Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana
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Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a compuestos químicos industriales: Arsénico V. Foà, A. Colombi, M. Maroni y M. Buratti SERIE EINES DE SALUT I TREBALL TÍTULOS PUBLICADOS 1. Normativa básica sobre los Servicios Médicos de Empresa, 1.ª Ed., 1991; 2.ª Ed., 1993. 2. Sida y puesto de trabajo, 1.ª Ed., 1991: 2.ª Ed., 1992: 3.ª Ed., 1993. 3. Orientaciones básicas de enfermedades profesionales (I). 1.ª Ed., 1992: 2.ª Ed., 1994. 4. Orientaciones básicas de enfermedades profesionales (II). 1.ª Ed., 1992. 2.ª Ed., 1994. 5. Control biológico humano de una serie de compuestos químicos industriales. Benceno (EUR 8476 EN) 6. Control biológico humano de una serie de compuestos químicos industriales: Cadmio (EUR 8476 EN). 7. Control biológico humano de una serie de compuestos químicos industriales: Disolventes Hidrocarburos Clorados (EUR 8476 EN). 8. Control biológico humano de una serie de compuestos químicos industriales: Plomo (EUR 8476 EN). 9. Control biológico humano de una serie de compuestos químicos industriales: Manganeso (EUR 8476 EN). 10. Control biológico humano de una serie de compuestos químicos industriales: Titanio (EUR 8476 EN) 11. Control biológico humano de una serie de compuestos químicos industriales: Tolueno (EUR 8476 EN). 12. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales. Acrilonitrillo (EUR 8476 EN) 13. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Aluminio (EUR 8903 EN). 14. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Cromo (EUR 8903 EN). 15. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Cobre (EUR 8903 EN). 16. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Estireno (EUR 8903 EN). 17. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Xileno (EUR 8908 EN). 18. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Zinc (EUR 8903 EN) 19. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Compuesto alquílicos de plomo (EUR 10704 EN). 20. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Dimetilformamida (EUR 10704 EN). 21. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Mercurio (EUR 10704 EN) 22. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Plaguicidas organofosforados (EUR 10704 EN) 23. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Aldrin y Dieldrin (EUR 11135 EN). 24. Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Arsénico (EUR 11185 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales Arsénico Título original de la obra completa: Biological indicators for the assessment of human exposure to industrial chemicals EUR 11135 EN Autores: V. Foà, A. Colombi, M. Maroni y M. Buratti Junta editorial: L. Alessio, A. Berlin, R. Roi M. Boni Comandatario: Comisiones de las Comunidades Europeas Editores: Oficina de Publiaciones Oficiales de las Comunidades Europeas ESCS-EEC-EAEC, Bruselas Luxemburgo, 1987 ADVERTENCIA: Ni la Comisión de las Comunidades Europeas, ni ninguna persona que actúe en nombre de la Comisión, se responsabiliza del uso que pueda hacerse de esta información Edción en castellano Generalitat Valenciana Conselleria de Sanitat i Consum Direcció General de la Salut Pública Depósito Legal: Edicions Vicent Llorens Imprime: Signo Gráfico, S.L. Diseño Gráfico: Antonio Solaz Indice Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Arsénico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Propiedades químicas y físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Exposición humana a arsénico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Metabolismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Absorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Biotransformación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Excreción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 Efectos en los humanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 Intoxicación aguda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 Intoxicación crónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 Indicadores biológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42 Indicadores de dosis interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42 Indicadores de efectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 Métodos para determinar al As en los especímenes biológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 Investigaciones necesarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Presentación Tras la traducción de la obra Control biológico de una serie de compuestos químicos industriales, y continuando con la difusión de materiales de apoyo a los profesionales de la prevención en el medio laboral, la Conselleria de Sanitat i Consum de la Generalitat Valenciana, a través de la Direcció General de Salut Pública, edita Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales, traducción de la obra en inglés Biological indicators for the assessment of human exposure to industrial chemicals (EUR 11135 EN) publicada por la Oficina para las Publicaciones Oficiales de las Comunidades Europeas. Como en el caso anterior, la obra se ha dividido en folletos, correspondientes cada uno de ellos a un capítulo del trabajo original. 8 Resumen La exposición humana a arsénico puede tener lugar a partir de fuentes naturales o laborales (p.e. fundiciones de vidrio e industria de plaguicidas). El As inorgánico y sus compuestos pueden absorberse en el organismo humano por ingestión, inhalación y vía dérmica. No se conoce completamente el metabolismo del As. El arsénico inorgánico puede biotransformarse y eliminarse de varias formas, como por ejemplo, arsenito, arsenato, ácido monometilarsónico y ácido dimetilarsínico. El marisco es extraordinariamente rico en arsenobetaina, una forma peculiar del As orgánico. El arsénico procedente del marisco no forma parte del contenido de arsénico inorgánico del organismo, y su toxicidad es remarcadamente más baja que el As inorgánico. Aunque cantidades muy pequeñas de ciertos compuestos de As pueden tener efectos beneficiosos para la salud, los compuestos arsenicales se les considera generalmente como tóxicos muy potentes. Sin embargo, la toxicidad aguda varía mucho entre los compuestos orgánicos e inorgánicos, dependiendo de su estado de oxidación y solubilidad en el medio biológico. La intoxicación crónica por As puede ocurrir en la exposición laboral y en la ambiental. Los signos más importantes observados en los trabajadores expuestos laboralmente, son los efectos locales en las membranas mucosas del tracto respiratorio y en la piel. También puede haber implicaciones del sistema nervioso y circulatorio y el hígado, así como cáncer del tracto respiratorio. Los síntomas, en la exposición crónica a arsénico por ingestión de alimentos, agua o medicamentos, son, en parte, diferentes de los observados como consecuencia de la inhalación. Síntomas abdominales vagos, lesiones dérmicas, 10 anemia, leucopenia, implicaciones vasculares, así como cáncer de piel, son los que dominan el cuadro clínico. La determinación de la concentración de As total en orina ha sido el análisis más ampliamente utilizado para controlar la exposición humana a As, existiendo en general una buena correlación entre el nivel de exposición y la excreción urinaria. Sin embargo, la concentración total de arsénico en orina puede dar lugar a error en la estimación de la absorción de As inorgánico, ya que aún con una única comida de pescado, u otros productos del mar, se produce una excreción fuerte de arsénico durante varios días. El arsénico inorgánico y sus metabolitos, pueden diferenciarse y cuantificarse de las otras formas de As orgánico en la orina, por separación cromatográfica de intercambio iónico acoplada con espectrofotometría de absorción atómica. El As total en sangre es un indicador que refleja principalmente la exposición reciente y, como la excreción urinaria, está influido por el consumo de productos del mar. La información existente no es suficiente para establecer una relación entre la intensidad de la exposición a As y su concentración en sangre, ni para valorar la validez de la determinación de metabolitos en sangre. Abreviaturas As-i AMMA ADMA As-m MTAS-i As-T arsénico inorgánico ácido monometilarsónico ácido dimetilarsínico arsénico en productos del mar metabolitos totales del arsénico inorgánico (Asi + AMMA + ADMA) arsénico total (As-i+ AMMA + ADMA + As-m) 11 Arsénico Arsénico Introducción Propiedades químicas y físicas El arsénico es un metaloide quebradizo de aspecto gris plateado, símbolo químico As, número atómico 33, peso atómico 74,92, densidad 5,73 (25.