I EFECTOS EN CÓRNEA CAUSADOS POR RADIACION

EFECTOS EN CÓRNEA CAUSADOS POR RADIACION ULTRAVIOLETA
Y POLUCION DEL AIRE
Autor. Daniela Ortega Marín
Dr. José Fernando Pérez
Tutor
Universidad de la Salle
Facultad de Optometría
Bogotá, Colombia
2008
I
RESUMEN
La córnea es la primera estructura sensitiva ocular que permite el proceso visual, por
su forma y transparencia, hace que los rayos luminosos se agrupen, pasen a través de
la pupila y otras estructuras como el cristalino, finalmente permite que estos rayos
lleguen a la retina donde se sintetizan para posteriormente ser interpretados por el
cerebro como una imagen. La córnea, que en algunos casos determina estados de refracción, es una capa muy sensible a cambios ambientales especialmente de la radiación ultravioleta (RUV) y la polución aérea, dos elementos que se encuentran
presentes en la superficie de la tierra y por ser parte del ambiente, poseen un grado de
afección en el ser humano especialmente en la salud.
Desde hace algún tiempo, varios investigadores han observado la importancia del
estudio de estas variables, especialmente cuando estadísticamente se comprueba que
la catarata (Opacidad del Cristalino) es la primera causa de ceguera en el mundo (Organización Mundial de la Salud. OMS, 2008) y es causada en gran porcentaje por
radiación ultravioleta. Respecto a la polución aérea no hace falta citar un experto para
darse cuenta que el hombre por medio del consumo de combustibles fósiles como la
gasolina se ha encargado de la producción de agentes contaminantes que afectan su
salud, produciendo a nivel ocular irritación en la conjuntiva (Luis, 1998). Según la
organización mundial de la salud (OMS), estas dos variables, actúan como amenaza
pública global, por lo que requieren de un incremento tanto en políticas como en investigación para contrarrestar su alto grado de morbilidad a nivel general y ocular. El
II
estudio de carácter bibliográfico enfatizara en la revisión de los efectos en córnea
causados por la radiación ultravioleta y la polución del aire, puesto que la córnea junto con la película lagrimal son encargadas de la transparencia para que se lleve a cabo el proceso visual .
PALABRAS CLAVE:
Radiación ultravioleta/ córnea / polución aérea/ Optometría Ambiental / Ozono /
Láser / Queratitis Actínica.
III
ABSTRACT
Cornea is it the first ocular sensitive structure that allows the visual process, by their
form and transparency, does that the luminous rays be grouped, passes through the
pupil and other structures as the crystalline one, finally lets these rays arrive to the
retina where they are synthesized for subsequently to be interpreted by the brain like
an image. The cornea, that in some cases determines states of refraction, is a very
sensitive layer to environmental changes especially of the ultraviolet radiation (RUV)
and the air pollution, two elements that presents in the surface of the land are found
and by being part of the environment, they possess a degree of affection in the human
Being especially on health.
Over the past few years investigators have observed the importance of the study of
these variables, especially when statistically is verified that the cataract (Lens Opacity) is the first cause of blindness in the world (World Health Organization. WHO,
2008) and is caused in great percentage by ultraviolet radiation. With respect to the
air pollution does not do lack to cite an expert to be given account that the man
through the consumption of fossil fuels as the gasoline itself responsible for the contaminants agents production that affect its health, producing to ocular level irritation
in the conjunctive one (Luis, 1998). According to the world health organization
(WHO), these two variables, they act as global public threat, for which they require of
a so much increment in politics like in investigation to counteract their high degree of
morbidity to ocular and general level. The study of bibliographical character emphasized in the review of the effects in corneas caused by the ultraviolet radiation and the
IV
pollution of the air, since cornea is considered together with the tear film important
structures that make the cornea look clear so that the visual process can be done.
KEY WORDS
Ultraviolet radiation/ cornea / air pollution/ Environmental optometry / Ozone / Laser
/ Actinic Keratitis
V
DEDICATORIA
A Dios
A mi madre Teresa Marín B
y a mi Hermano Luis David Ortega.
VI
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a todas las personas a quienes Dios permitió aportar en diferentes maneras para el desarrollo de esta tesis y la culminación de uno de los planes que Él tiene
para mí.
A mis amigos por su apoyo incondicional y especialmente a:
Al Doctor José Fernando Pérez quien en calidad de director tuvo mucha paciencia y apoyo.
A mis profesores Doctor Fernando Ballesteros y William Malangón por su incondicional muestra de
apoyo
A Henry Benavides por la proporción de datos que son necesarios para el desarrollo de la tesis.
A Físico Jaime Bohórquez por su ayuda en la corrección de tesis.
A Juan Sebastián Ramírez por su apoyo en forma para la publicación de la tesis y por la orientación
en el cuerpo de la misma.
A Juan Carlos Inzunza por su experiencia transmitida. Constante corrección y por su diario aporte vía
e-mail.
A Carolina Riascos, Gloria Marín, Ana luisa Marín, Diego Rodríguez por su constante apoyo en oración.
A mi Madre Teresa Marín y Hermano Luis David Ortega por su insistencia y aliento diario.
Porque el futuro solo le corresponde a los que creen en la hermosura de sus sueños,
los planean y los hacen realidad.
VII
Tabla De Contenido
RESUMEN
II ABSTRACT
IV DEDICATORIA
VI AGRADECIMIENTOS
VII LISTA DE TABLAS
XI LISTA DE FIGURAS
XII LISTA DE ECUACIONES
XIV 1 INTRODUCCION
1 1.1 REVISIÓN HISTÓRICA Y JUSTIFICACIÓN
1 1.2 ANTECEDENTES
7 1.2.1 Tipos de Radiación.
1.2.2 Naturaleza de la luz.
1.2.3 Espectro Electromagnético.
14 16 18 2 RADIACION ULTRAVIOLETA
21 2.1 DEFINICIÓN RUV
21 2.2 CLASES DE RUV
22 2.2.1 RUVA
2.2.2 RUVB
2.2.3 RUVC
22 22 23 2.3 DISTRIBUCIÓN GLOBAL DE LA RADIACIÓN SOLAR
23 2.4 FACTORES
25 DETERMINANTES EN LA RUV
2.4.1 Elevación del sol
2.4.2 Proximidad a una zona industrial
26 27 VIII
2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 2.4.7 2.4.8 2.4.9 Latitud
Oblicuidad
Altitud
Reflexión de la superficie (albedo)
Pigmentación de la piel
Nubosidad
Ozono
28 28 29 29 30 30 31 2.5 FUENTES DE RADIACIÓN ULTRAVIOLETA
49 2.5.1 Arcos de Descarga Gaseosa
2.5.2 Incandescentes:
2.5.3 Láser
49 54 55 2.6 LEGISLACIÓN
69 2.6.1 Asociación Internacional de Protección de Radiación (IRA).
2.6.2 Protocolo de Montreal y UTO
69 70 2.7 EFECTOS EN LA SALUD HUMANA.
74 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 76 77 78 78 Quemaduras y envejecimiento cutáneo
Mutagénesis
Debilidad del sistema inmune
Daño ocular
3 POLUCIÓN
82 3.1 DEFINICIÓN
82 3.2 CLASES DE CONTAMINANTES GENERADORES DE POLUCIÓN DEL AIRE
83 3.3 FACTORES QUE DETERMINAN LA POLUCIÓN
90 3.3.1 Producción, Desarrollo y Consumo.
3.3.2 Variables Climáticas naturales.
90 92 3.4 EFECTOS DE LA POLUCIÓN SOBRE EL MEDIO AMBIENTE EN GENERAL
93 3.4.1 Dispersión
3.4.2 Inmisión
93 93 3.5 EFECTOS DE LA SALUD HUMANA.
94 3.5.1 Factores geofísicos:
3.5.2 Factores meteorológicos
3.5.3 Factores Socioculturales:
94 94 94 IX
3.6 LEGISLACIÓN.
97 4 CÓRNEA
100 4.1 DEFINICIÓN
100 4.2 HISTOLOGÍA DE LA CÓRNEA
104 4.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA CÓRNEA
114 4.4 METABOLISMO DE LA CÓRNEA
115 4.5 116 ELECTROFISIOLOGÍA DEL EPITELIO CÓRNEAL
4.6 TRANSPARENCIA DE LA CÓRNEA
119 4.7 INTERACCIÓN DEL ESTROMA CON LOS PROTEOGLICANOS
122 4.8 NUTRICIÓN DE LA CÓRNEA
124 5 EFECTOS EN CÓRNEA POR RADIACIÓN ULTRAVOLETA Y
POLUCIÓN DEL AIRE
127 5.1 EFECTOS DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA EN CÓRNEA
127 5.2 FACTORES QUE AYUDAN A LA DISMINUCIÓN O ELIMINACIÓN DE LOS EFECTOS
EN LA CÓRNEA CAUSADOS POR CONTAMINACIÓN Y RADIACIÓN ULTRAVIOLETA.
143 6 145 EFECTOS DE LA POLUCIÓN EN CÓRNEA.
7 RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES
149 7.1 RECOMENDACIONES
149 7.2 CONCLUSIONES
150 8 BIBLIOGRAFIA
153 9 GLOSARIO
167 X
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Longitudes de onda de la radiación ultravioleta, luz visible, radiación
infrarroja
20 Tabla 2. Comparación en características de la luz corriente con el láser
Tabla 3. Tipo de Daño ocasionado en tejido córneal por determinada longitud de
onda
56 68 XI
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Onda, Perturbación
3 Figura 2. El sol y sus capas
8 Figura 3. el color de un atardecer, el amanecer y el color del cielo durante el día es
explicado por el fenómeno de scattering tanto Rayleigh como de Mie
12 Figura 4. valores de albedo reflejado en porcentajes según superficie
13 Figura 5. Efecto invernadero
13 Figura 6. Radiación Global
15 Figura 7. Longitud de onda
16 Figura 8. Naturaleza de la luz
17 Figura 9. Espectro electromagnético
19 Figura 10. Distribución global de la radiación
25 Figura 11. Índices de radiación Ultravioleta
26 Figura 12. Rotación y traslación de la tierra.
27 Figura 13. cantidad de reflexión por diferentes estructuras
29 Figura 14. Distribución geográfica por color de piel
30 Figura 15. Ozono total se expresa en la cantidad que hay en una columna vertical
desde la superficie de la tierra,
32 Figura 16. Perfil vertical de ozono.
32 Figura 17. Capa de ozono y capas de la atmosfera
33 Figura 18. Formación de ozono superficial
35 Figura 19. Procesos de Disociación y ionización
36 Figura 20. Destrucción de las partículas de Ozono a causa del Clorofluorocarbonos
(CFC´s)
37 Figura 21. Distribución de ozono en la Ártica y la Antártica.
39 Figura 22. Agujero de la capa de ozono para el mes de octubre del 2006
40 Figura 23. Globo Terráqueo: muestra las coordenadas, es el modelo esférico como
se representa la tierra
42 XII
Figura 24. Ondas Planetarias:
44 Figura 25. Cantidad de ozono en el año 2007
48 Figura 26. Absorción de la RUV en el sistema ocular:
61 Figura 27. Países presentes en el protocolo de Kioto:
74 Figura 28. Degeneraciones en la piel a causa de la RUV
77 Figura 29. Pterigium. Procedimiento quirúrgico.
81 Figura 30. Contaminantes, media del tiempo que permanecen en la atmosfera
84 Figura 31. Cascada de Nitrógeno y efectos ambientales asociados
86 Figura 32. Emisiones de CO2 por combustibles fósiles en cada región
87 Figura 33. Numero de automóviles de vehículos de pasajeros por región
91 Figura 34. Capas de la córnea
101 Figura 35. Inervación córneal
102 Figura 36. Posición de la córnea en el globo ocular. Superior, Capas de la Córnea
inferior
104 Figura 37. Adherencia del Epitelio córneal
107 Figura 38. Modelo de transporte iónico del Epitelio córneal
118 Figura 39. Xeroftalmia, complicaciones de avitaminosis A en la córnea
125 Figura 40. Queratitis, Ceguera de nieve
129 Figura 41. Tincion Córneal con Fluoresceina vista desde lámpara de hendidura. 131 Figura 42. Fuente Germicida de Radiación Ultravioleta.
