectadas por un escape de
tetraclorodibenzo-p- dioxina de una fábrica de productos farmacéuticos.
Se autorizó la provocación de abortos (posible teratogénesis).
1978: España. Unas 200 intoxicaciones en Extremadura por la adición de arseniato
sódico en lugar de citrato sódico a un vino para controlar la acidez.
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Breve reseña de los más importantes desastres tóxicos:
1980: Buenos Aires (Argentina). Varios casos de acrodinia entre lactantes
(7000-10000) expuestos a fenilmercurio utilizado como antifúngico en
una lavandería de pañales.
1981: España. “Síndrome del aceite tóxico” Más de 24000 casos
(unos 580 mortales) de intoxicación por aceite de colza
desnaturalizado con anilina que estaba destinado a usos
industriales.
1984: India. “Tragedia de Bhopal”. Escape de metilisocianato (gas
violentamente irritante que por hidrólisis genera ion CN-) de
una fábrica de agroquímicos que afectó a 20000 personas
(2000 muertos).
1992: Alicante (España). Neumonía desarrollada por 116 trabajadores de una
empresa textil por un producto plástico introducido en la pintura que
empleaban para la estampación de tejidos.
Breve reseña de los más importantes desastres tóxicos:
Desastres ecotóxicos
1986: España. Reserva Biológica de Doñana. Muerte de más de 20000 aves acuáticas
por insecticidas.
1986: Suiza. Incendio de una fábrica de plaguicidas de Basilea y llegada al río Rhin de
productos arrastrados por la lluvia, con la práctica eliminación de la vida
animal y vegetal de una parte del río.
1986: Rusia. Accidente en planta nuclear en Chernobyl.
Afectó a parte de Europa.
1998: España. Reserva Biológica de Doñana. Vertido de cinco
millones de m3 de lodos tóxicos al romperse el
muro de contención de la laguna de desechos
de la mina Apirsa (Boliden) en Aznalcollar.
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La intoxicación y sus clases
Según el grado de afectación del individuo:
•Leve
•Moderada
•Severa
Atendiendo al tiempo:
•Aguda: Grave, generalmente una administración única.
•Crónica: Por absorción repetida de un tóxico
•Recidivante
Aunque también las sustancias que son constituyentes de nuestro
organismo pueden ser tóxicas a concentraciones superiores a las
fisiológicas, solemos referirnos a los tóxicos como xenobióticos o
compuestos extraños que proceden del exterior.
Evaluación de la toxicidad
Dosis letal (DL):
Dosis precisa para producir la muerte tras una sola absorción, es decir,
originar una intoxicación aguda letal. Se calcula por experimentación con
animales.
•DL mínima: que mata a un solo individuo
•DL- 50: media letal para el 50%
•DL- 100: que mata a todos los individuos
Otros
parámetros
de
evaluación:
•Coeficiente de acción tóxica aguda
•Coeficiente de acción tóxica crónica
•Potencial de toxicidad (pT)
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Evaluación de la toxicidad
Coeficiente de acción tóxica aguda: Cociente entre la DL50 y la dosis umbral (DU)
o más baja que, tras una absorción única, causa modificaciones en los indicadores
biológicos, rebasando las capacidades fisiológicas de adaptación al tóxico.
Coeficiente de acción tóxica aguda = DL50 / DU
Coeficiente de acción tóxica crónica: Cociente entre la dosis umbral para una sola
exposición y la dosis umbral que causa efectos nocivos como consecuencia de una
absorción crónica.
Coeficiente de acción tóxica crónica = DU (1 exposición) / DU (exp. crónica)
Potencial de toxicidad (pT)
Este parámetro nos proporciona otra posibilidad para evaluar la toxicidad de una
sustancia T. Lo definimos como “el negativo del logarítmo en base 10 de la dosis
de una sustancia expresada en mol/Kg que produce un determinado efecto”
pT = -log T
Clasificación de sustancias por su toxicidad
Clase de sustancia
Coeficientes de acción tóxica
Aguda
1.
Sumamente tóxica
Crónica
<6
>10
2. Muy tóxica
<18
>5
3. Moderadamente tóxica
<50
>2,5
4. Ligeramente tóxica
>50
<2,5
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Efecto. Relación dosis-efecto
Efecto
Es la manifestación de la acción de una sustancia que modifica algún mecanismo
bioquímico o función fisiológica. Va ligado a dosis y a tiempo. Frecuentemente se
considera la relación dosis-efecto que puede ser de dos tipos:
Cuántica: Responde a la ley del “todo o nada”.
Ante una dosis determinada, el individuo
presenta el máximo efecto o no experimenta nada.