º C), punto de fusión 817.º C a 28 atm, punto de ebullición 613.º C (sublima) y tensión de vapor de 1 mmHg a 372.º C. Su presencia en la naturaleza es el isótopo estable 75As. El arsénico producido artificialmente da varios isótopos, siendo los más importantes 74As y 76As. Cuando se calienta en presencia de aire, arde formando humos blancos de trióxido de arsénico As2O3. Desde el punto de vista biológico y toxicológico, hay tres grupos principales de compuestos de arsénico: compuestos inorgánicos, compuestos orgánicos y la arsenamina, que es un gas (Tabla l). Los compuestos inorgánicos pueden tener estados de oxidación diferentes con un rango de valencias entre -3 a +5. De los muchos compuestos inorgánicos, varios son completamente solubles en agua, como p.e., tricloruro de arsénico, arsenito sódico y arsenato sádico. En las soluciones acuosas pueden ocurrir cambios en el estado de valencia dependiendo del pH de la solución, así como de la presencia de otros compuestos reductores u oxidantes. De entre los compuestos orgánicos (p.e. ácido monometilarsónico, ácido dimetilarsínico y arsenobetaina) algunos son estables en el ambiente y tienen propiedades químicas y toxicológicas diferentes de las de los compuestos inorgánicos. 13 EXPOSICIÓN HUMANA A ARSENICO Hay muchas fuentes naturales y artificiales de arsénico. En la corteza terrestre abundan un gran número de minerales conteniendo arsénico que sobrepasan los 160. Los más comunes son: piritas sulfo-arsenicales, FeAsS (As = 46%); arsenopirita, FeAs (As = 73%) y arsenosulfuros As2S3, As4,S4, (As = 60-70%). El contenido medio de As en el suelo varía de 2 a 5 mg/Kg, pero en las regiones con erupciones volcánicas recientes puede llegar hasta 20 mg/Kg. El arsénico está presente en el orden de trazas en aguas de diferente procedencia: el agua de mar contiene generalmente de 0,006 a 0,03 mg/Kg, el agua de río desde niveles no detectables hasta 0,23 mg/Kg y el agua del grifo desde prácticamente indetectable hasta 0,1 mg/Kg (pero en general inferior a 0,005 mg/Kg) (WHO, 1981). Las plantas contienen As en cantidades variables, las más ricas en este metaloide son las verduras y legumbres cultivadas en suelos tratados con compuestos arsenicales. 14 Tabla I: Compuestos inorgánicos de arsénico relacionados con la salud humana: presencia ambiental o aplicación industrial. 15 Tabla I: Compuestos inorgánicos de arsénico relacionados con la salud humana: presencia ambiental o aplicación industrial (Continuación) 16 Tabla I: Compuestos inorgánicos de arsénico relacionados con la salud humana: presencia ambiental o aplicación industrial (Continuación) 17 Tabla I: Compuestos inorgánicos de arsénico relacionados con la salud humana: presencia ambiental o aplicación industrial (Continuación) 18 El vino, procedente de uvas tratadas con insecticidas conteniendo arsénico, puede alcanzar niveles de hasta 0,5 mg/L de As, principalmente en forma trivalente. El tabaco también puede contener As proveniente de los insecticidas, principalmente como arsenato de plomo. Se han citado valores en el rango entre 12 y 42 mg de arsénico por cigarrillo de varias marcas americanas, decreciendo en los últimos 20 años a valores de 8 mg/Kg de tabaco, como consecuencia en el descenso del uso de plaguicidas arsenicales (Ishinishi et al., 1986). Desde hace muchos años en la mayoría de los países europeos está prohibido por ley el uso de los plaguicidas arsenicales. Los alimentos también contienen As en cantidades variables, con la excepción de algunas clases de pescado, crustáceos y marisco, la mayoría contienen niveles bajos de arsénico, normalmente por debajo de 0,24 mg/Kg (NAS, 1977). Las concentraciones de arsénico en los organismos marinos pueden variar entre 1 y 100 mg/Kg, dependiendo de las diferentes especies. De estos organismos se han aislado compuestos orgánicos e inorgánicos solubles en lípidos y en agua, como la arsenobetaina, un compuesto betaínico en el que el As sustituye al nitrógeno, que parece ser uno de los principales que se presentan en los compuestos arsenicales solubles en agua, que se encuentra en el pescado y crustáceos (Vahter et al., 1983; Yamauchi et al., 1986). La cantidad de arsénico ingerida diariamente por los humanos con los alimentos, depende fundamentalmente de la cantidad de productos del mar en la dieta. Se ha estimado para la población de los EE.UU. una ingesta media diaria de arsénico procedente de los alimentos en el rango de 0,01 a 0,02 mg. Para la población japonesa se han citado valores más elevados, estando en el rango entre 0,07 y 0,37 mg (WHO, 1981; Ishinishi et al.,1986). 19 El arsénico se encuentra en el organismo humano normalmente en cantidades del orden de trazas, con una estimación del contenido corporal de aproximadamente de 10-20 mg. Se desconoce la función biológica, si es que existe, de estas cantidades "normales" de As en el hombre. Las fuentes ambientales principales de la contaminación por arsénico son la incineración del carbón y la fusión de los metales (NIOSH, 1975; Sabbioni et al., 1983; Sabbioni et al., 1984). En circunstancias especiales, la exposición ambiental de fondo a arsénico puede ser considerable, citándose a veces los efectos tóxicos en los humanos procedentes de esta fuente de contaminación (Bencko et al., 1977). La producción mundial anual de arsénico y sus compuestos durante las décadas pasadas, fue alrededor de 60.000 Tm, con un descenso en la de 1970 (WHO, 1981). El arsénico se utiliza en numerosos procesos industriales: industria química, fabricación de vidrio o cristales especiales, como plaguicida y en los fármacos. También se encuentra presente en la obtención del cobre y en los minerales de oro y plomo. La exposición laboral a arsénico puede ocurrir en cualquier proceso en que se utilice. La posibilidad de exposición más grave a los humos y polvo, se da en la fusión de los minerales metálicos y en la fabricación y uso de plaguicidas conteniendo arsénico. Se ha encontrado que las concentraciones ambientales de arsénico en las industrias de fundición varía entre 0,005 y 20 mg/m3 (NIOSH, 1975). Los niveles citados en épocas anteriores, fueron mucho más elevados en relación con los límites de exposición recomendados actualmente de 0,01 mg/m3 (TWA-OSHA para el As inorgánico y sus compuestos) y de 0,2 mg/m3 TLV-ACGIH para el As y los compuestos solubles) (Nordberg, 1983). 