132 Figura 43. Daño córneal por RUV.
134 Figura 44. fuentes halógenas que admiten RUV.
137 Figura 45. Transmisión de Radiación ultravioleta tipo A y B de algunos lentes de
contacto blandos de hidrogel.
139 Figura 46. Cross Linking para el tratamiento del Queratocono.
143 XIII
LISTA DE ECUACIONES
Longitud de onda
9 Ozono
34 Diámetro del lente proyectado
58 XIV
1
1.1
INTRODUCCION
REVISIÓN HISTÓRICA Y JUSTIFICACIÓN
Desde 500 AC un grupo de griegos se preguntaban ¿por qué podemos ver? Aunque
en esa época los datos no eran suficientes para poder responder este tipo de preguntas, debemos darles crédito a este grupo de filósofos que desde ese entonces iniciaron
la búsqueda para que hoy en día podamos dar respuesta a innumerables cuestionamientos largo de los años.
Todo empezó cuando Empédocles comparo el sentido de tacto con el sentido de la
vista, los dos permiten reconocer objetos en forma y tamaño, entonces se le hizo fácil
decir que la vista era tocar los objetos con una mano muy larga puesto que para reconocer los objetos por medio del tacto la persona solo tomaba el objeto con su mano y
daba inicio la descripción, pero cuando se dieron cuenta que para esta teoría hacia
falta características como el color, vino Leucipo con la teoría de extramisión e intromisión, quien afirmo que la vista emanaba algo que era captado por el objeto y este a
su vez desprendía algo que lo captaba el ojo y era interpretada tanto la imagen el color y su forma. Después el filosofo Euclides (padre de la geometría) dice estar de
acuerdo con esta ultima teoría, pero las emanaciones tanto del ojo como del objeto se
darían por medio de rayos lineales, afirmación que le permitía estudiar este fenómeno
por leyes geométricas que darían como resultado perspectiva del objeto las cuales se
siguen usando por dibujantes de todo el mundo.
1
Después de algunos años Alhazén, medico árabe, dijo que los ojos no eran emisores
sino receptores tomando el hecho que mirar al sol lastima los ojos, también dijo acertadamente que el ambiente distribuye la luz para que los objetos puedan ser observados por el hombre y que entre más obstáculos se encuentren en el ambiente menos luz
recepta el ojo y menos visión tendrá, por eso no se puede determinar que objeto hay
en un lugar oscuro.
Posteriormente Newton con sus leyes físicas forma la ¨Teoría Corpuscular¨ afirmando
que la luz está formada por partículas, analizando el movimiento de las partículas o
pelotas resulta que la luz viajaba en línea recta, y aunque todavía no se podía medir la
velocidad de la luz, emerge la reflexión la refracción y la absorción.
Después filósofos determinan la polarización de la luz afirmando que las partículas
no eran pelotitas sino que tenían un patrón geométrico determinado. A la vez Tomas
Young con un experimento logró decir que la luz no viaja en línea recta sino mas bien
en ondas, pues dice que la suma de dos rayos luminosos deberían dar por lógica un
rayo luminoso mayor, lo cual no ocurrió, por eso se dijo que la luz viajaba en ondas,
pero para nadie era claro que significaba una onda.
Entonces se explico bien el termino haciendo analogías con el agua mientras está en
estado de reposo es perturbada por un objeto creando halos alrededor de esta, estos
halos tienen cresta siendo el tope máximo de la perturbación a nivel vertical superior
2
y valles. El máximo tope de perturbación a nivel vertical inferior, la distancia que
había entre valles y entre crestas una a otra se llamo longitud de onda. (Guadalupe et
al, 2005), (ver figura 1)
Con Huygens, se afirma que la
luz se emite en ondas puesto que
además de probar la reflexión la
refracción, el color e intensidad
como la teoría corpuscular, se
prueba el fenómeno de la difracción.
Figura 1.
Onda, Perturbación
Fuente: http://eltamiz.com/wp-content/uploads/2008/03/onda.jpg
Después del descubrimiento de la electricidad y de conceptos como el magnetismo,
hace que se genere un concepto electromagnético que revolucionaria nuestras vidas.
Para le filosofo Faraday fue difícil lograr la aceptación de su teoría de campos, pero
poco tiempo después Maxwell dijo que la teoría de Faraday era tan verdadero como
que el Sol ilumina la tierra, Él se dio cuenta que “una perturbación entre los campos
eléctricos y magnéticos se podía propagar” (García J et all, 1996). Después de analizar la teoría de campo y determinar la velocidad de la luz y su propagación en el vacío, se concluyo que la luz no era más que una onda electromagnética.
3
Como los seres humanos siempre estamos cuestionándonos todo, pronto se descubrieron a causa de muchas inquietudes, diferentes longitudes de onda como los de radio,
las infrarrojas, la luz visible se contemplo en diferentes longitudes de onda dependiendo del color y la radiación ultravioleta.
Definitivamente en la época de apogeo católico, el filosofar se consideraba un hábito
de ocio, pero es cuando vemos este tipo de descubrimientos que nos retractamos de lo
que el hombre pueda llegar a concluir con la suma de diferentes cosas. Aunque hoy
en día podemos disfrutar gracias a muchos descubrimientos de más tiempo libre para
seguir filosofando o pensando sin fundamento, se observa que el hombre por medio
de sus inventos han incurrido en la degradación del ambiente, y para solventar este
tipo de problema, se ha planeado a través de los años soluciones oficiales a nivel individual, según sea la disposición del país, pero en 1971 las Naciones Unidas visualiza los problemas ambientales desde una perspectiva globalizante e ineludible para los
habitantes de la Tierra. (PNUMA, 2006)
La radiación electromagnética que llega a la tierra desde el sol, abarca varias longitudes de onda en las que se encuentran principalmente el de tipo infrarrojo (IR), la luz
visible o espectro visible con longitud de onda que va desde el color rojo hasta color
violeta, rango que es percibido por el ojo humano. Por debajo de los 394 nm y con
menor longitud de onda, e imposible de percibir por el ojo humano, esta la radiación
ultravioleta (RUV) encontrada en el espectro electromagnético y descubierta por
Ritter en 1801 (Wikipedia; Nasa 2007). Este tipo de RUV ha sido tema de varias in4
vestigaciones debido a que “…ejerce una notable influencia tanto sobre la atmosfera
terrestre como sobre los seres vivos. (Centro meteorológico, 2003)”.
El ojo humano contribuye a la diferenciación de los objetos que están a nuestro alrededor y se compone de diferentes estructuras que permiten la trasmisión de la luz
hacia el nervio óptico el cual actúa como mensajero. Entre estas estructuras esta la
córnea, transparente y a vascular que tiene una cara externa en contacto con la película lagrimal y una cara interna en contacto con el Humor Acuoso. Ésta estructura es
muy sensible a la radiación lo que la hace vulnerable a la perdida de transparencia
repercutiendo en la visión, puesto que al causar opacificación en córnea, se impide el
paso de rayos luminosos y así la visión. Además de opacificación la RUV causa inmunosupresión (descrita más adelante en el capítulo 4 y 5) lo que la haría vulnerable
a cualquier infección.
El medio ambiente en el desarrollo de infecciones y en general, juega un papel importante y silencioso en cada una de las actividades que a diario se realizan y en las
profesiones que se practican, sin discriminación y jerarquías, es por esto que, es preciso el análisis de la RUV y la polución del aire desde diferentes puntos de vista para
determinar grados de afección, pero el ser humano hace caso omiso a su llamado y
no toma medidas prácticas frente a los daños que éstas pueden ocasionar. Y no es
sino hasta la creación del Programa para las Naciones Unidas del Medio Ambiente
en 1972, (PNUMA, 2006) cuando se toma conciencia de la problemática ambiental
atmosférica por lo que se crea para 1987 el Protocolo de Montreal en el cual se busca
eliminar las sustancias agotadoras del ozono (SAO) bajo un cronograma definido y
5
aceptado por los diferentes países, mediante el objetivo principal de conservación de
la capa de ozono para la disminución de morbilidad frente al paso de RUV. Pero, por
otro lado, la Organización Mundial de la Salud, (OMS). Creada cronológicamente
con el PNUMA, determinó que la incidencia de morbilidad aunque en menor proporción a causa de RUV no es solo por disminución de capa de ozono, sino también por
instrumentos creados por el hombre como: lámparas fluorescentes utilizadas entre
otras cosas para la iluminación de diferentes establecimientos y por diferentes profesionales entre estos los optómetras a través de algunos equipos para el diagnostico en
la consulta. Los geólogos son también fuentes de emisión de RUV, los centros estéticos con cámaras de bronceo y hasta “…los láseres oftálmicos como el Excimer, el
cual usa una longitud de onda de 193 y 308, comprometiendo RUV-C y RUV-B
(Wormigton, C. M., 2003)”.
Este estudio de revisión bibliográfica procura mostrar que aun cuando la RUV pueda
ser absorbida por la polución del aire y de esta manera se pudiese disminuir morbilidad, el hombre tiene la obligación de priorizar el mantener un entorno saludable para
la conservación de su propio bienestar ocular.
En el entorno que el ser humano se desarrolla, existen diversos tipos de contaminantes, los de menor proporción son generados por los recursos naturales, p. ej.: los gases
emanados por los volcanes, y los de mayor proporción producidos por hombre, p. ej.:
la proveniente de la descomposición de combustibles fósiles. Los contaminantes asociados con los medios de transporte son: el Monóxido de carbono (CO), óxidos de
6
nitrógeno (NO, NO2), hidrocarburos y otras partículas. El ozono es uno de los agentes
contaminantes por excelencia, si se encuentra a nivel de la troposfera es nocivo para
la salud humana., este reacciona químicamente en presencia de la luz solar para formar el llamado “smog fotoquímico”, el cual produce reacción con moléculas de las
vías respiratorias ocasionando una inflamación que termina en bronquitis y otras patologías relacionadas al sistema pulmonar. Según la OMS, además de esto ocasiona
varias patologías a nivel general pero hasta el momento ningún hallazgo a nivel ocular más allá de “irritación” (Granada, 1999; Ministerio de desarrollo vivienda y desarrollo territorial, Instituto, de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de
Colombia, 2001; Manchester Metropolitan University, 2002; Centro Meteorológico,
2003). Teniendo en cuenta la importancia de la cornea en el proceso visual, este estudio de carácter bibliográfico pretende demostrar los efectos en cornea causados por la
RUV y la polución del aire.
1.2
ANTECEDENTES
El sol es la estrella más próxima a la tierra, con una distancia máxima de 150 millones de kilómetros y una distancia mínima de 147 millones de kilómetros (Espasa,
2001). Su composición es dada principalmente por átomos de Hidrógeno (H) y
Helio (He) y otros elementos pesados en su núcleo. Éste ofrece una cantidad de
energía emitida de 3,83 X 1026 J/s. La zona de radiación y zona más próxima al
núcleo la radiación electromagnética se va hacia el exterior en forma de calor, poste-
7
riormente se encuentra la zona de convención llamada así por la variación de densidad entre la fotosfera (parte más externa del sol) y la zona de radiación.
La fotosfera es una zona compuesta por gases fuertemente ionizados con capacidad
de absorber y emitir radiación, la mayoría de esta radiación emitida traviesa la capa
de ozono hasta alcanzar la superficie terrestre. Posterior a la fotosfera, en la zona
más externa, se encuentra la cromosfera y la corona, esta ultima compuesta de un
halo que solo se alcanza a ver en los eclipses totales de sol y da la impresión de estar
mirando un aura, por lo que algunos autores la llaman corona o aura.. (Ver figura 2)
Figura 2.
El sol y sus capas
http://www.astrofotos.com.es/2007/03imagenes-del-sol-en-detalle.html
8
La radiación electromagnética que emite el sol disminuye en el cuadrado de la distancia, es decir que aunque para objetos más cercanos al sol la radiación es mayor, los
elementos situados en la tierra hacen que por efectos de reflexión ocasionalmente
llegue una radiación considerablemente alta, pues la densidad de las partículas en el
espacio es demasiado pequeña (10-8 Kg/m3 (IDEAM, 2004))ocasionando gran radiación hasta el momento de interacción en la capa más externa de la tierra donde es
transferida por ondas electromagnéticas. Ésta va desde su origen, en todas las direcciones, no necesitan un medio material para propagarse se desplazan en el vacio a
una velocidad de c=299.792 km/s. (Inzuza B. 2003) La distancia adyacente entre
cresta y cresta de una onda se denomina longitud de onda (λ), la frecuencia (ѵ) es el
número de veces que la onda oscila cada segundo. Y se relacionan entre sí mediante
la expresión Longitud de onda
λv = c
(Ec. 1)
Estas variables son importantes para la determinación de la energía de la visibilidad y
el poder de penetración. (DAMA, 2008).