Gradual: El efecto es función de la dosis.
(Representación gráfica: hipérbola, sigmoide).
Efecto
Efecto
Representación de la relación dosis-efecto
Dosis
Dmax
Dosis
Respuesta (nº animales)
Parabólica
Sigmoidea
Mueren
Sobreviven
Log DL50
Log dosis
Logarítmica
Si hacemos la representación logarítmica
(efecto vs log de la dosis) tendremos una linea.
(Cuanto más vertical sea la línea más tóxica será la
sustancia).
Cálculo gráfico de la DL50: Respuesta (nº
animales) vs log dosis. Una línea representará los
que mueren y otra los que sobreviven. En el punto
de intersección tendremos la DL50
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% individuos
Representación de la relación dosis-efectode una sustancia
Curva de Gauss (frecuencia de individuos):
Al representar el nº de individuos que
muestran el mismo efecto frente a una dosis
se tiene una curva de Gauss.
Resistentes
Sensibles
% individuos
Dosis
Curva de respuesta acumulada (el término
respuesta se aplica al % de población en que
se manifiesta un efecto).
Dosis
Conceptos de potencia y eficacia
A
B
Efecto
C
Dosis
Potencia: Rango de dosis dentro del cual una sustancia produce respuestas crecientes.
Eficacia: Capacidad intrínseca de una sustancia para producir un efecto determinado.
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Factores que influyen en el efecto tóxico de una sustancia
-Via de administración
Inhalación, ingestión, a través de la piel, etc
Por ej. Un agente que se detoxifique en el hígado será menos tóxico
si se administra por vía oral (vía portal) que por inhalación
(circulación sistémica).
La exposición “ocupacional” a tóxicos suele ser fundamentalmente por inhalación o a
través de la piel.
La accidental (o suicidio), por via oral.
- Duración y frecuencia de la exposición
Atendiendo a estos factores podemos considerar:
- Exposición aguda: una exposición durante menos de 24 h
- Exposición subaguda: exposición repetida durante 1 mes o menos.
- Exposición subcrónica: exposición repetida durante 1 a 3 meses.
- Exposición crónica: exposición repetida durante más de 3 meses.
Tipos
de efectos
tóxicos
Inmediatos: Se desarrollan rápidamente tras una sola administración.
o
Retardados: Ocurren tras un lapso de tiempo.
La mayoría de las sustancias producen efectos inmediatos. Los efectos carcinogénicos
se suelen manifestar después de 20 o 30 años de la exposición inicial.
Locales: Se producen en el órgano de contacto con el tóxico (ingestión o inhalación de
sustancias caústicas o irritantes)
o
Sistémicos, cuando se produce absorción y distribución del tóxico a un punto distante
(la mayoría). La mayoría de los tóxicos que producen toxicidad sistémica no producen el
mismo efecto sobre todos los órganos. Aquellos en donde se produce la mayor
toxicidad se llaman órganos “diana”.
Reversibles o irreversibles: Si el órgano “diana” de un tóxico tiene capacidad de
regeneración (el higado, por ej.) el efecto será más reversible que en el caso opuesto
(SNC). Los efectos carcinogénicos suelen ser irreversibles.
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Etiología de las intoxicaciones
Cuando se produce una intoxicación, es importante conocer su origen o motivación (su causa).
Dos grupos principales:
1.Intoxicaciones accidentales
Intoxicaciones ambientales.- Se producen como consecuencia de la contaminación ambiental
(aire, aguas, alimentos). Se presentan en forma epidémica cuando se producen descargas de
productos químicos al ambiente (gases irritantes: lluvia ácida, puentes, edificios, monumentos
dañados) (motores de explosión: óxido de plomo); plaguicidas; vertidos industriales, etc.
·Intoxicaciones profesionales.- Una forma de ambientales, en general, aunque se dan también
por mala higiene de operarios que no se lavan las manos antes de comer o fumar en el trabajo.
Químicos, ingenieros, anestesistas, radiólogos, etc
·Intoxicaciones medicamentosas.- Por errores en la dosificación, interacciones, intolerancias.
· Intoxicaciones alimentarias.- Por alimentos naturales tóxicos (setas, peces o moluscos en
ciertas épocas). Por alimentos envasados que absorben sustancias tóxicas de los envases. Por
contaminaciones microbianas.
Intoxicaciones domésticas.- Las más frecuentes en niños y ancianos sobre todo. Por confundir
bebidas con productos de limpieza; abuso de medicamentos, etc.
•
•
•
2. Intoxicaciones voluntarias
Uso de sustancias químicas como agentes de suicidio.
Con fines de placer o evasión o como dopaje.
Con fines afrodisíacos
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