20 Dado que el arsénico inorgánico está reconocido como cancerígeno en los humanos, continua debatiéndose las decisiones sobre una regulación aceptable acerca de los límites permisibles que deben fijarse para la exposición a largo plazo. METABOLISMO El metabolismo del arsénico en el hombre es bastante complejo, ya que su destino en el organismo depende del tipo de compuesto y su forma química. Absorción La admisión del arsénico inorgánico y sus compuestos en el hombre, ocurre principalmente por la ingestión o la inhalación de las partículas en suspensión conteniendo arsénico. La absorción de arsénico a partir del tracto gastrointestinal, puede tener lugar después de la ingestión de alimentos, agua o fármacos conteniendo este metaloide o como consecuencia de la inhalación y posterior aclaramiento mucociliar. La absorción gastrointestinal depende de si los compuestos de arsénico están en solución o como partículas insolubles. Los datos en los humanos y en los animales indican que el As se absorbe en pocas horas por encima del 90% de la dosis ingerida del arsénico inorgánico disuelto (tri o pentavalente) (Inhinishi et al, 1986; Thorne et al., 1986). En el caso del trióxido de arsénico, que es ligeramente soluble en agua, la absorción gastrointestinal es más lenta y depende del tamaño de partícula y del pH del jugo gástrico. Los compuestos orgánicos de arsénico contenidos en los productos del mar, se absorben rápidamente después de la ingestión. Se ha investigado mucho menos la absorción del arsénico después de la inhalación. La retención, deposición y absorción en el sistema respiratorio dependen, una vez más, del tamaño y solubili21 dad de las partículas inhaladas. En los animales, se ha encontrado que todos los compuestos de arsénico generalmente existentes, son aclarados por los pulmones con una vida media de pocos días (Smith y Thorne, 1986). En los humanos se ha investigado la absorción del arsénico ambiental en trabajadores de la fundición de cobre (Pinto et al., 1976; Smith et al., 1977; Vahter et al., 1986) y en voluntarios expuestos al humo del tabaco impregnado con arsénico (Holland et al., 1959; Arnold et al., 1970). Se ha propuesto un modelo bifásico de aclaramiento pulmonar, en el que el 75% de la cantidad depositada se aclara con una vida media de 4 días y el 25% con una vida media de 10 días (Thorne et al., 1986). Sin embargo, las concentraciones elevadas de arsénico encontradas en las muestras de autopsias de pulmones de trabajadores en fundición y refino, retirados de 2 a 19 años antes de morir, indican la posibilidad de un tiempo de retención grande al arsénico inhalado en ciertas exposiciones (Brune et al., 1980). Distribución Después de la absorción a través de los pulmones o el tracto gastrointestinal, el arsénico se distribuye rápidamente por la sangre. Como consecuencia del intercambio fácil de valencia in vivo del arsénico inorgánico (trivalente en pentavalente y viceversa), el reparto en los tejidos es algo similar para las diferentes formas químicas. En el hombre, así como en la mayoría de las especies animales, el arsénico se distribuye uniformemente por todos los órganos y tejidos, excepto pelo y uñas, en donde se ha observado un tiempo de retención más largo, aunque después de la exposición puede concentrarse inicialmente más en el hígado, riñón y en los pulmones (Bertolero et al., 1981; Vahter y Marafante, 1985). 22 En las ratas, sin embargo, una parte sustancial del arsénico absorbido, se acumula en las células rojas sanguíneas, en donde se une a la hemoglobina, principalmente, en la forma de ácido dimetilarsínico (Vahter et al., 1984). Los estudios de distribución tisular de la arsenobetaina en ratones, ratas y conejos, han mostrado que este compuesto arsenical se aclara rápidamente de la mayor parte de los tejidos (Vahter et al., 1983). Biotransformación La biotransformación del arsénico inorgánico depende del tipo de compuesto y de su forma química. El arsénico inorgánico trivalente se oxida in vivo, como se pone de manifiesto por el hallazgo de arsénico pentavalente en la orina de los humanos y de los animales expuestos a arsenito (Mealey et al., 1959; Bencko et al., 1976; Vahter y Envall, 1983; Lovell y Farmer, 1985). Tanto el arsénico trivalente como el pentavalente, este último probablemente después de reducirse a trivalente, son metilados en el organismo a los ácidos metilarsónico (AMMA) y dimetilarsínico (ADMA), que pueden considerárseles como productos de detoxificación, ya que tienen la afinidad más baja para los constituyentes tisulares que la de sus precursores (Vahter y Marafante 1985). En el hombre, con la exposición ambiental de fondo, la excreción urinaria de As está constituida aproximadamente de 5 a 10% de arsénico sin metilar, 5 a 10% de AMMA y 20 a 30% de ADMA y 30 a 60% de As-m (Buchet et al., 1981a; Foà et al., 1984; Vahter y Lind, 1986). 23 Los hallazgos experimentales sugieren que están implicadas dos actividades enzimáticas diferentes en la metilación del arsénico inorgánico en los mamíferos. Aunque el ácido dimetilarsínico parece resultar de la metilación del ácido monometilarsónico, no puede excluirse, taxativamente aún, la posibilidad de que estos metabolitos se produzcan por dos caminos completamente independientes (Buchet y Lauwerys, 1985). Las observaciones en el hombre apoyan esta última hipótesis; en voluntarios administrados con cantidades crecientes de As3+, la excreción urinaria del ácido dimetilarsínico aumenta solamente con la dosis más elevada y más rápidamente que el AMMA, que aumenta linealmente durante todo el rango de dosis (Buchet et al., 1981 b). Además, se observó en pacientes intoxicados agudamente con As3+, un perfil de excreción sugiriendo diferentes límites de velocidad para las dos etapas de metilación, cuando pasados varios días después el ADMA llegó a ser el metabolito urinario preponderante (ver Figura 1) (Mahieu et. al., 1981; Foà et al., 1984; Lowell y Farmer, 1985). El destino del metabolismo de los organoarsenicales en los humanos es incierto. Nunca se han encontrado niveles elevados de arsénico inorgánico, AMMA o ADMA en la sangre o en la orina humana después de la ingestión de productos del mar, sugiriendo que los compuestos organoarsenicales, procedentes de esa fuente, se excretan sin mezclarse con el total del As inorgánico del organismo (ver Figura 2) (Foà et al., 1984; Yamauchi y Yamamura, 1984). También en los animales la arsenobetaina aparentemente no se biotransforma y se excreta como tal, principalmente en la orina (Vahter et al., 1983). La arsenocolina se oxida en su mayor parte a arsenobetaina (Marafante et al., 1984). El ácido arsanílico y dimetilarsínico no se convierten en arsénico inorgánico en vivo (Overby y Frost, 1962; Vahter et al., 1984). 24 Figura 1.- Excreción urinaria de As y sus metabolitos en una intoxicación aguda suicida después de ingerir aproximadamente 3 g. de AS2O3. Los metabolitos del As no se determinaron hasta el 8.º día (según Foà et al., 1984). 25 Figura 2.- Excreción urinaria de As y sus metabolitos después de la ingestión de 100 g. de gambas (conteniendo 1,1 mg. de arsénico en forma de compuesto arsenical) 26 Excreción La excreción del arsénico absorbido se realiza principalmente por la orina. Sólo se excreta una pequeña cantidad en las heces. En los primates, la excreción, después de una dosis única por inyección de As-i, es esencialmente completa en seis días (Smith y Thorne, 1986). Las investigaciones recientes utilizando técnicas radioanalíticas, han mostrado que la retención del As-i en diferentes animales se correlaciona estrictamente con la habilidad de las distintas especies para metilar el arsénico inorgánico, dependiendo también del grado de interacción y unión con los constituyentes intracelulares (Bertolero et al., 1981). En el hombre, se ha determinado la vida media biológica del arsénico, después de la inyección intravenosa de arsenito marcado radiactivamente a pacientes con cáncer terminal (Mealey et al., 1959). La excreción tiene lugar en tres fases, con vidas medias de alrededor de 24 h., 84 h. y 8 días, respectivamente. Después de la administración oral de arsénico pentavalente marcado radiactivamente (aproximadamente 0,01 µg de arsénico), el 66% se excretó con una vida media de 2,1 días, el 30% con una vida media de 9,5 días y el 3,7% con 38 días, para cada una de las tres fases (Tam et al., 1979; Pomroy el al., 1980). Los estudios experimentales en voluntarios con dosis más elevadas, han mostrado que el 50% de la dosis administrada oralmente (500 µg de arsénico inorgánico trivalente) se excretaba en la orina en 4 días (Buchet et al., 1981a), En el caso de la administración oral repetida de arsenito (500-800 µg de As/día, durante 5 días), el 60-70% de la dosis diaria se excretaba en la orina diariamente (Mappes, 1977; Buchet el al., 1981 b). 