La radiación del sol depende totalmente de los movimientos de rotación y traslación
de la tierra, puesto que cuando la tierra se encuentra en el perihelio (posición más
cercana del sol), tiene un 7 % mayor de radiación que cuando se encuentra en el afelio, (posición más alejada del sol respecto a la tierra) (Ver figura 12) (Heresmas,
2002). La radiación solar siendo la fuente ultima de energía para todas las formas de
9
vida, llega a la tierra de manera visible e invisible comprendida dentro del espectro
electromagnético y expresada en nanómetros (nm) equivalente a millonésima de metro o millonésima de milímetro (IDEAM, 2004).
Según varios autores, hay que tener en cuenta que objetos con temperaturas mayores
a 0°K emiten energía radiante, por ejemplo: el Sol, la Tierra, la atmósfera, las personas, etc. Los objetos con mayor temperatura irradian más energía total por unidad de
área que los objetos más fríos y los cuerpos con mayor temperatura emiten un máximo de radiación en longitudes de ondas. Existen objetos capaces de absorber radiación en un 97% de la radiación incidente llamados cuerpos negros, bajo algunas
circunstancias el sol, la tierra y la nieve, actúan como cuerpos negros.
Para determinar qué cantidad de radiación actúa hasta el límite de la atmosfera desde
el sol a aproximadamente 150 x 106 km, la organización mundial de meteorología en
procesos de atenuación como la reflexión, refracción y difracción, determino que
existe una medición del flujo de energía de onda corta interceptada por una superficie
normal a la dirección del sol que se expresa en vatios por metro cuadrado (W/m2)
denominada constante solar.
La constante solar varía según el movimiento de traslación de la tierra, al mismo
tiempo la distancia tierra-sol, provocando que la radiación incremente en meses como
enero, y proporcionalmente disminuya durante el año hasta el mes de Julio en donde
la curva de nuevo asciende hasta llegar otra vez al mes de enero.(NASA,2003)
10
Como se menciona anteriormente, la radiación sufre procesos de atenuación determinando la clasificación entre la radiación directa y la difusa, estos procesos son el de
dispersión o scattering, reflexión y absorción:
Dispersión ó scattering, en donde los gases y partículas en la atmosfera desvían la
energía. Dependiendo de la longitud de onda causan que la radiación incidente se
disperse en todas las direcciones, fenómeno conocido como Rayleigh. Cuando se tienen aerosoles que exceden la longitud de onda de la radiación incidente y hacen que
ésta no se disperse en todas las direcciones sino que se concentre en una hacia adelante se producen un fenómeno llamado Mie. La scattering puede ser elástica cuando no
hay pérdida de la energía en el momento de interacción con el medio y la longitud de
onda no cambia. También es inelástica cuando por el contrario si hay pérdida de
energía cuando interactúa con el medio y la longitud de onda cambia. (Ver Figura 3)
La capacidad de Reflexión de la radiación reflejada por cualquier superficie como la
tierra se denomina ALBEDO. El albedo planetario esta en aproximadamente 30%,
energía que se pierde y no interviene en el calentamiento, el porcentaje depende de la
cobertura nubosa, naturaleza de la superficie, inclinación de los rayos solares, partículas en el aire. A mayor nubosidad menos albedo. (IDEAM, 2003; Wege, K, 1993.)
Por ejemplo, la luna tiene un albedo de 7% puesto que no tiene atmosfera.
(Ver figura 3)
11
Figura 3.
el color de un atardecer, el amanecer y el color del cielo durante el día es explicado
por el fenómeno de scattering tanto Rayleigh como de Mie
La Absorción se da cuando la radiación incidente es tomada por el objeto donde incide, esto produce un aumento de la temperatura.la radiación emitida por el sol no es
absorbida por la atmosfera excepto la radiación ultravioleta que se absorbe por el
ozono (O3),mientras tanto la radiación proveniente de la tierra como la infrarroja es
absorbida por el dióxido de carbono, por el vapor de agua y por otros agentes contaminantes dando como resultado el aumento de la temperatura terrestre, acción que se
denomina como efecto invernadero, gracias a la acción de este efecto la tierra no está
en temperaturas de 18oc bajo cero. (Luis E, 1998). (Ver figura 5)
12
Figura 4.
valores de albedo reflejado en porcentajes según superficie
Fuente: http://mizar.blogalia.com/historias/35475
Figura 5.
Efecto invernadero
En donde se muestra la trayectoria de la luz proveniente del sol en donde al hacer contacto con la superficie terrestre, parte de esta luz es absorbida y parte es reflejada, la luz absorbida calienta la superficie, ésta emite radiación infrarroja hacia la atmosfera donde es absorbida por gases de efecto
invernadero GEI
Fuente: UNEP-GRID, Arendal.
13
1.2.1
Tipos de Radiación.
La radiación puede ser de tipo Ionizante o no ionizante, la ultima se debe a la no disociación de un átomo o molécula, ésta se encuentra dentro del espectro electromagnético en redes, tendidos eléctricos, celulares y los microondas; por mucho
tiempo se ha creído que este tipo de radiación no es nociva para la salud pero últimamente se ha comprobado que la exposición extendida a este tipo de radiaciones trae
consecuencias en la salud, aunque según la OMS, se requiere de mucha potencia y
larga exposición para afectar la salud. Las microondas tienen frecuencia de resonancia natural de las moléculas del agua (H2O) que hay en los sólidos y los líquidos, por
tanto las microondas son absorbidas por las moléculas de agua que contienen los alimentos, mecanismo por el cual se calienta los alimentos en los microondas. (Tipler A,
1996)
Según Benavides y otros autores, la radiación se expresa como exposición radiante o
irradiación como energía sobre área tiempo (W/M2).1 Ésta, puede ser de tipo extraterrestre, haciendo referencia a toda la radiación que no incide en el límite de la atmosfera. Una parte de esta radiación antes de llegar a la superficie terrestre, es dispersada,
absorbida o las dos, por agentes como gases, aerosoles nubes, cristales de hielo, gotas
de agua. Puede ser directa, (Ver figura 6) en donde el total de la radiación solar incide la superficie terrestre sin haber sido reflejada ni difundida, se puede decir que la
1
Joules (J)= unidades de energía. Watt (W)= unidades de poder
14
radiación directa se puede dar siempre y cuando haya una constante solar, una altura
mínima del sol sobre la tierra y una poca cantidad de absorbentes y reflectantes que se
encuentren sobre la atmosfera. La radiación difusa (Ver figura 6) por el contrario es
la cantidad de radiación que llega a la superficie terrestre diferente a la radiación directa, es decir, toda radiación que fue absorbida y reflejada por diversos agentes atmosféricos. Esta radiación es diaria entre los periodos de tiempo comprendido desde
las seis de la mañana hasta las seis de la tarde, varía entre 300 y 5.500 W*h/m2 al día,
(IDEAM, 2004), además este tipo de radiación depende estrictamente de la altura a
nivel del horizonte, haciendo que a mayor altura sobre el horizonte mayor radiación
difusa.
Figura 6.
Radiación Global
Dividida en radiación Directa (radiación que no sufre ni dispersión ni reflexión) y radiación Difusa,
contraria a la directa. La radiación solar varía a lo largo del año, pues el ángulo incidente de la luz
solar en el verano es mayor que en invierno y los rayos inciden en verano de forma más directa sobre
la superficie terrestre, todo esto a causa de los movimientos terrestres
Fuente:http://www.pce-group-europe.com/espanol/product_info.php/info/p6381_Medidor-deradiacion-de-energia-solar-PCE-SPM-1.html
15
Por último la radiación global es el total de radiación en un componente vertical que
hay entre la difusa y la directa en un ángulo de 180 grados. De esta manera el valor
aproximado del flujo de la energía del sol absorbido por la tierra incluyéndose la atmosfera es de 235 Wm-2 de los cuales 67 Wm-2 son absorbidos por gases y nubes,
una pequeña parte de esta es absorbida por la estratosfera por el O3 y el Oxigeno (O2).
La superficie terrestre absorbe 168 Wm-2 después de haber pasado por el aire, esta
radiación varía según la latitud.
1.2.2
Naturaleza de la luz.
La luz es una onda electromagnética constituida por un campo magnético y uno eléctrico, que vibran u oscilan perpendicularmente entre sí.
Figura 7.
Longitud de onda
es la distancia que existe entre cresta y cresta de una onda y la frecuencia es la cantidad de ondas que
oscilan en determinado tiempo
Fuente: Enciclopedia Encarta, Microsoft corporation, Ondas electromagnéticas.
16
La distancia que hay entre cresta y cresta se denomina longitud de onda (λ), el número de oscilaciones que hay en un segundo se llama frecuencia. La luz hace parte de
una franja muy pequeña entre las diferentes frecuencias del espectro electromagnético
donde hay variación en las longitudes de onda dependiendo del color medible con el
espectrómetro. (Ver figura 8)
Figura 8.
Naturaleza de la luz
En donde se encuentran los colores del arcoíris ordenados por longitud de onda en donde a mayor
frecuencia menor longitud de onda, siendo el primer color el violeta con 400nm, azul, verde, amarillo,
naranja y por último el rojo con 700 nms
Fuente: 2003: http://www.astrocosmo.cl/electrom/electrom-01.htm.
De esta manera se dice que la luz es el efecto físico por el cual se hacen visibles los
objetos, éstas longitudes de onda que van desde los 400nms hasta los 700 nms son
percibidas por la capa nerviosa del ojo humano en los colores del arcoíris, (ver Tabla
1) El color rojo dentro de la franja visible tiene una longitud de onda mayor y una
frecuencia menor opuesta al color azul. El esparcimiento conocido como el mecanismo por el cual la luz es absorbida y posteriormente reflejada de las ondas electro17
magnéticas visibles es inversamente proporcional a la longitud de onda, es decir, a
mayor longitud de onda menor esparcimiento dando como resultado el cielo azul y el
atardecer rojizo. (Wormington, 2003).
1.2.3
Espectro Electromagnético.
Dentro del espectro electromagnético en el cual se encuentra la luz, también se haya
radiaciones de longitudes de onda corta como los rayos gama, por el contrario, las
ondas radiales y de televisión tienen longitudes de onda más largas y frecuencias menores.
A veces la luz actúa como una partícula más que como una onda, especialmente
cuando interactúa con los átomos, un átomo siempre absorbe una cantidad de energía
luminosa y como la interacción implica una cantidad de energía fija, entonces, se determina que la luz actúa como un fotón. Midiendo la frecuencia de ésta los investigadores pueden determinar si la energía proviene del sol, de la tierra o de galaxias
lejanas.
En el espectro electromagnético está la radiación infrarroja que da lugar a reacciones
térmicas atmosféricas al ser emitidas por la tierra a consecuencia de la absorción de la
radiación solar. Ésta radiación se une a gases de efecto invernadero (GEI) como el
dióxido de carbono (CO2). Éste, junto con otros gases GEI han incrementado en los
últimos 258 años en un 30% debido al uso de combustibles fósiles, (climate network,
18
2008) lo que conlleva el aumento de la temperatura en la atmosfera fundiendo los
casquetes polares que serian la causa de considerables inundaciones por incremento
del nivel de agua en los océanos, éste efecto se conoce como Calentamiento Global.
(UNEP, 2001)(Ver figura 5)
Figura 9.
Espectro electromagnético
En donde se encuentran diferentes longitudes de onda (λ) desde mayor a menor (izquierda a derecha)
está la radiación de radio, la infrarroja, luz visible, radiación ultravioleta, rayos x, rayos y
Fuente: www.um.es/docencia/barzana/II/Ii03.html
19
La radiación infrarroja de longitud de onda larga es absorbida por estructuras oculares
como la córnea y el cristalino y cuando la exposición de esta radiación es prolongada
puede llegar hasta retina causando daños irreparables como en el caso de los eclipses.