27 Después de la inhalación de polvo de arsénico, hay un período largo de retención de As en los pulmones. Se ha citado para los trabajadores en la fundición, un aumento de siete veces de arsénico en los pulmones y de tres veces en el hígado (Brune et al., 1980; Wester et al., 1981). El arsénico en el hígado disminuye marcadamente al aumentar el tiempo de separación de la exposición, pero no en los pulmones, indicando una vida media biológica muy larga del arsénico en forma particulada, relacionado probablemente con su baja solubilidad (Brune et al., 1980). Los estudios experimentales con ratones, ratas, hamsters y conejos, han mostrado que la arsenobetaina pura, cuando se administra oralmente, se absorbe rápidamente a través del tracto digestivo, excretándose la mayor parte en la orina en un tiempo muy corto, siendo muy poco retenida en los órganos y tejidos (Vahter et al., 1983; Yamauchi et al., 1986), El perfil de excreción urinario del arsénico en el hombre, después de una ingestión oral única de compuestos trimetilarsénicos contenidos en el pescado (750 µg de As total administrados principalmente como arsenobetaina y arsenocolina), indica que la parte correspondiente al 50% de la cantidad ingerida de estos compuestos, se excreta en la orina durante las primeras 6 horas después de la ingestión (Yamauchi y Yamamura, 1984) EFECTOS EN LOS HUMANOS Cantidades muy pequeñas de ciertos compuestos de arsénico, pueden jugar un papel fisiológico y actuar como agentes promotores del crecimiento en los animales (Anke et al., 1977). Por otra parte, a los compuestos de arsénico se les considera generalmente como tóxicos muy potentes. Su toxicidad aguda, sin embargo, varía mucho de los compuestos orgánicos a los inorgánicos, dependiendo del estado de oxidación, solubilidad en el medio biológico y vías de entrada. Además el arsénico se bio28 transforma en el organismo, como ocurre probablemente con otros metales, aumentando aparentemente con la forma química en la que el As está presente, siendo un determinante de la toxicidad en el mismo grado que lo es su concentración. Los efectos de los compuestos de arsénico en los humanos se han revisado en detalle por: NIOSH (1975), NAS (1977), Nordberg et al. (1979), IARC (1980), WHO (1981), Fowler (1983), Ishinishi et al. (1986). A continuación se resumen sólo los aspectos principales. Intoxicación aguda La intoxicación aguda por arsénico no es frecuente en el puesto de trabajo, pero puede suceder por el manejo inadecuado de los compuestos, ingestión inadvertida de productos contaminados o accidentes. La severidad de la intoxicación depende de la dosis, vía de absorción y cuando se ingiere en forma particulada, del tamaño de la partícula y de la solubilidad en agua del compuesto. Se ha descrito con frecuencia la ingestión accidental o voluntaria de los arsenicales inorgánicos, principalmente del trióxido de arsénico. La lesión más importante es un daño gastrointestinal grande que conduce a vómitos y diarrea graves. Otros síntomas y signos agudos son los calambres musculares, edema facial y alteraciones cardíacas. Puede producirse rápidamente un "shock" como resultado de la deshidratación, seguido de un colapso sistémico. Los síntomas pueden aparecer en pocos minutos después de la exposición, si el compuesto de arsénico está en disolución, pero pueden retardarse varias horas si está en forma sólida, dependiendo mucho la velocidad de absorción de su solubilidad. 29 Los efectos subagudos afectan principalmente a los sistemas respiratorio, gastrointestinal, cardiovascular y hematopoyético (con anemia y leucopenia, especialmente granulocitopenia). En los supervivientes, se desarrolla frecuentemente una neuropatía sensorial periférica a las pocas semanas después de la ingestión. la dosis fatal de trióxido de arsénico ingerido está entre 70 y 180 mg (WHO, 1981). Los datos humanos sobre las diferencias de toxicidad entre el arsénico trivalente y pentavalente son escasas. Se cree en el desarrollo de una cierta tolerancia frente a la intoxicación aguda por exposiciones repetidas a largo plazo con dosis bajas. Sin embargo, este fenómeno no está bien documentado en la literatura científica. La exposición a compuestos de arsénico irritantes y vesicantes en el aire, tales como el trióxido de arsénico, tricloruro de arsénico y gases de guerra arsenicales, se conocen como causantes de daño agudo en las membranas mucosas del sistema respiratorio y en las zonas de la piel expuesta. En estos casos aparece irritación severa de la mucosa nasal, laringe y bronquios, así como conjuntivitis y dermatitis. El gas arsenamina es un tóxico hemolítico potente. La exposición aguada se caracteriza por náuseas, vómitos, dolor de cabeza, respiración difícil, hemoglobinuria y "shock" en las 2 a 24 horas después de la exposición. Aproximadamente después de las 24 horas se produce generalmente la oliguria o anuria, debido al bloqueo de los túbulos renales inundados por la hemoglobina (Foà y Bertolero, 1983; Ishinishi et al., 1986). 30 Intoxicación Crónica Efectos sistémicos y locales Los efectos crónicos, después de la exposición prolongada a arsénico, no constituyen un síndrome clínico bien definido. En la exposición crónica a arsénico por ingestión de alimentos, agua o medicamentos, los síntomas son parcialmente diferentes a los observados en la exposición después de la inhalación. Síntomas abdominales vagos, enrojecimiento de la piel, pigmentación e hiperqueratosis, dominan el cuadro clínico. A menudo se presentan anemia, leucopenia, afecciones hepáticas e incluso vasculares. En Taiwan, se ha encontrado ingestión de arsénico con el agua potable, dando lugar a gangrena periférica, conocida como "enfermedad de los pies negros" (Tzeng, 1977). Estos cambios vasculares no se han citado en la exposición laboral a arsénico. Sin embargo, se han encontrado alteraciones vasculares periféricas en forma de endangitis obliterante y acrodermatitis atrófica, en viñadores y trabajadores empleados en la fabricación de insecticidas conteniendo arsénico inorgánico (Grobe 1976). En los trabajadores de la fundición expuestos a polvo de arsénico, se han citado efectos en la circulación periférica de las extremidades, manifestada por lividez en los dedos (fenómeno de Raynaud) y el incremento en la prevalencia de la reactividad vasoespástica (manifestada por una presión sanguínea baja en los dedos después de un enfriamiento local) (Lagerkvist et al., 1986). La afección hepática se ha observado más comúnmente en las personas expuestas durante largo tiempo a la ingestión oral que en las expuestas por inhalación, particularmente en los viñadores, por considerar que también han estado expuestos al consumir vino contaminado. También se ha atribuido el daño hepático, con evolución hacia la cirrosis, a la ingestión de arsénico inorgánico en personas que habían consumido alimentos o habían sido tratadas con 31 fármacos antiasténicos conteniendo As, tales como la solución de Fowler (licor arsenical, Farmacopea Británica 1983, solución de arsenito conteniendo 7,6 g As/L) (WHO, 1981). Determinadas lesiones de la piel se han atribuido a la exposición crónica de los compuestos inorgánicos de arsénico, existiendo algunas diferencias dependiendo de la modalidad de la exposición. Un hallazgo característico es la hiperqueratosis verrugosa, simétrica en las palmas y plantas, después de la ingestión prolongada de arsénico inorgánico en el agua potable o en los fármacos. Estas lesiones se han citado en regiones de la Argentina, Chile, Taiwan, Japón y Méjico, donde el contenido de arsénico en el agua potable era elevado (concentraciones en el rango entre 0,4 y 1,8 mg/L). En dos estudios llevados a cabo, respectivamente, en una población de 40.121 personas en el área endémica de Taiwan (Tseng, 1977) y sobre 318 individuos en el Norte de Méjico (Cebrian et al., 1983), se encontró que la prevalencia de queratosis e hiperpigmentación estaba asociada significativamente con la edad, contenido de arsénico en el agua potable y la dosis total estimada de arsénico ingerido. Hallazgos similares se han observado también después de la ingestión prolongada de fármacos conteniendo arsénico. En un estudio de Fierz en 262 pacientes, tratados de 6 a 26 años antes de dermatosis crónica con una dilución (1:1) de la solución de Fowler, se encontró una relación dosis-respuesta entre la cantidad de arsénico ingerido y la incidencia de la hiperqueratosis palmoplantar. En los pacientes que habían recibido el equivalente a más de 400 ml de la solución de Fowler (3 g de arsénico), la prevalencia de la hiperqueratosis observada fue superior al 50% (Fierz, 1965). En la exposición laboral por contacto con la piel, se pueden desarrollar alteraciones dermatológicas caracterizadas por síntomas eczematosos en varios grados de severidad. La dermatitis se localiza principalmente en las áreas de mayor exposición, dependiendo 32 de la concentración y duración de ésta, pudiendo llegar a lesiones dérmicas crónicas como la hiperqueratosis, verrugas y melanosis. Estas lesiones crónicas pueden ocurrir después de muchos años de exposición laboral o ambiental, evolucionando, particularmente la hiperqueratosis, hacia lesiones precancerosas y cancerosas (IARC, 1980). En la exposición ambiental a arsénico, las lesiones de la piel pueden aparecer como una irritación local. Las lesiones en la membrana mucosa son las que se citan comúnmente como perforaciones del tabique nasal, después de la exposición crónica por inhalación de arsénico. La irritación de las membranas mucosas también se extiende a la laringe, tráquea y bronquios, habiéndose encontrado daño en el tracto respiratorio, particularmente en los trabajadores de la fundición que habían estado expuestos a niveles de arsénico inorgánico de hasta 7 mg/m3, así como a humos y polvo inorgánico (NIOSH, 1975; Pinto et al., 1976). Las enfermedades del sistema nervioso periférico, se encuentran frecuentemente en los individuos que han superado una intoxicación oral aguda y subaguda por compuestos inorgánicos de arsénico o fármacos. Algunas veces se han citado alteraciones electromiográficas en personas que viven en áreas fuertemente contaminadas por arsénico (NAS, 1977). También se han observado ocasionalmente desórdenes similares después de una exposición laboral elevada a arsénico inorgánico, pero muy pocos estudios han tratado los posibles efectos neurológicos después de la exposición laboral prolongada a niveles bajos de arsénico. No se han citado efectos en el sistema nervioso en las investigaciones llevadas a cabo en Argentina, Chile o Taiwan, donde los sujetos estudiados consumían agua potable conteniendo cantidades notables de arsénico (WHO, 1981). Generalmente la polineuropatía arsénica afecta a los nervios longitudinales de las piernas, caracterizándose por una disfunción motora y parestesia. En los casos menos severos sólo tiene lugar una neuropatía sensorial o unilateral. 33 También se ha afirmado la implicación de los nervios craneales (pérdida de la audición), como un efecto de la sobreexposición a arsénico en los niños que viven en áreas contaminadas por arsénico (Bencko et al., 1977). También se ha descrito dificultad en el aprendizaje y pérdida auditiva, entre los niños que superaron una intoxicación subaguda a arsénico ocurrida en el Japón (Yamushita et al., 1972). Las personas que consumieron leche en polvo contaminada con arsénico, durante un período de 33 días, con una cantidad estimada de 1,3-3,6 mg de As por día, manifestaron síntomas de intoxicación arsenical cuando llevaban ingeridos un total de aproximadamente 80 mg de arsénico (Hamomoto, 1955). Todos los efectos citados anteriormente son atribuibles al arsénico inorgánico. Se conoce menos la toxicidad a largo plazo de los compuestos orgánicos de arsénico. La medicación con algunos compuestos orgánicos arsenicales, como el ácido (2-amino-2-oxietil)-amino fenil arsónico (Tryparsamida), han inducido efectos laterales, principalmente en el sistema nervioso central (WHO, 1981). Otros compuestos orgánicos tienen una aplicación industrial limitada y no hay información sobre la toxicidad a largo plazo en los humanos. La toxicidad de los compuestos orgánicos arsenicales presentes en los productos del mar, no se ha ensayado con suficiente amplitud en los animales y en el hombre. En los ratones macho se ha observado una DL50 superior a los 10 g/Kg, en la administración oral de la arsenobetaina pura (Kaise et al., 1985). De la experiencia limitada con los humanos, las observaciones aisladas indican que una dosis oral del orden de 1-2 mg no se asocia con los efectos observables. 34 Carcinogenicidad Hay estudios que consistentemente indican una relación causal, entre el cáncer de piel y la exposición elevada al arsénico inorgánico por el agua potable contaminada o el consumo de medicamentos conteniendo arsénico. El cáncer de piel como consecuencia de la intoxicación arsenical se caracteriza por lesiones multifocales por todo el cuerpo. Entre los varios tipos de cáncer de piel el más común es el epitelioma, generalmente la variedad escamosa, que se desarrolla en las zonas de lesiones queratizadas. El número total de casos observados supera los 1.000, ocurridos más frecuentemente por la exposición oral, ya sea por el agua potable contaminada o por la medicación (IARC, 1980). La ingestión ha tenido lugar generalmente durante varias décadas, por la dosis diaria de varios mg de arsénico. En los medicamentos, el arsénico estaba principalmente en la forma de arsenito, mientras que se ha investigado poco la forma y el estado de oxidación del arsénico en el agua contaminada. Los resultados preliminares obtenidos de los estudios de salud en el arsenicismo crónico, indican una relación del arsénico trivalente y pentavalente de 30 y 70% del contenido total de arsénico en los pozos de agua de Alaska y del norte de Méjico (Harrington et al., 1978; Cebrian et al., 1983). Se ha investigado en diferentes estudios epidemiológicos, la relación entre la exposición a arsénico y el riesgo de cáncer de piel. Se ha establecido una relación positiva entre la prevalencia del cáncer de piel y la dosis total ingerida de arsénico, en pacientes tratados con la solución de Fowler (Fierz, 1965) y en el arsenicismo crónico por el agua de pozo contaminada (Tzeng et al., 1968; Tzeng, 1977). A partir de estos resultados una vez extrapolados a dosis bajas, aplicando un modelo lineal sin tener en cuenta una concentración umbral, se puede estimar una prevalencia del 5% de cáncer de piel por 10g de arsénico total ingerido. Suponiendo un consumo medio de 2L/día de agua y una esperanza de vida de 70 años, la probabilidad de riesgo debido al arsénico en el agua potable, se 35 ha fijado aproximadamente en el 5% por 0,2 mg As/L (25% por 1 mg As/L) (WHO, 1981). También se ha asociado la exposición a arsénico con el cáncer de pulmón. Se ha encontrado que éste justifica el exceso de mortalidad, en varios grupos de trabajadores expuestos a arsénico inorgánico en las minas de oro (Osburn, 1969) y en la fundición de metales no férreos, especialmente cobre (Pinto et al., 1977). En el estudio de mortalidad de Pinto, se encontró un exceso de muertes altamente correlacionadas con la duración y la intensidad de la exposición (Pinto et al., 1977; Pinto et al., 1978). Además, también se ha observado en los trabajadores de fundiciones, un efecto multiplicativo entre la exposición a arsénico y el hábito de fumar, así como un tiempo de latencia entre el inicio de la exposición y la aparición del cáncer, estando inversamente relacionado con la exposición