(Ver figura. 9 y tabla 1).
Tabla 1.
Longitudes de onda de la radiación ultravioleta, luz visible, radiación infrarroja
RADIACIÓN
Ultravioleta
Luz Visible
Infrarroja
TIPO
C
B
A
VIOLETA
AZUL
VERDE
AMARILLO
NARANJA
ROJO
C
B
A
(λ) En (nm)
100-400
400 -760
760-1000000
(λ) En (nm)
100-280
280-315
315-400
400-450
450-480
480-540
540-590
590-610
610-760
760-1400
1400-3000
3000-1000000
Fuente: realizado por el autor desde www.um.es/docencia/barzana/II/Ii03.html
20
2
2.1
RADIACION ULTRAVIOLETA
DEFINICIÓN RUV
La Radiación ultravioleta (RUV) es emitida por el sol a la tierra, ésta es una forma de
energía radiante invisible encontrada en el espectro electromagnético anteriormente
mencionado, (Ver figura 9) La RUV según Wormington, (2003) en el espectro va
desde los 399 nm hasta los 100 nm, aunque la mayoría de autores concilian que los
valores van desde 100nm hasta los 400nm como se tratara en este documento. Ésta
presenta interacción con la atmosfera siendo absorbida en cierta parte, está provocando la disociación de oxigeno molecular dando como resultado temperaturas elevadas.
Además, esta radiación interacciona con los constituyentes atmosféricos condicionando la densidad del ozono (O3), partículas que forman la capa esencial para la vida
del hombre, capa de ozono, (Department of Energy, 1994). Finalmente el 7% de la
radiación alcanza los niveles terrestres (IDEAM, 2003) participando en procesos biológicos como la fotosíntesis, ecológicos como la modificación de ecosistemas, y fotoquímicas para la formación y descomposición de contaminantes, como lo veremos
más adelante. (Department of Energy, 1994).
Los efectos de la RUV en el ser humano son muy importantes pues representan consecuencias positivas (Webb, A.y Holic, M, 1998) y negativas (Diffey 1991) las cuales necesitan ser estudiadas para el desarrollo de una normatividad que se rige según
21
la salud pública en lugar, tiempo, género, raza, edad y demás variables; para la oportuna prevención y tratamiento.
2.2
CLASES DE RUV
La RUV se divide en tres clases según su longitud de onda y a su vez por el daño que
producen, las tres clases son:
2.2.1
RUVA
Es la menos dañina de las tres, y contenida en el espectro electromagnético con una
longitud de onda entre 315 nm hasta 400 nm. Alcanza niveles atmosféricos superficiales en un 98% (DAMA, 2003). Es llamada RUVA debido a que su traducción del
ingles “Aging” al español Envejecimiento la hacen causa fundamental de envejecimiento prematuro de la piel, de inmunosupresión del sistema humano, al mismo
tiempo que la formación de radicales libres, de reacciones foto toxicas y foto alérgicas. (Tena, 1998).este tipo de radiación se utiliza para la elaboración de materiales
fluorescentes, maquinas bronceadoras y de fototerapia.
2.2.2
RUVB
Más dañina que la radiación UVA, se encuentra en el espectro entre 315 nm y 280nm
y solo un 2% pasa a la atmosfera superficial puesto que en su mayoría es absorbida
22
por la capa de ozono. La RUVB es potencialmente dañina y se traduce desde inglés
“burning” quemadura, puesto que su exposición trae quemaduras de piel además de
los efectos de la RUVA en un porcentaje mayor. Otra de las consecuencias a la exposición de RUVB es la muta génesis dérmica y ocular culpable del cáncer.
2.2.3
RUVC
Esta clase de radiación es absorbida en su totalidad por la capa de ozono no permitiendo el paso a nivel de atmosfera superficial. Tiene una longitud de onda entre los
280 nm y 100nm y es la encargada de la formación de la capa de ozono a 15 kms
desde la superficie terrestre, esto se da cuando un átomo de RUVC colisiona con los
átomos de O2 y forman O3 partículas que reunidas forman la capa protectora de la
tierra. A este tipo de radiación se le denomino C, puesto que es más energética y si
lograse pasar a través de la capa de ozono hacia la tierra una mínima exposición al sol
se requeriría para que haya muta génesis y de esta manera se genere la enfermedad
del Cáncer.
2.3
DISTRIBUCIÓN GLOBAL DE LA RADIACIÓN SOLAR
La cantidad de radiación ultravioleta que llega hasta el borde de la atmosfera es de
342 w/m2 la cual por efectos que veremos a continuación queda disminuida solamente a 170 w/m2.
23
Los mayores datos de incidencia de RUV se da en las zonas cercanas al ecuador puesto que los rayos del sol llegan directamente sobre esta zona, por esto decimos que en
meses de verano para estas zonas la RUV es mayor que en épocas de invierno. Se
sabe que las zonas cercanas al ecuador carecen de estaciones por ello no tiene sentido
decir que la RUV aumenta en estas épocas, y si se quisiese correlacionar esta afirmación con la época en el tiempo mas no en el clima seria en vano también, pues las
estaciones climáticas varían la incidencia de la RUV y estas en norte del ecuador son
totalmente opuestas al sur del mismo. La única manera de encaminarse a estandarizar
la incidencia de RUV en la zona ecuatorial es determinando verano e invierno y separándolos por semestres. Cabe resaltar que aunque esta es la mejor manera de saber
incidencia de RUV en el ecuador, es necesario correlacionar variables de altura, clima, vientos, contaminación, nubosidad, reflexión entre otros que serán mencionados
más adelante en el capitulo
24
Figura 10.
Distribución global de la radiación
Fuente: (http://homepage.mac.com/uriarte/maprad.html)
La distribución de la radiación varía de acuerdo a muchos factores que interviene
sobre ella, unos factores positivamente, es decir a favor de la salud humana y otro
negativamente en contra de ésta.
2.4
FACTORES
DETERMINANTES EN LA RUV
Para facilitar la comprensión de la incidencia de la radiación ultravioleta en la superficie, la OMS ha desarrollado una herramienta a manera de tabla, en donde cero es
menor y 10 es mayor en incidencia.
25
La de la tabla se es la total de incidencia de la RUV a nivel superficial después de
haber interactuado con los siguientes factores que la determinan mostrados más adelante.
Figura 11.
Índices de radiación Ultravioleta
Fuente: desarrollado desde UV Index http://www.who.int/uv/publications/en/GlobalUVI.pdf
La posición del sol, el cubrimiento de las nubes, la cantidad de ozono en la atmosfera,
la altitud, la reflexión terrestre, la pigmentación de la piel humana y la latitud son
factores que afectan la incidencia de la RUV a nivel de estratosfera superficial.
2.4.1
Elevación del sol
Entre más alto este el sol en el cielo, más grande será el nivel de RUV. Esto se debe a
que los rayos solares recorren un camino más pequeño a través de la atmosfera pasando por una menor cantidad de estructuras absorbentes. Por fuera de los trópicos el
nivel más alto ocurre cuando el sol está en su elevación máxima al medio día debido
26
a los movimientos de rotación de la tierra. De esta manera los niveles de radiación
varían con la hora del día y el periodo del año. (Ver figura 12)
Figura 12.
Rotación y traslación de la tierra.
Muestra el afelio (posición más alejada de la tierra), y el perihelio (posición más cercana de la tierra)
Fuente: http://www.paranauticos.com/Notas/Tecnicas/Navegacion/imagenes/tierra-tralacion.jpg
2.4.2
Proximidad a una zona industrial
Debido a la protección del smog fotoquímico los procesos industriales producen O3,
uno de los gases más irritantes del smog que puede causar problemas respiratorios, el
O3 absorbe RUVB. (Sparlin, 2001; SISSAO, 2005). En un reciente estudio se comprobó que el material particulado absorbe radiación ultravioleta así: El oxido de
Nitrógeno, o, 1 ppm absorbe 7% de la radiación, y el ozono, por cada 0,1 ppm absor-
27
be 17.5% en longitudes de onda de 280 nm y 45% en longitudes de onda de 300 nm.
(Honeyman, J 2007)
2.4.3
Latitud
Entre más cerca se esté de las regiones ecuatoriales más alto será el nivel de radiación
ultravioleta.
El ángulo de la incidencia de los rayos solares determina la cantidad de calor que recibe una superficie. La latitud y la curvatura terrestre determinan ese ángulos.la zona
en donde los rayos inciden mas perpendiculares es la zona en donde hay mayor calor
por eso a medida que nos alejamos del ecuador, los rayos solares son mas oblicuos
por ende habrá más calor
2.4.4
Oblicuidad
Se recibe diferente intensidad según el ángulo de incidencia sobre la superficie terrestre.
28
2.4.5
Altitud
Cada 300 m la radiación ultravioleta se incrementa en un 4%. A altitudes mayores la
atmosfera absorbe menos RUV, por cada 1000 metros la RUV incrementa del 10% al
12% aproximadamente.
2.4.6
Reflexión de la superficie (albedo)
La RUV es dispersada por diferentes superficies en diferente porcentaje, la nieve
puede dispersar el 80% de la RUV, la arena de la playa un 15%(Ver figura 13 y 4)
Figura 13.
cantidad de reflexión por diferentes estructuras
Fuente: Índice UV Solar Mundial: Guía práctica, editado por la Organización Mundial de la Salud
(WHO) 2008.
29
2.4.7
Pigmentación de la piel
Entre más clara sea la piel mayor será el daño de la radiación ultravioleta en términos
de salud.
Figura 14.
Distribución geográfica por color de piel
En donde de Izquierda a derecha según la tabla inferior, va de más clara a más oscura. El mapa muestra que la zona en donde más riesgo corren las personas para desarrollar enfermedades a causa de RUV
sesgando solo a color de piel son: sur Argentina y Chile y Brasil, Uruguay, Paraguay, Estados unidos
(excepto: sur de Florida, sur California, Arizona, Nuevo México, Occidente de Dallas, sur Colorado),
Nueva Zelanda, En Australia (Tasmania y sur de victoria), Sur de Sur África, Norte de China, Rusia,
Norte de Japón ,Mongolia, Suecia, Lituania, España, Portugal, Italia, Alemania, Finlandia, Ucrania,
Kazakhistan, Romania, Gracia, Francia, Austria, entre otros.
Fuente: http://www.grida.no/_res/site/file/publications/vitalozone.pdf Extraido desde American Journal of Physical Antropology 2007.
2.4.8
Nubosidad
Los niveles de RUV son mayores en cielos despejados, pero esto no quiere decir que
en cielos cubiertos la radiación no pueda llegar a ser alta. La dispersión puede tener el
30
mismo efecto de reflectante sobre diferentes superficies y de esta manera el incremento de la RUV.
Las nubes son masas de vapor acuoso suspendidas en la atmosfera, éstas, entre más
gruesas y alargadas, menos transmisión de la RUVC permitirán. .
2.4.9
Ozono
a. Definición
El Ozono fue descubierto en 1840 por el químico Friedrich quien manifestó que era
una molécula compuesta por tres átomos de Oxigeno a través de la acción de la radiación. Esta molécula es bastante escasa, hay (10 millones de “moléculas” de aire/120
de ozono). (Hernández, 2007). El ozono absorbe cierta cantidad que llega a la superficie terrestre. La unidad dobson (UD) es la unidad de medida para evaluar la concentración de ozono. En términos sencillos, si se comprimiera el ozono en una superficie,
100 UD equivaldrían a un milímetro de espesor, de esta manera, para determinar si el
promedio de ozono esta en normalidad se dice que debe estar por encima de las 200
UD. (Hernández C, 2007)
El ozono usualmente se mide de dos maneras: la primera la que expresa la cantidad
total de ozono contenido en la columna vertical de la atmósfera sobre la superficie de
la Tierra. Su medida se expresa en Unidades Dobson (UD) se denomina Ozono total.
31
Figura 15.
Ozono total se
expresa en la cantidad que hay en
una columna vertical desde la superficie de la tierra,
Se reporta en unidades dobson y
los valores aproximados están entre
200 a 500
Fuente: modificado desde IDEAM
Figura 16.
Perfil vertical de ozono.
Indica la segunda forma de medición en donde se toma las concentraciones de ozono en función de la altura o la presión.la
curva nos indica que las mayores concentraciones de ozono se
encuentran en la estratosfera desde los 15 kms a los 35 kms por
presencia de la capa de ozono. La unidad más usual es el mili
pascal y se denomina perfil vertical del ozono
Fuente: World Meteorological Organization, Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1994, WMO Global Ozone Research
and Monitoring Project - Report No. 37, Geneva
Por otro lado el Ozono es un gas de efecto invernadero GEI que absorbe y emite radiación infrarroja con la cual contribuye al calentamiento global mencionado anteriormente. (Henry y Gloria, 2006).
Hay que señalar que aunque el ozono cumple una vital función para la salud impidiendo el paso de los dañinos rayos ultravioletas especialmente de RUVC y RUVB, a
nivel de troposfera los efectos en la salud han sido no favorables.
Entre los 0 y 15 kms desde la superficie terrestre se encuentran también concentraciones de ozono, formado por reacciones dinámicas y mayormente fotoquímicas.
Éstas últimas se generan a partir de otros agentes contaminantes, también llamados
32
agentes precursores, los cuales reaccionan bajo la acción de radiación solar. Este proceso hace que se presente un gas contaminante secundario que se encuentra a niveles
superficiales como “ozono malo”.
Figura 17.
Capa de ozono y capas de la atmosfera
Fuente: PNUMA, 2006 Ozono pack, Ozzy Ozono.
Los procesos fotoquímicos se producen de manera natural a partir de emisiones de O2
por parte de plantas y CO2 por parte de otros seres vivos dando una concentración de
ozono a nivel superficial, pero hay momentos que la exposición de campos electromagnéticos como las tormentas eléctricas podrían incrementar las concentraciones de
ozono superficial, mas sin embargo según la Universidad de Valladolid no justifica el
incremento en las concentraciones superficiales, a estas exposiciones de campos electromagnéticos.
33
Los compuestos precursores que son los culpables de causar incremento de ozono a
nivel superficial son principalmente los Óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos
Orgánicos Volátiles (COV), emitidos por el incremento de procesos industriales,
quema de combustibles fósiles utilizados por el hombre. (Hernández, 2007; Henry y
Gloria, 2006, Zúñiga, 2008, PNUMA, 2006).
Ozono
hidrocarburos + NO3 + Calor + LuzSolar = O3
(Ec. 2)
Fuente: Reporte 2006 Unidad Técnica de ozono, Henry y Gloria. Ozono Troposférico.
El ozono superficial por ser un gas oxidante produce ciertas manifestaciones negativas en las plantas, al impedir el almacenamiento y la producción de nutrientes
haciéndolo más propenso a daños por cambios climáticos y contaminantes. En la salud humana causa problemas a nivel “respiratorio y pulmonar, dolores de pecho, irritación de garganta, empeoramiento de enfermedades preexistentes del corazón
ataques de tos, jadeo, y dificultad para respirar en momentos de ejercicio. Además,
produce enrojecimiento o irritación en los ojos.”(Benavides y Gloria, 2006),
El ozono es un gas que es capaz de descomponer caucho (llantas de automóviles),
nylon, plástico, colorantes y pinturas.
34
b. Form
mación del ozono
o
superrficial
Pro
ocesos Fotoquimicos
Contaminantes
Absorve
RUV
forma
Menos Energgia
Mas Perdida d
de Energia
Produce
produce Moleculas Exitadas
Iones
Rad
dicales Libres
So
on Reactivos
Se Forman por
Intervienen con otras reacciones
Fotodisociacion
fotoionización
n genera
Consecuencias
a partir de genera
moleculas ionizadas
Atomos o Moleculas Ionizadas de
Foto
olisis
Con Reactivos como
Gases de atmosfera
de Moleculas
Agua
Otras
Natural
acido nitroso
Antropogenica
Atomo
os de Oxigeeno, Nitrogeno
o, Oxidos de nitro
ogeno, Agua, etc.
Ozo
ono
OxigenoM
Molecular o atomico,, Nitrogeno, Monoxido de nitrogeno o Hid
drogeno.
monoxid
do de carbo
ono
dioxido de
e azufre
Metano Monoxid
do de nitroge
eno
Fiigura 18.
Formación de ozono superfficial
Con la grafica se puede com
mprobar que el ozono superficcial se origina a partir de radiicales libres quue
son producidos por factores naturales
n
o artiificiales, es deccir producidos por el hombre y que cualquieera
que fuese su origen
o
en la reaacción químicaa intervienen oxigeno, dióxiddo de carbono y oxido de nitróógeno.Fuuente: Realizaddo basado en Universidad
U
de Valladolid
http://calidaddelairre.navarra.es/ccalidadaire/atm
mosfera_procesoos_fotoquimicos.cfm
35
c. Ozono Estratosférico
Es el que como se mencionaba antes está en la Estratosfera formando lo que se conoce como capa de ozono, esta capa de moléculas de ozono se forma cuando la RUV
alcanza la baja atmosfera y por medio de procesos de disociación las átomos de oxigeno (O2), se convierten en átomos de (O). Posteriormente estas moléculas de (O2) se
unen con un átomo de (O) mediante procesos de Ionización para formar lo que conocemos como ozono O3 y calor. (Ver figura 19)
El conjunto de moléculas de O3 se encuentran hasta los 70 kms desde la superficie
terrestre, según el PNUMA el 90% del ozono se encuentra en la atmosfera alta y entre
los 15 kms y los 35 kms esta su mayor concentración (estratosfera, Ver figura 16),
para formar una capa que actúa como escudo protector contra la radiación ultravioleta.
Figura 19.
Procesos de Disociación y ionización
Fuente: Realizado desde Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2002. Twenty questions and answers about the ozone layer. OMM.
La molécula de Ozono sigue viva hasta que a la estratosfera, (lugar donde se encuentra la capa de ozono) llegan moléculas de cloro (Cl), nitrógeno (NO2) Bromo (Br), e
36
hidrogeno (H2). Éstas reaccionan químicamente disocian la molécula de ozono, a estas sustancias se les denomina Sustancias Agotadoras del Ozono, (SAO). Las SAO
que son compuestas por carbono y halógenos se llaman Halogenados, las que se
componen por carbono, flúor y cloro, se llaman clorofluorocarbonos o (CFCs) los
cuales contribuyen al forzamiento del efecto invernadero. Los CFCs se producen por
varias actividades del hombre como refrigeración, aire acondicionado, aerosoles,
agentes espumantes (poliuretano y poliestireno), limpiadores de componentes
electrónicos, y los solventes. Otro grupo importante son los halones, utilizados como
agentes retardantes en la extinción del fuego, y en la industria aeronáutica, estos contienen: carbono, bromo flúor y en algunos casos cloro. (Ver figura 20)
Figura 20.
Destrucción de las partículas de Ozono a causa del Clorofluorocarbonos (CFC´s)
Fuente: Exposición, UTO (Unidad Técnica de Ozono), Carlos Hernández, 2007.
37
La destrucción del ozono se da cuando gases fuentes de compuestos halogenados se
emiten a la superficie terrestre a consecuencia de actividades humanas y procesos
naturales, estos se acumulan en la atmosfera y son distribuidos por vientos a la baja
atmosfera, los cuales por movimientos más fuertes de aire se llevan más arriba hacia
la estratosfera en donde se convierten en reactivos a través de reacciones químicas y
de la intervención de la RUV los cuales causan destrucción de las moléculas de ozono
al necesitar átomos de oxigeno para sus reacciones químicas. Las nubes estratosféricas polares (cargadas de CFC´s y en general de SAO) dice la Unidad Técnica de
Ozono (UTO), son muy nocivas para la destrucción del ozono, especialmente en periodos de primavera e invierno, estas nubes se forman cuando el acido nítrico (HNO3)
y gases altos en azufre se condensan con el vapor de agua para formar partículas liquidas y solidas, finalmente el aire que contiene gases halogenados retorna a la Troposfera en donde el aire remueve por la humedad en las nubes y las lluvias estos
compuestos químicos. (OMM, 2002; IDEAM, 2006)
38
Figura 21.
Distribución de ozono en la Ártica y la Antártica.
La capa de ozono estratosférica medida con el perfil vertical de ozono expresado en mili pascales, está
en un promedio de 10 a 50 kms las observaciones a largo plazo con quipos de medición como el “ballonbourne”, han permitido comparar que en el antártico o polo sur, hay destrucción masiva de la capa
de ozono desde 1980 puesto que se puede comparar que para épocas anteriores comparadas el ozono a
decrecido en un 90%. Aunque en menor proporción, todavía está presente durante los meses de marzo
como se muestra en la grafica de la derecha
Fuente: OMM, 2002.http://www.esrl.noaa.gov/csd/assessments/2006/chapters/Q11.pdf
Según varios expertos hay alerta significativa en los polos puesto que todos los años
se ha observado que la disminución de moléculas de ozono a nivel estratosférico que
forma la capa de ozono , disminuye considerablemente en el intervalo de meses de
agosto noviembre siendo octubre el mes más preocupante, la Antártida continente
más frio de la tierra tiene una notable destrucción del ozono causado por variables
diversas: los vientos que circulan en la Estratosfera transportan los gases halogenados
hacia estas altitudes polares en donde hay altas temperaturas poco imaginables como
la de 1960 de -88,3 oC pero con una promedia de 78 oC. Exceptuando la zona costera,
en donde se experimentan temperaturas menos frías. Debido a estas altas temperatu-
39
ras comparadas con la Ártica o polo norte hay mayor formación de nubes polares por
ende la destrucción del ozono es mayor, el agotamiento de la capa de ozono que también se presenta en el Polo Norte se presenta en menor intensidad que en el Polo Sur
y se da solamente en periodos de febrero y abril como se ve en la grafica.
La disminución de la capa de ozono en la antártica ó Antártida tubo la mayor extensión para el 2006, alcanzo además los 85 UD y fue casi del tamaño de África con
29.6millones de km2 y más grande que Europa, Suramérica y Norteamérica. Este agujero como se llama comúnmente no es realmente un agujero, es más bien una disminución considerable de unidades dobson, unidades en las que se mide el ozono, se le
ha denominado agujero puesto que está ubicado en la Antártica y la disminución de
UD tiene una forma redondeada presentando así una similitud grande con la de un
agujero si su grafica es dada en escala de colores por medida de ozono total. (Ver
figura 22)
Figura 22.
Agujero de la capa de ozono para el mes de octubre del 2006
Considerado el agujero más grande en la historia hasta 2008
Fuente: NASA, 2006.desde www.nasa.gov
40
Este agujero mide 29.6 millones de km2 y es casi del tamaño de África con 30.06
millones de km2, y más grande que Norteamérica con 24.26 millones de km2, Suramérica 17.82 millones de km2y Europa con 9.94 millones de km2. (Éste mapa se ha
realizado con valores de ozono en Unidades Dobson y corresponde a medición total
de ozono). El color azul intenso equivale a Unidades Dobson entre los 150 y menores
a esta, colores de azul más tenues hacia arriba se pueden considerar fuera de peligro,
pues están en unidades dobson mayores a 250, considerado estándar de normalidad.
(Hernández 2007).
d. Factores que influyen en la distribución del ozono
La cantidad de ozono que hay en la superficie varia tanto como en tiempo y en espacio. En general se esperaría que los niveles de ozono fuese mayor sobre los trópicos
debido al aumento de RUV en las zonas ecuatoriales. Se pensaría que la ionización
para la formación de ozono y la disociación de la misma molécula presenta un balance, pero los vientos pueden jugar un papel importante en el momento de la cuantificación del ozono, puesto que estos llevan las moléculas de ozono a lugares diferentes a
las zonas de producción trayendo consigo que en el análisis del gas, no se encuentre
en gran cantidad en los trópicos. (Ver figura 23)
41
Figura 23.
Globo Terráqueo: muestra las coordenadas, es el modelo esférico como se representa
la tierra
Fuente: Enciclopedia Encarta, Microsoft corporation todos los derechos reservados.