y cofactores tales como otros tipos de polvo de la fundición, dióxido de azufre y el humo del tabaco (Pershagen et al., 1981). Los estudios existentes no resuelven la cuestión de si el arsénico sólo, es un cancerígeno pulmonar, o si la exposición concomitante al dióxido de azufre y otros tipos de polvo como los que se producen en las operaciones de fundición, es necesaria para que se desarrolle el cáncer de pulmón. También se ha citado el exceso de mortalidad por cáncer de las vías respiratorias, entre los trabajadores en la fabricación de plaguicidas, expuestos a plomo o arsenato cálcico (Mabuchi et al., 1979), y en los fumigadores de viñedos expuestos a compuestos de arsénico (Roth, 1957). Revisando la bibliografía existente, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (International Agency for Research 36 on Cancer) ha clasificado a los compuestos inorgánicos de arsénico como cancerígenos del pulmón y piel en los humanos (IARC, 1980). Existe, también, alguna evidencia indicando la posibilidad de que las personas expuestas a los compuestos inorgánicos de arsénico por medicación, insecticidas, agua potable o vino contaminados, pueden sufrir una incidencia mayor a otros tipos de cánceres, como el angiosarcoma de hígado y posiblemente el de estómago. Sin embargo, no se ha confirmado la relación entre la exposición a arsénico y el mayor riesgo de cáncer en otros órganos que la piel y los pulmones. A pesar de la evidencia epidemiológica en la asociación entre la exposición a arsénico y el cáncer de pulmón y piel en los humanos, no se ha logrado todavía una inducción consistente y fehaciente de cáncer por arsénico en los animales. La IARC, por ahora, ha considerado inadecuada la evidencia existente sobre la carcinogenicidad del arsénico en los animales. También es limitada la evidencia de mutagenicidad y de actividad en los ensayos a corto plazo (IARC, 1980; IARC, 1982). 37 Tabla II: Concentraciones de arsénico en sangre en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. 38 Tabla II: Concentraciones de arsénico en sangre en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. (Continuación) 39 Tabla II: Concentraciones de arsénico en sangre en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. (Continuación) 40 Tabla II: Concentraciones de arsénico en sangre en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. (Continuación) * ** *** § Abreviaturas: Sangre total muestras post morten media aritmética ± error estándar valores máximo y mínimo AAN = análisis activación neutrónica; EAA = espectrometría absorción atómica; COL = método colorimétrico 41 INDICADORES BIOLOGICOS Indicadores de dosis interna La exposición humana o el contenido corporal de arsénico, se ha evaluado midiendo la concentración de arsénico total en sangre, pelo y orina, Dependiendo de la fuente (aire ambiental o industrial, agua potable o alimentos) y la duración de la exposición, estos indicadores biológicos tienen significado diferente. Arsénico en sangre El arsénico total en sangre se ha utilizado ampliamente para controlar la exposición ambiental y laboral a este compuesto. En la Tabla II se dan las cifras del contenido de arsénico en sangre. Los valores observados en la población general varían mucho de un estudio a otro, dependiendo también de la dieta y de las diferentes técnicas analíticas utilizadas. Debido a las limitaciones analíticas, por la disponibilidad de métodos, el arsénico se ha determinado generalmente como contenido total y solamente en algunas investigaciones tratan de la medida del arsénico inorgánico y sus metabolitos en sangre (Yamamura y Yamauchi, 1980; Yamauchi y Yamamura, 1984). Como la vida media del arsénico inorgánico y orgánico en sangre es corta, en episodios o exposiciones de pequeña duración, el contenido en sangre refleja el grado de la exposición sólo para un período corto después de la absorción, siendo importante, en la interpretación de los resultados, el lapso de tiempo entre el inicio de la exposición y el muestreo. Cuando la exposición es continua y estacionaria, como puede ser el caso de la exposición crónica a través del agua potable contaminada, el arsénico en sangre alcanzaría el estado estacionario, 42 dependiendo cuantitativamente de la intensidad de la exposición, pero no existen datos sobre esta relación. Los pocos datos disponibles se refieren a los trabajadores expuestos laboralmente. En la exposición crónica a bajo nivel en la industria del vidrio, se encontró una concentración de As en sangre mucho mayor en los sujetos expuestos que en los controles y, para un conjunto de trabajadores, proporcional a los niveles de exposición de As (Foà et al., 1984). La inclusión de los productos del mar en la dieta puede influir mucho en los niveles de arsénico en sangre, como se observó en los valores de referencia de la población general. Se han observado cambios rápidos en la concentración del arsénico total en sangre, después de una comida con productos del mar, tan pequeña como una ración de gambas (750 µg de As como ingesta total de As) (Yamauchi y Yamamura, 1984). No se ha encontrado todavía un modelo adecuado para las diferentes formas metabólicas del arsénico, que responda, tanto a la vida media corta del arsénico en sangre, como para la vida media biológica en el organismo total (Thorne et al., 1986). Por estas razones se ha considerado al arsénico total en sangre como un indicador de exposición de valor limitado. Arsénico en pelo En la población general y en los sujetos expuestos, se ha encontrado generalmente el arsénico en concentraciones más elevadas en pelo y uñas, que en otros tejidos o partes del cuerpo. Esto se ha explicado por la afinidad elevada de los grupos-SH de la queratina para el arsénico trivalente. La arsenobetaina, al contrario del arsénico inorgánico, no se acumula en el pelo (Vahter et al., 1983). 43 El aumento del contenido de arsénico en el pelo, después de la exposición a arsénico inorgánico por los fármacos, agua potable o el arsénico industrial así como el del ambiente, puede deberse a la incorporación del arsénico absorbido en la raíz del pelo y a la contaminación externa. Se ha observado un nivel medio inferior a 1 mg/Kg en sujetos de países diferentes (Smith, 1964; Leibscher y Smith, 1968) y se han determinado valores de 10 a 20 veces más elevados en las poblaciones expuestas crónicamente a agua potable rica en arsénico (Terada et al., 1960; Hindmarsh et al., 1977; Olguin et al., 1983) y en pacientes tratados con fármacos conteniendo arsénico (Shapiro, 1967; Pearson y Pounds, 1971; LeIslie y Smith, 1978; Ribard et al., 1986). Se ha encontrado que la concentración media de arsénico en pelo, refleja el nivel de contaminación del aire, ya que se ha observado que las concentraciones de arsénico en pelo de la población general aumentan normalmente con las concentraciones de arsénico en aire (Heydron, 1969; Hammer et al., 1971). Se han observado valores de arsénico en pelo en el rango de 0,6 a 10 mg/Kg (valor de referencia 0,15 mg/Kg con el método colorimétrico) en niños que viven en las proximidades de plantas productoras de energía, que queman carbón con un contenido elevado de arsénico (Bencko et al., 1977). También se ha citado un incremento de los niveles, en el rango de 1 a 17 veces los valores de referencia, en los niños que vivían cerca de una mina de metal a cielo abierto en Irlanda (Corridan, 1974) y en varias ciudades de EE.UU. con fundición de cobre (Baker et al., 1977). El contenido en arsénico en el pelo de los trabajadores expuestos laboralmente puede alcanzar valores muy elevados. Se han observado niveles de varios cientos de mg/Kg en trabajadores de minas de arsénico o del refino (Yamamura y Yamauchi, 1980), aunque se han visto valores dentro del rango normal en el pelo de 44 trabajadores retirados, con gran exposición en el pasado y presencia incluso de síntomas de