La cantidad de ozono es mayor en latitudes medias y altas (cerca a los polos) (Benavidez, 2003, Inzuza) debido a la circulación más comúnmente llamada Brewer Dobson (por su autor). Esta corriente explica que desde la baja atmosfera (16 y 18 kms) y
con esta corriente, el aire pobre en ozono llega hasta considerables alturas, donde se
enriquece con más moléculas de ozono por medio de procesos fotolíticos haciendo
uso de la RUV, hacen una modulación radial cuando alcanza su parte más alta, para
posteriormente ser depositada en la baja atmosfera en lugares de mayor latitud. De
esta manera Norteamérica, Asia, el Océano Indico y el Sureste del Océano Pacífico
son beneficiados con 300 UD, mientras que en la Antártida y Norte de Suramérica se
registran para la misma época en 280 UD con un periodo de 4 a 5 meses.
42
Esta circulación es mayor durante invierno y primavera, además, es mayor en el
hemisferio norte debido a las ondas planetarias, que viajan de norte a sur, pueden ser
tan grandes de envolver toda la tierra a diferencia de las ondas marinas que llevan el
agua hacia arriba y hacia abajo con alturas y limitadas. Estas corrientes u ondas planetarias se originan en la atmosfera transmitiendo su energía a la estratosfera, son
formadas debido a que existen altas montanas y fronteras entre el mar y la superficie
terrestre que se unen para formar además lo que se conoce como calentamiento del
aire polar. Estas inimaginables ondas atmosféricas actúan como amortiguador de para
la formación del agujero de la capa de ozono causando a la vez que las zonas Árticas
estén libres de lo nocivos rayos ultravioleta.
Es por esto que cambios en el clima también son de gran importancia para la regulación de los efectos de la RUV puesto que si no existiesen este tipo de ondas sectores
como las montanas del Himalaya, según Paul Newman físico de la NASA, se verían
obligados a desalojar por razones de conservación de salud. Por lo que según este
mismo autor GEI, responsables del calentamiento global y el enfriamiento de la estratosfera podrían cambiar el clima y de esta manera reducir porcentajes de ondas planetarias y al mismo tiempo de ozono en el Ártico lo cual sería devastador. Según este
autor es incierto saber si la disminución del ozono en la zona Ártica pueda ocurrir
puesto que depende de variaciones en el clima que alteran las ondas planetarias.
(NASA 2001)
43
Por lo anterior se deduce que las zonas polares son privilegiadas al tener altas concentraciones de ozono total, como ya se había mencionado estos valores son más altos en
febrero- abril, de esta manera las cantidades de ozono para esta zona son más altas en
primavera y decrecen en otoño.
En el hemisferio sur la situación es totalmente opuesta pues mientras en el Polo Norte están en verano, en el Polo Sur están en invierno, es decir mientras en el norte
durante meses de febrero-abril hay concentraciones más altas de ozono, en el sur hay
concentraciones bajas. Mientras en el norte las concentraciones de ozono bajas finalizando el año, en el sur las concentraciones de ozono aumentan. (UTO, 2006)
Figura 24.
Ondas Planetarias:
En el polo norte las ondas calientan el aire de la estratosfera impidiendo la destrucción del ozono, en la
Antártida también existen estas ondas, pero tienden a ser más débiles puesto que ésta no posee extensiones de mares abiertos y mucho menos cadenas montañosas tan altas
Fuente: NASA 2001
44
e. Ozono total global2
Por medio de la medición de ozono global para cada mes durante el año 2007 podemos observar que la zona ecuatorial es la que tiene menos cantidad de ozono. A lo
largo del año las concentraciones de ozono fluctúan sobre los 280 UD establecida
como constante. Esto se debe que hay presencia de nubosidad que ayuda a la absorción de radiación UV.
Para el hemisferio sur, octubre es el mes más crítico alcanzando Niveles Dobson por
debajo de los 100, mientras que en el hemisferio norte los datos más altos se encuentran en los primeros meses del año, disminuyendo paulatinamente hasta el mes de
diciembre en donde se observa una considerable creciente en moléculas de O3.
2
Fuente : canada’s world wide web site , air quality research division and atmospheric science and
technology directorate at http://exp-studies.tor.ec.gc.ca/cgi-bin/selectMap?lang=e
45
46
47
Figura 25.
Cantidad de ozono en el año 2007
Valor mensual comparado con desviación estándar que puede ser negativa y positiva, los mapas muestran que la disminución del ozono se presenta en un grado mayor en los primeros meses del año, los
colores en el mapa total ubicado a la izquierda de los mapas de desviación indican inferior a mayor
cantidad de ozono desde abajo hacia arriba y los mapas de desviación, desde el eje ecuatorial para
arriba indican valores positivos y para abajo valores negativos.
Fuente: http://exp-studies.tor.ec.gc.ca/cgi-bin/selectMap?lang=e
La medición de ozono total del mundo, es tomada desde el centro de información de
el ozono mundial y radiación ultravioleta. Se han utilizado los mapas más recientes
48
que permiten mostrar los valores de ozono total en unidades dobson (UD). Los mapas
que se encuentran en la parte derecha, corresponden a mapas de desviación de la
normal, es decir que sus valores pueden ser negativos o positivos. Estos datos fueron
tomados desde 1978 hasta 1988 con el Espectrómetro TOMS (medidor de Ozono
Total), para todas las aéreas exceptuando la Antártida desde 1980. Para aéreas las
cuales tiene una información dudosa se hace cubrimiento con datos del TOMS y/o
con el TOVS tiros operational vertical sounder.
2.5
FUENTES DE RADIACIÓN ULTRAVIOLETA
Hay que tener en cuenta que cualquier material que exceda las 2500 Ko empieza a
emitir RUV
2.5.1
Arcos de Descarga Gaseosa
Los arcos de descarga gaseosa son muy utilizados para generar RUV, estos se encuentran conformados por diferentes gases (xenón, argón, neón, kriptón etc.) y se
diferencian unos de otros por mecanismos de arranque, forma de la lámpara, sistemas
de reflectores, electrodos entre otros. En estas lámparas la luz se obtiene cuando un
electrón se excita y subiendo de nivel, lo que se denomina emisión espontanea, que
son radiaciones producidas por el choque de electrones libres contra los átomos de un
gas o vapor contenido en el tubo de descarga
49
a. De descarga gaseosa de baja presión
a. a Fluorescentes
Son lámparas de vapor de mercurio a baja presión. Y se llaman fluorescentes porque
en el interior de la pared del tubo hay una capa de material fluorescente que permite
que se excite a través de la RUV generada por descarga para así emitir luz, si elegimos el tono del material fluorescente podemos cambiar el color de la luz generada. La
mayor parte de la potencia tiene una longitud de onda de 253.7 nm (Bonilla 1998).
Estas se dividen en normales y compactas.
a.a.a Fluorescentes normales
Presentan temperaturas que van desde los 2600 al 6200 grados kelvin dependiendo
de la composición de las partículas que conforman la lámpara. Se fabrican en forma
tubular recta o circular, su alto rendimiento hace que se usen en lugares de trabajo,
pues alcanzan elevados niveles de iluminación con duración de 7500 horas promedio
en periodos de 8 horas aproximadamente, lo que resulta siempre en potencias relativamente bajas. Y aunque en algún tiempo presentaban problemas regulando la luz
entre el tubo, los Dimerizadores o instrumentos de control de intensidad para tubos
fluorescentes (fosforo), hicieron que este inconveniente terminara como transformador convirtiendo la RUV de menor longitud en longitudes de onda más larga. En
general la banda de RUV emitida es de 275 nm a 380nm con un máximo de 313 nm.
50
Las características espectrales dependientes del fósforo varían con la presión del gas
o agente mediador que se utilice en la lámpara y la temperatura de esta. Este tipo de
lámparas fluorescentes son llamadas comúnmente como sol fluorescente pues sirve
para recibir bronceado artificial y se ha comprobado que en animales hasta puede
producir cáncer cutáneo.
a.a.b. Fluorescentes compactas
Estas lámparas funcionan de la misma manera que las fluorescentes normales, la
única diferencia está en su forma y dimensiones. Brindan la posibilidad de elegir el
color de la lámpara, ya sea de color azul o amarillo como las lámparas incandescentes, tiene una vida útil de 5 a12 mil horas y comparadas con las incandescentes, es
decir las normales proporcionan un 75% de energía teniendo una eficacia promedio
de 60 a 80 IM/W. Este tipo de lámparas son emisores de RUV de tipo luz negra, son
muy semejantes por su construcción a las emisores anteriores exceptuando que el
fosforo empleado emite radiaciones de 300 a 410 nm con un máximo entre los 350 y
365 nms. Debido a que puede cambiar de colores su uso más común es la fluorescencia en las pinturas, tintas y especialmente en medicamentos como el 8 metoxipireno
para fototerapia cutánea.
b. De descarga de sodio a baja presión: solo transmite Luz visible. Y
RUVA
51
b.a. De descarga gaseosa a alta presión
b.a.a. Arcos de mercurio a alta presión
Son lámparas de vapor que operan a 20 10 atmosferas, suelen ir envueltas en cuarzo
que contiene vapor de mercurio, este está rodeado por una ampolla de vidrio que tiene
una capa de material fluorescente para transformar la luz ultravioleta en luz visible
para su funcionamiento necesita una impedancia limitadora la cual actúa a manera de
estrober para su buen funcionamiento. Este tipo de lámparas han sido utilizados para
tratamientos de fototerapia tienen longitudes de onda de 254 nm 297 303,313 y 365
nm.
b.a.a.a Mercurio con equipo auxiliar
Estas necesitan un estabilizador externo para estabilizar la descarga. El flujo luminoso máximo es alcanzado después de los 3 a 6 minutos de encendido, lo que requiere al
enfriamiento para su reutilización. Tienen vida útil de 12 a 16 mil horas según la potencia su emisión ultravioleta atrae a los insectos.
Su eficacia luminosa es de 3 a 5 veces se utiliza en alumbrado público calles y naves
industriales.
b.a.a.b. Mezcladoras
Este tipo de lámparas son más eficaces que las lámparas incandescentes en un 20 a 50
% debido al aporte de la descarga en vapor de mercurio y por el filamento que hace la
52
resistencia limitadora de corriente. Éstas se utilizan en donde se necesita mayor flujo
lumínico y donde la producción de colores no sea un condicionante, como parqueaderos plazas depósitos parques etc.
b.a.a.c. Sodio a alta presión:
Se produce oxido de aluminio sinterizado que contiene vapor de sodio, está rodeado
por un recipiente de protección que sirve para estabilizar la temperatura de servicio y
en algunos casos usa polvo de recubrimiento para mejorar su espectro lumínico.
b.a.a.d Mercurio halogenado:
Este tipo de lámparas tiene una cubierta de protección que estabiliza la temperatura
emanada, en algunos casos tiene recubrimiento de polvo para corregir su espectro
lumínico, además en este tipo de lámparas la descarga eléctrica se produce en un tubo
de cuarzo o cerámico con halogenuros metálicos
Al final de las 6 mil horas de vida útil este tipo de lámparas presentan una iluminación un poco inestable produciendo una sensación de estrober. Estas se utilizan en
comercio alumbrado público aéreas deportivas filmaciones transmisión para televisión debido a su buena calidad de luz.
53
2.5.2
Incandescentes:
En este tipo de lámparas la luz se emite por termo radiación de manera similar al sol
en la que se caliente el cuerpo y emite radiaciones de diferentes longitudes de ondas.
Con este proceso se produce energía en forma de calor y el 5% de luz. Este tipo se
calienta entre 2600 a 3000 k en una atmosfera sin oxigeno.
a. De atmosfera inerte
Emiten luz cálida dando sensación de bienestar. Existen en el mercado diversos tamaños y colores. Tiene una vida útil muy corta y son los que se utilizan en casa.
b. De atmosfera halogenada:
En estas lámparas se agrega materiales halógenos vienen solamente en tamaños pequeños lo que hace que su utilización sea para limitada a lugares reducidos, su luz
blanca y brillante que las incandescentes comunes tienen temperaturas de color 2600
a 3500 k su flujo luminoso permite que sea constante puesto que el halógeno evita el
ennegrecimiento del bulbo, estas emiten RUV principalmente 330nm. Su fabricación
se hace generalmente en tubos largos (cuarzo iodo) o con bulbo protector con base
rosca. Su vida útil es de 2000 horas el doble de las comunes incandescentes, se usan
en los hogares o en cualquier establecimiento pequeño para ahorro de energía y mayor luminosidad. (Departamento de seguridad social, 2004; sica, 2006; Bonilla 1998)
54
2.5.3
Láser
Un láser es un artefacto que emite radiación electromagnética, su acrónimo en inglés,
LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION RADIATION, en español amplificación de la luz por emisión estimulada de la radiación.
Las propiedades de un láser son totalmente diferentes a las de la luz normal, como lo
podemos observar en la tabla 12 (presentada más adelante), la primera de las propiedades es de acuerdo al color, el láser es coherente emitiéndose estrechamente, con ya
sea baja divergencia en el rayo, ó convertida en solo con la ayuda de componentes
ópticos como los lentes. El monocromatismo en la luz es otra de las propiedades importantes, el Monocromatismo solo utiliza una única longitud de onda. La radiación
del láser es también colimada para que los rayos emitidos tomen forma paralela pudiendo enfocar en un solo punto. La amplificación es otra de las características que no
posee la luz normal se facilita a través de mecanismos de excitación que se generan
cuando la luz sale del tubo obteniendo más fotones y por ende más energía, los átomos que están dentro se excitan pasando a un diferente nivel de energía utilizando
diferentes mecanismos excitantes y finalmente salen amplificados. (Ver tabla 2)
55
Tabla 2.
Comparación en características de la luz corriente con el láser
Característica
Bulbo Regular
Láser
Ventajas Del Láser
Elimina aberración cromática
Color
Tipo de rayo
Ondas (colimadas)
Coherencia
Absorción y
emisión
Policromática
Difusa
Diferente Fase
Emisión espontanea
Son selectivos: esto quiere decir que
Monocromático
(Una Sola Longitud si seleccionamos el láser para tratar
cierta parte del cuerpo, solo esta parte
De Onda)
será afectada a pesar de que tendrá
que atravesar más.
Delgada
Nos permite tener más precisión al
Paralela
momento de usarlo
En La Misma Fase
Emisión estimulada
No Se Puede Enfocar Si Se Puede Enfocar Tener Precisión Milimétrica De La
En Un Solo Punto
En Un Solo Punto
Secciona Trabajar
Intensidad
Intensidad Baja
Intensidad Alta
Fuente: Adaptado para esta investigación desde Boulougouris vassilis, 2008. Clase de laser, Bayamón,
Puerto Rico.
Enfoque
Todos los medios en los que se propaga el láser consisten en moléculas que permiten
la estimulación para producir más energía. Hay diferentes tipos de medio como los
gases líquidos y sólidos, estos se encuentran en cavidades que están formadas generalmente por dos espejos, uno que hace el papel de de reflector y otro que transmite la
radiación.
Tenemos que tener en cuenta primero que el átomo viene del griego indivisible
“puesto que es la unidad más pequeña de un elemento químico. Este mantiene su
identidad y propiedades sin posibilidad de dividirse mediante cualquier proceso químico. El átomo tiene electrones que rodean el núcleo, este compuesto de protones y
neutrones. Tiene diferentes niveles de energía, cuando la luz es colocada sobre el
átomo, este absorbe la energía y va hacia un estado de excitación. (Espasa, 2001)
56
Entre más lejos este el núcleo más alto será el nivel de energía y entre más niveles de
energía tenga el electrón mayor será su energía permitiéndole su llegada al estado de
excitación, ya cuando todos los electrones se encuentran excitados, es decir en el ultimo nivel de energía, entonces su estado se conoce como inversión popular, paso
anterior al de emisión del estimulo. Los mecanismos de bombeo hacen que los átomos se exciten para que posteriormente lleguen a este último nivel de energía
Existen diferentes mecanismos para que el átomo llegue a un estado de inversión popular, el primero es óptico, en el que se utiliza un recurso como lámparas de luz regular usualmente en láseres que contienen un medio sólido o liquido; corriente
eléctrica, con un medio de gas; y reacción química usada para medios sólidos pero
usualmente no muy utilizada.
Como se mencionaba anteriormente, la absorción y emisión de la luz se da totalmente
diferente en las lámparas regulares y en el láser, para este último no se utiliza la emisión espontanea, sino mas bien la emisión estimulada.
a. Modos temporales de operación
La rata en la que le energía del láser interactúa es de gran importancia porque de esta
manera entenderemos el tipo de interacción de la radiación del láser con el tejido a
exposición. Esto dependería de la aplicación del nivel de excitación y de la resonancia de la cavidad.
57
Onda continua: debe durar más de 250 milisegundos.
Pulso: puede ser dependiendo del tiempo en el que se utiliza:
•
1 a 100 milisegundos – libre recorrido (10 -3 )
•
a 20 nanosegundos (10-9)
•
6 femtosegundos (10-15) a 80 picosegundos (10-12 )
b. Unidades
•
Joule: Es energía, de esta manera se expresa J/cm2 lo que nos indica el tiempo
en el que hay exposición de la radiación, es la cantidad de láser que hay en
unidad por área.
•
Wat: Es poder, se expresa W/cm2 y expresa la irradiancia como la cantidad de
poder producido por unidad de área.
c. Características del rayo
Rayo de divergencia, se mide en miliradios, calculado por la multiplicación de la distancia entre el láser y la pared (L), con el ángulo de divergencia (a), y el diámetro de
la luz que sale (d), para dar el diámetro del lente proyectado (D).
Diámetro del lente proyectado
D = (L ⋅ a) + d
Fuente: Wormington, 2003
58
(Ec. 3)
d. Interacciones del láser con el tejido
•
Transmisión: esta se da cuando no hay interacción del tejido, este láser pasa a
través de él pero no interacciona.
•
Reflexión: puede ser específico, con una sola dirección o difuso y se da cuando
no puede transmitirse y cambia de dirección al chocar con la estructura o tejido.
•
Scater: es cuando en un medio la radiación se esparce en diferentes direcciones,
esta puede ser
•
Elástica; en donde no hay pérdida de la energía y la longitud de onda del láser
no cambia.
•
Inelástica: cuando poca energía es ya sea perdida en las moléculas del tejido
o tomada por ellas mismas.
•
Absorción: como su nombre lo indica, este proceso se lleva a cabo cuando el tejido se queda o absorbe ciertas moléculas o átomos. Esta seria de absorciones trae
consigo daño en el tejido.
•
Daño en el tejido: dependerá del tiempo de exposición y de la energía y la longitud de onda de los fotones, entre mas absorción haya mayor daño se encontrara en
el tejido
•
Penetración del tejido: esta depende netamente de la longitud de onda que se
tenga, y entre más grande la longitud de onda, mas grande será la penetración en
donde su máxima penetración existe a 1400nm siendo el limite, en donde la ra-
59
diación infrarroja termina. Si se excede de este punto hay un incremento de absorción de agua en el tejido y una transmisión y penetración menor.
•
ADN acido desoxirribonucleico y RNA acido ribonucleico: absorbe RUVC
entre la región de 240 y 280 nm también absorbe IR debido a los enlaces de
hidrogeno. (Mellerio, 1991 citado desde wormington, 2003)
•
Proteínas: la mayoría absorben por debajo de los 200 nm a excepción de los aminoácidos aromáticos que pueden absorber hasta RUVC 270-280nm, las proteínas
pueden absorber IR.
•
Melanina: la melanina absorbe luz visible y RUVC, la melanina de la piel y la
coroides absorbe también IR pero en mínimas cantidades.
•
Hemoglobina: (en vasos retínales y coloidales) el menos absorbido es el rojo,
pero su absorción incrementa como va a amentando la longitud de onda excepto
en el amarillo, 555nm,
•
Xantofila: se encuentra en el pigmento macular y por ser la macula la región en
donde se encuentran los conos y los bastones entonces la absorción se dará en su
mayoría en el espectro visible, es decir desde azul 400 hasta 500ms.
•
Cromóforos exógenos: son la parte responsable del color de los átomos en una
molécula, es una sustancia que tiene electrones capaces de absorber energía o luz
visible excitándose y así emitir diversos colores. Por ejemplo hay ciertos Cromóforos que se encuentran en la clorofila ayudándole a la planta a absorber radiación
del sol para realizar la fotosíntesis. (Espasa, 2001). Así también hay millones de
Cromóforos que se introducen en el tejido para que este absorba cierto tipo de ra-
60
diación y realizar procedimientos clínicos, uno de ellos es el hematoporphyrin para tratar tumores. (Mueller et all, 1991; Wormington, 2003; Müller y Schaldach,
2005; CIE).
e. Propiedades absorbentes por estructuras oculares:
Córnea: esta estructura absorbe RUVC entre 100-280 nm absorbe además casi toda
la RUVB 280-315 nm y la RUVA entre 315-400 nm. La absorción de esta radiación
causa en la córnea lo que llamamos foto queratitis o en inglés “climatic doplet keratopathy or photokeratitis”, (las reacciones y signos de esta se verán más adelante).
Figura 26.
Absorción de la RUV en el sistema ocular:
Dada en porcentajes dependiendo de la longitud de onda, entre mas absorción, mayor será el daño
Fuente: Universidad del pacifico, en http://www.opt.pacificu.edu/ce/catalog/15719GO/UVCitek.html#Introduction
61
Hay diferentes factores que influyen en el daño de un tejido, como la longitud de
onda, el tipo de exposición del tejido y la duración de dicha exposición, especialmente cuando es más grande de 10 segundos el daño ocurrido será foto químico, cuando
es de 10 microsegundos a 10 nanosegundos la reacción será foto termal y cuando hay
menor exposición a 10 microsegundos el daño del tejido será mecánico. La energía
absorbida por el tejido es otro de los factores que determinan el daño y esta a su vez
depende de la cantidad de absorción que tengan las estructuras externas al tejido a
tratar para determinar la cantidad de energía que finalmente llega al tejido, el tamaño
del rayo láser puesto que entre más grande el tamaño, menor será la absorción de
energía. Además interviene también el tamaño pupilar puesto que entre más midriática este la pupila mayor energía será absorbida. (Svelto, 2005)
f. Mecanismos de daño en el tejido
f.a. Daño fototérmico
Cuando normalmente hablamos del término térmico enseguida pensamos en algo que
contenga calor, temperatura, por ende el daño fototérmico se da cuando la absorción
del fotón del láser consigue un electrón en estado de excitación y este se convierte a
un estado vibracional o rotacional proceso denominado conversión interna, en cualquiera de los caso la energía cinética de las moléculas del tejido aumentara, y un signo de este aumento en energía cinética es el incremento en la temperatura. Hay que
tener en cuenta que cuando se recibe entonces radiación en un determinado tiempo,
62
este causara daño fototérmico en el tejido y menor la irradiación. Watt sobre centímetro cuadrado. (w/cm2). El daño fototérmico puede ser:
•
Fotocoagulación: Las moléculas que conforman las proteínas, (los aminoácidos)
están unidos por lazos de hidrogeno y una interacción de Van Der Wals, si se incrementa la temperatura se produce una ruptura de estos lazos dando como resultado un proceso llamado Desnaturalización en donde las células dejan de
funcionar en algunos casos, debido a la inactivación de encimas por el proceso y
posteriormente la célula muere por carencia de proteínas. Si el proceso llevado a
un nivel de exposición más alto, (50-100oC) puede llevar a lo que se conoce como
coagulación, en donde el fluido del tejido se vuelve viscoso y hasta solido proceso utilizado para tratamiento de retinopatía diabética (fotocoagulación panretinal).
Este proceso puede llevar a la compresión de las células debido a la perdida de los
lazos, también al hipercromatismo por la densificación del núcleo y el citoplasma
de las células en donde la cromatina y las proteínas citoplasmáticas se ven afectadas, también hay ruptura de la membrana celular, (Tomsen citado en Wormington
2003), y por ultimo cambios en las moléculas del colágeno y la miosina activa de
las moléculas. Este proceso secundariamente conlleva a la aparición de edema y
fibras de colágeno hialinizadas.
•
Foto vaporización: También llamada ablación foto termal, la temperatura del
tejido llega hasta 100oC y producirá una evaporación del agua en el tejido, los
signos más comunes de este efecto de “pop corn”es la aparición de ampollas y re-
63
pentinamente dependiendo de la temperatura la ruptura de las mismas. Por ejemplo el láser CO2 se puede usar para el tratamiento de carcinoma basal en los parpados. Este carcinoma es solamente el 10% del total de carcinomas según un
estudio realizado por la red cubana de oftalmología en el año 2001.