intoxicación crónica a arsénico, tales como alteraciones dermatológicas, perforación del tabique nasal, alteraciones de los nervios periféricos o secuelas de los efectos precoces de intoxicación (Ishinishi et al., 1977). Se han hecho muchos intentos para correlacionar el contenido de arsénico en pelo y el nivel de exposición. Se ha observado una correlación elevada entre el contenido de arsénico en pelo y la dosis ingerida, después de un tratamiento corto con la solución de Fowler, a base de arsénico trivalente (Pearson y Pound, 1971). No obstante, no se ha encontrado correlación entre el contenido de arsénico en pelo y cualquiera de los signos observados en el arsenicismo crónico (Terada et al., 1960) o en el contenido de arsénico en agua en sujetos expuestos de forma prolongada a agua de pozo contaminada (Hindmarsh et al., 1977). En la exposición laboral no se ha encontrado ninguna evaluación cuantitativa sobre la relación entre el contenido de arsénico en pelo y los niveles ambientales de exposición. De los resultados disponibles en conjunto, el contenido de arsénico en pelo parece ser un indicador relevante de la exposición a arsénico inorgánico a través de la ingestión, principalmente para un grupo en estudio, siempre que la contaminación externa pueda excluirse o ser solamente débil. La utilización del arsénico en pelo como indicador de exposición a través de la inhalación, está limitado al no existir métodos fiables que distingan entre el arsénico en pelo, procedente de la contaminación ambiental externa y el arsénico incorporado en el pelo, después de la absorción y metabolismo en el organismo (Bos et al., 1985). Sin embargo, puede ser válido para un grupo en estudio, cuando la contaminación externa pueda controlarse de alguna forma. 45 Arsénico en orina En la Tabla III se dan los niveles de arsénico total en orina de la población general sin fuentes anómalas de exposición. Los valores están generalmente en el rango de 5 a 50 µg As/L. La concentración de arsénico en orina, parece ser el mejor indicador de la exposición reciente, o de hace pocos días, a arsénico orgánico e inorgánico, habiéndose utilizado tradicionalmente el arsénico total en orina para valorar la exposición laboral a arsénico inorgánico (ver Tabla III). Sin embargo, el contenido de arsénico total en orina, mencionada anteriormente, está muy influido por la dieta con la ingesta de compuestos orgánicos de arsénico, principalmente arsenobetaina, presente en concentraciones muy elevadas en ciertas especies de pescados y crustáceos, excretándose rápidamente en la orina después del consumo de estos alimentos. Una sola comida a base de estos productos puede conducir a una excreción urinaria de más de 1000µg As/L. La excreción normal, en personas sin consumo de pescado, es de 5 a 30µg As/L (Foà et al., 1984; Yamauchi y Yamamura, 1984) (ver también la Fig. 2). 46 Tabla III: Contenidos de arsénico en orina en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. 47 Tabla III: Contenidos de arsénico en orina en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. (Continuación) 48 Tabla III: Contenidos de arsénico en orina en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. (Continuación) 49 Tabla III: Contenidos de arsénico en orina en poblaciones de referencia y en sujetos expuestos. (Continuación) Valores expresados como media ± D.E. o rango observado, Abreviaturas: (*) valores ajustados a una densidad de 1,016. As-i = arsénico inorgánico. (**) valores como media geométrica ±error estándar. AMMA = ácido monometilarsónico. (***) valores observados como rango de la media geométrica ADMA = ácido dimetilarsínico. en grupos de exposición baja y alta MT As-i = metabolitos totales del arsénico (As-i+AMMA+ADMA). (****) valores expresados en mg/L determinados con el As-T = arsénico total (As-i+AMMA+AD MA+As-m). método colorimétrico (SDDC). As-m = arsénico en productos del mar. (*****) valores medios más bajos y más altos en diferentes estudios. § valores expresados enµg/g creatinina 50 En el control biológico de la exposición a arsénico inorgánico, se requiere la determinación por separado de éste y la de sus compuestos metilados (Scherenk y Schreibeis, 1958; Bertazzi et al., 1982). La concentración de los metabolitos totales del arsénico inorgánico, que incluye la del mismo arsénico, ácidos monometilarsínico y dimetilarsónico, no está influida por la dieta, y es siempre más baja que la concentración del arsénico total urinario, incluyendo también el arsénico de la dieta (ver como ejemplo la Fig. 3). En la exposición ambiental, se ha encontrado un coeficiente de correlación elevado entre la concentración de arsénico en el agua potable y el de la orina (Harrington et al., 1978). En la exposición laboral se encontraron coeficientes de correlación significativos, pero más bien bajos, entre el arsénico total en orina y la concentración del arsénico inorgánico en el aire (Pinto et al., 1976; Smith et al., 1977; Vahter et al., 1986). Como se ha señalado recientemente por muchos autores, (Landrigan, 1981; Foà et al., 1984; Vahter et al., 1986) en el control de la exposición laboral, el tiempo entre el comienzo de la exposición y el muestreo, es muy importante para valorar el significado de la concentración de arsénico en la orina. En los trabajadores de la fundición, al comienzo de la exposición o en el primer día de trabajo después de una interrupción de la exposición (por lo menos 48 horas), se ha observado que la concentración de arsénico urinario (metabolitos totales) aumenta gradualmente durante las primeras 24 horas de exposición, descendiendo a las 48 horas (niveles medios urinarios .de 220 µg/L de metabolitos totales de arsénico), indicando un equilibrio entre la exposición y la excreción. La concentración de la tarde después de un día de exposición fue muy similar a la de la primera hora de la mañana del día siguiente, y ambos valores se correlacionaban bien con la excreción diaria total (Vahter et al., 1986). 51 Se ha observado un comportamiento similar del arsénico urinario, en el control biológico de los trabajadores de la industria del vidrio expuestos a As2O3. La exposición a As se valoró determinando la concentración del As en la orina, en tres muestras de orina puntuales tomadas en la mañana, al principio y al final del turno de trabajo, después de cuatro días de exposición. Figura 3.- Perfil de excreción urinario de As y sus metabolitos en 9 trabajadores del vidrio expuestos a As2O3. Los sujetos A, B, C, e I con exposición baja y consumo de productos del mar. Los sujetos D, E, F, G, y H con exposición laboral elevada sin consumo de productos del mar (según Foà et al., 1984). 52 Los resultados indicaron un aumento significativo de la concentración de As urinario en los trabajadores expuestos, comparado con una población de referencia (niveles urinarios entre 90-100 µg/L de metabolitos totales de arsénico), no encontrándose diferencias significativas entre las tres muestras tomadas a diferentes tiempos en el día (Foà et al., 1987). Se han observado, en sujetos con gran exposición a As2O3 ambiental, diferencias de valores en el arsénico urinario entre el comiezo y el final de un período de exposición de cinco días, sugiriendo la acumulación durante la semana (Pinto et al., 1976; Javelaud, 1986). En estos estudios los valores citados de arsénico total en orina variaban entre 200 y 400 µg/L. También se observó un incremento de las medias geométricas de la concentración de arsénico en orina, durante la semana de trabajo, en sujetos expuestos laboralmente a metanoarsenato (Abdelghari et al., 1986) y a arsenato de plomo (Wojeck et al., 1982). De estos resultados se puede concluir que a niveles elevados de exposición, puede ocurrir una excreción incompleta de arsénico y consecuentemente una acumulación en el organismo, demostrado por el incremento de la concentración del arsénico urinario durante la semana de trabajo. Dependiendo de los niveles y del tiempo de la exposición previa, la diferencia entre la concentración del arsénico urinario en las muestras tomadas antes y después del turno de trabajo, reflejan con diferente exactitud los niveles diarios de exposición. Como la concentración urinaria de As es un buen estimador de la exposición, para un grupo base, la mejor aproximación al control de la exposición laboral a arsénico, es llevar a cabo los análisis rutinarios de arsénico en orina. 53 INDICADORES DE EFECTOS Los efectos crónicos, después de una exposición prolongada a arsénico, no constituyen un síndrome clínico bien definido. Además de la carcinogenicidad, se han citado una gran variedad de efectos, abarcando al sistema nervioso periférico, piel, circulación periférica, hígado y tejido sanguíneo, después de la exposición laboral a arsénico. Atribuir a la toxicidad del arsénico estos efectos es en algunos casos incierto, no estando suficientemente demostrado y desconociéndose la relación dosis-respuesta para todos estos efectos. No hay información sobre indicadores específicos de efectos precoces funcionales o bioquímicos, relacionados con la exposición a arsénico. Sin embargo, se han intentado estudiar los efectos relacionados con la exposición crónica a dosis bajas, e identificar indicadores utilizables para el control biológico de la respuesta tóxica precoz. En los trabajadores del vidrio expuestos crónicamente a niveles bajos de arsénico (rango del arsénico metilado en orina entre 5130 µg/L), se investigaron los efectos neurológicos y neurofisiológicos, mostrando los resultados la ausencia de cualquier modificación clínica o subclínica del sistema nervioso periférico (Foà et al., 1983). En un estudio de un grupo análogo a los trabajadores del vidrio (rango del arsénico metilado en orina entre 20-240 µg/L), se investigó la toxicidad en el riñón, utilizando análisis específicos muy sensibles, como la excreción urinaria de los antígenos del túbulo proximal ciliado del riñón* (determinado con anticuerpos monoclonales de ratón), β2-microglobulina, retinol unido a las proteínas * Cilios de la superficie interna de las células epiteliales de los túbulos contorneados del riñón vistos en corte transversal. 54 y albúmina. No se han observado diferencias significativas de ningún parámetro de función renal, a excepción de una significación dudosa del retinol unido a las proteínas, comparando los sujetos expuestos con un grupo de referencia homogéneo (Foà et al., 1987). Métodos para determinar el As en los especímenes biológicos Las formas químicas del arsénico presente en la orina, se pueden diferenciar y cuantificar por separación cromatográfica de intercambio iónico, acoplada con espectrometría de absorción atómica para la generación de arsenamina. Los métodos más recientes se desarrollaron de los originalmente propuestos por Tam et al. (1979) y Uthe et al. (1974) con algunas modificaciones (Buratti et al., 1984). Debido a la interferencia de la matriz orgánica, estos métodos apenas son aplicables a las muestras de sangre, en las que solamente se puede determinar con exactitud la concentración de As total después de la digestión por vía seca (Stringer y Attrep, 1979). El procedimiento de digestión, también se puede adoptar para determinar la concentración de As total en las muestras de orina y las formas de As orgánico total en los productos del mar. Hay otros métodos para determinar la concentración de arsénico en la orina, sin ninguna influencia de los compuestos orgánicos de arsénico procedentes de los alimentos. El método más simple, es la determinación del arsénico en la orina mediante la generación de arsenamina con la espectrofotometría de absorción atómica sobre la muestra de orina total (Norin y Vahter, 1981; Vahter et al., 1986). Este método, sin embargo, solamente da el valor que representa la suma total del arsénico inorgánico y sus metabolitos metilados. Cuando se usan las muestras puntuales de orina para controlar la exposición a As, frecuentemente se utiliza la corrección de la excreción de arsénico por la concentración de creatinina o la densidad de la orina. Existe incertidumbre acerca de la validez de es55 tos ajustes y no hay estudios específicos referentes a esta práctica con el arsénico urinario (Alessio et al., 1985). CONCLUSIONES Estudios recientes sugieren que en el organismo humano el As inorgánico se convierte en parte en la forma metilada de donde se elimina en la orina. El As orgánico de los productos del mar, no se mezcla con la reserva de As inorgánico en el organismo, y ésta puede ser una de las razones por la que su toxicidad difiere notablemente del As inorgánico. La determinación de la concentración de As en la orina ha sido la medida de la dosis más ampliamente utilizada para el control biológico de la exposición humana a As. Hay una evidencia de que la excreción urinaria del As total, puede no ser un indicador fiable de la exposición a As inorgánico, requiriéndose la especiación química de las diferentes formas del As en la orina. Este hecho tiene implicaciones, no sólo en la vigilancia de la población con exposición laboral o ambiental a As, sino también para el desarrollo de la relación correcta dosis-respuesta para la toxicidad del As. Cuando no es viable una determinación diferenciada del arsénico urinario, el control de la exposición a As inorgánico debe acompañarse con una historia detallada del hábito dietético sobre el consumo de productos del mar, por lo menos de los dos días anteriores al muestreo biológico. La concentración de As en sangre se ha de considerar como un indicador de exposición de validez limitada, sin correlación apenas con la excreción urinaria del As total. Sin embargo, en los traba56 jadores expuestos a As2O3 las concentraciones medias de As en sangre, para un grupo en estudio, son proporcionales a la intensidad de la exposición. El tiempo transcurrido entre el comienzo de la exposición y el muestreo, es crítico para la sangre y en cierta medida para la orina, mientras que el pelo puede ser el mejor indicador de las exposiciones pasadas, si la contaminación externa en el pelo puede controlarse suficientemente. INVESTIGACIONES NECESARIAS Se requiere más investigación en los aspectos siguientes: 1 . Relación entre la dosis externa e interna para los compuestos de As poco solubles en agua y los muy solubles. 2. Relación entre los indicadores de dosis interna (formas del As en sangre y orina). 3. Estudios experimentales para determinar el mecanismo de transformación del arsénico inorgánico en orgánico y del As5+ a As3+ y viceversa, 4. Identificación de los mecanismos de la toxicidad del As y de los receptores bioquímicos del As en los tejidos, para identificar los posibles indicadores precoces de efectos. 5. Relación entre los indicadores de dosis interna y los efectos tóxicos precoces. 57 Referencias Abdelghani A.A., Anderson A.C., Jaghabir M., Mather F.. Arsenic levels in blood, urine, and hair of workers applying monosodium methanearsonate. Arch. Environ. Health, 41, 163-169,1986. 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Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Compuestos nitrogenados aromáticos (EUR 11478 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Plaguicidas Carbamatos (EUR 11478 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Níquel (EUR 11478 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Berilio (EUR 12174 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Monóxido de carbono (EUR 12174 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Etilbenceno, Metilestireno, Isopropilbenceno (EUR 12174 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Anestésicos por inhalación (EUR 12174 EN). Indicadores biológicos para la valoración de la exposición humana a los compuestos químicos industriales: Selenio (EUR 12174 EN).