•
Foto carbonización: Se produce cuando no hay contenido de agua en el tejido y
procede a quemar o carbonizar las células del tejido alcanzando una temperatura
de 150 oC
•
Derretimiento o fundición: Se da cuando el tejido sobrepasa los300oC de temperatura y este derretimiento que se da en el tejido depende netamente del tipo de tejido.
•
Foto acortamiento: Este proceso se da cuando hay un incremento de la temperatura de las fibras de colágeno, las fibras se reducirán a 1/3 del tamaño original a
temperaturas de 60 oC a 80 oC para provocar la ruptura de lazos de hidrogeno a 50
o
C aproximadamente provocando un encogimiento de las fibras de colágeno. Este
procedimiento se utiliza generalmente con el láser de holmio para reducir el tamaño córneal y así reducir errores refractivos (termokeratoplastia) utilizada anteriormente.
•
Foto soldado: Cuando tejidos se pueden pegar por la localización del láser. Proceso utilizado para heridas cornéales. Para la realización de procedimientos que
envuelvan el daño fototérmico hay que tener en cuenta diferentes factores puesto
que si un área es expuesta al láser por mucho tiempo, este afecta las áreas alrededor puesto que el tiempo de exposición es mayor que el de relajación y por consi-
64
guiente el tejido colateral se verá afectado también, este tipo de consideraciones
son bastante importante cuando se van a tratar áreas extremadamente juntas, como la zona macular en tratamientos de retina. Otra de las consideraciones es el
tamaño a tratar puesto que entre más grande sea el tejido mayor daño habrá por el
daño colateral. Si el tiempo de relajación es menor al del pulso del láser. se provocara es una narcotización del tejido.
f.b. Daño fotoquímico:
La mayoría del daño es causado por la absorción de radiación ultravioleta y un mínimo efecto de radiación infrarroja.
•
Fotosensibilizadores: son necesarios para que el daño foto químico se realice en
el tejido y estos se producen cuando una reacción especifica absorbe determinada
longitud de onda, estos son inyectados en el tejido se que desea tratar, así cuando
el fotosintetizador absorbe determinada longitud de onda libera toxinas que serán
responsables de la destrucción del material. Estas reacciones no solamente pueden
crear la separación del O2 en O, sino también una variedad de radicales libres los
cuales pueden llevar a una peroxidacion debido a su reactividad. La cantidad de
energía es directamente proporcional al daño foto químico, es decir que entre más
energía interactué con el tejido, más daño ocasionara.
65
•
Fotodisociación: se produce cuando la separación de moléculas crea los radicales
libres.
•
Dimerización: determina la unión de dos moléculas monoméricas, por ejemplo
dos bases adyacentes de tiamina en el ADN lo que provocaría una inactividad por
el cambio
Tipos de tratamiento fotoquímico:
Terapias fotodinámicas (Photodinamic Therapy. PDT)
•
Fotoradiación (PDT) se utiliza para el tratamiento de tumores en los parpados y
melanoma coroidal.
•
Fototrombosis: (PDT) destruye los vasos sanguíneos anormales o nuevos como
en el caso de neovascularización en el que se inyecta (visudine) produciendo un
embolo y así destruyendo el neovaso. Al tratamiento con visudine se le llama
también Terapia Fotodinámica Visudine.
•
Ablación fotoquímica: se utiliza en cirugía refractiva Lasik en donde se realiza
una incisión en la córnea.
•
Fotobioestimulación: se da cuando un nivel bajo en láser de neón helio o dióxido
de carbono produce estimulación e inhibición con efectos analgésicos e inflamatorios haciendo que haya una cicatrización rápida comprobado por el instituto de
biología y fisicoquímica de París (Schwartz.1994)
66
f.c. Daño fotomecánico:
Este tipo de daño se da cuando hay ionización (la ionización se lleva a cabo cuando
se envía el láser al tejido), de los átomos o las moléculas dejando iones positivos o y
electrones libres lo que se conoce con el nombre de plasma. El plasma tiene características de metal y de gas el cual conduce electrones y es el cuarto estado de la materia, en el cual se encuentran el sólido, liquido gaseoso y plasma.
Los métodos de formación de plasma necesitan un nivel de energía alto y pulso corto
en los láseres para su correcto funcionamiento.
•
Método de Emisión termoiónica: a un nivel de micro y nano segundos en el
pulso, alta energía con larga duración.
•
Método de Absorción Multifotónica: hay corta duración en el pulso que va entre
pico y nanosegundos alto nivel de energía del láser con corta duración.
Características del plasma:
•
Ionización múltiple: son las encargadas del daño en el tejido debido a que hay
una tendencia a la reproducción de múltiples formaciones de plasma. Los iones se
convierten en moléculas positivas después de esta ionización.
•
Temperatura: el rayo láser incrementa la temperatura entonces toca el tejido a
temperaturas extremadamente altas ( 15000oC) en donde se crea el plasma, debido
67
a que la exposición de estas temperaturas es pequeña y no es difundida el daño realmente no es significativo.
Cuando se forma el plasma se crea una especie de barrera en la que el láser no puede
ser transmitido mas allá de lo que se quiere tratar , es el caso de la capsulotomía en la
que la retina no se afecta debido a que el plasma realiza un efecto de cascara impidiendo el paso de fotones. Los efectos secundarios del plasma incluyen: choques
eléctricos, ondas, cavitación y reacción a formación.las cuales destruyen el tejido.
Hay que tener en cuenta que a pesar que algunas fuentes emisoras de RUV son poco
dañinas, pero hay componentes que aceleran o permiten el proceso de absorción como los fotosensibilizadores que son sustancias que se usan por medio del tratamiento
con ciertos medicamentos para producir un efecto sensibilizarte a la exposición RUV
p ej. Algunos perfumes lociones corporales etc.
Tabla 3.
Tipo de Daño ocasionado en tejido córneal por determinada longitud de onda
Longitud de onda
Espectro
Tejido afectado
Lugar de Absorción
Tipo de Daño
100 nm-315 nm
UVB-UVC
Córnea
Epitelio
1400nm-3000nm
IRB
córnea
Epitelio
Fototérmico (opacidades)
3000nm-1000000nm
IRC
córnea
Epitelio
Fototérmico
foto químico ( opacidades,
foto queratitis)
Fuente: realizada por el autor desde (Wormington, 2003)
Las reacciones a los agentes fotosensibilizantes pueden implicar, foto alergia, y foto
toxicidad tras la exposición a RUV. Especialmente las cámaras de bronceo, la cual
68
puede estar producida por cremas, lociones corporales, también están los inhaladores
lo cuales mal utilizados pueden llevar a reacciones molestas para el paciente, es por
esto que los optómetras u otros especialistas en la salud deberían reconocer estos productos y advertir al paciente de sus efectos para que tomen medidas necesarias en su
precaución. En optometría los medicamentos los cuales se tiene que tener en cuenta
es el colorante usado para diagnostico como el uso de rosa de bengala, sulfamidas.
(Sliney, 2004)
2.6
2.6.1
LEGISLACIÓN
Asociación Internacional de Protección de Radiación (IRA).
Esta asociación creó guías sobre límites de exposición a campos eléctricos y magnéticos de 50/60 Hz alrededor del mundo, ofrece también la oportunidad al profesional
para publicar y propagar seminarios o reuniones y renueva anualmente los estándares
permitidos de radiación en general. Hay acerca de 40 países o regiones asociadas y
alrededor de 16000 miembros individuales. La visión de esta organización está basada en la comunicación entre las sociedades por medio del uso de la red IRPA además
de entrenar al profesional estableciendo mecanismos para aceptar opiniones globales
del mismo. La asociación internacional inicia como un proyecto de la asociación de
físicos en la salud de Estados Unidos de América, después de varias reuniones en las
que participaban más de 100 personas se determinó el deseo de la apertura de una
organización internacional de físicos en la salud y es cuando en París 1964 asisten 45
69
delegados de esta asociación y se instauran los primeros objetivos de dicha organización.
Desde 1965 con la presencia de Bélgica, Alemania, Francia, Israel, Italia, Japón,
Luxemburgo, Países nórdicos, Reino Unido y Estados Unidos, empiezan a vincularse
otros países hasta el 2002 en donde Lituania como decide inscribirse. Posteriormente
para 1989 se establecen límites de exposición (LE) a la radiación ultravioleta, incluyen una curva de espectro de acción que engloba datos de umbral los cuales desencadenan efectos en la salud por RUV como eritema y queratoconjuntivitis entre otros el
límite de exposición para cualquier persona independiente del color de piel es de 280
nm pues es la máxima cantidad de RUV que no presenta significativos efectos en la
salud. (Sliney, 2004)
2.6.2
Protocolo de Montreal y UTO
Desde 1987, año en el que científicos encontraron el agujero de la capa de ozono y
teniendo conocimiento de los efectos desastrosos que la RUV puede causar en la salud. Varios países mostrados en la figura 27, deciden desarrollar estrategias bajo un
cronograma definido para disminuir las emisiones de las denominadas sustancias agotadoras de ozono SAO. Bajo cronogramas de las naciones unidas a través del programa de las naciones unidas para el medio ambiente PNUMA, se decide que el plan de
reducción de emisiones se llevaría a cabo durante 10 años para países desarrollados y
para subdesarrollados, los cuales serian financiados por un fondo bajo el concepto de
70
donación llamado Fondo multilateral protocolo de Montreal, (FMPM), estipulado en
el articulo 2y 5 del protocolo.
Para ese entonces los países desarrollados puesto que no necesitaban de financiación
tenían que tomar decisiones rápidas para la eliminación de las SAO, además porque
eran estos los de mayor industrialización y consumo de estas sustancias. El primer
paso para estos países fue la clausura de establecimientos o fabricas que producían
Clorofluorocarbonos (CFCs).
Una de las claves del éxito para este protocolo fue además de la creación de un fondo
multilateral (FMPM) encargado del subsidio de proyectos y las Unidades Nacionales
de Ozono más conocidas como las UTO, quienes actúan de manera que ninguna de
las acciones del protocolo de Montreal se vean en crisis por políticas, especialmente
con la llegada de los nuevos gobiernos. Es decir que la labor que se realiza continúe
aun cuando hay crisis políticas o cuando hay cambio de gobiernos.
Se puede decir que el protocolo de Montreal fue indispensable para llevar a cabo este
tipo de reducciones puesto que no solo se enriquecieron a nivel de resultados sino
también científicamente en las cuales el grupo de evaluación técnica y económica
(GETE) coordinaba con agencias ejecutoras como el programa de naciones unidas
para el desarrollo, (PNUD), organización de las naciones unidas para el desarrollo
industrial ONUDI y por supuesto el PNUMA para llevar a cabo los diferentes procesos.
71
El objetivo principal del Protocolo de Montreal (PM) es la eliminación de SAO, mediante procesos de reconversión industrial que no afecte significativamente la industria usuaria de estas sustancias agrupadas así:
Grupo I: clorofluorocarbonos, sustancias que se utilizan como refrigerantes y agentes
espumantes, (poliuretano y poliestireno), aerosoles (desodorantes y pinturas) y solventes.
Los compromisos para países desarrollados es tener control de estas sustancias para el
año 2010 en un 100%. Pero para países subdesarrollados la estrategia va mas allá de
la prohibición, puesto que hay consumidores de CFCs que se encuentran en zonas de
temperaturas altas o bajas que necesitan el uso de aires acondicionados o aun, en sectores de pobreza neveras viejas que necesitan de este CFC para su funcionamiento.
Los planes para estos países en vía de desarrollo era aun más complicado, se trataba
además de educación ambiental del porque la prohibición y aun mas allá la financiación para la compra de nuevos productos que son indispensables en su funcionamiento de estas sustancias.
Grupo II: Halones, sustancias que se utilizan para extinción de fuego su efecto sobre
la capa de ozono es más nocivo que el de los CFCs. Por lo que hoy en día se encuentra muy por debajo de la línea de consumo.
72
En 1895 se firma el convenio de Viena para agilizar la reducción, después se hacen
enmiendas en 1990 en Londres, 1992 en Copenhague. Estas enmiendas han hecho
que las emisiones de SAO se reduzcan en niveles significativos, pero a pesar de esto
los países que están cooperando para esta reducción increíblemente son pocos aun a
sabiendas del daño que puede ocasionar el ignorar que la RUV causa efectos bastante
graves en la salud y si no se reduce sustancias agotadoras de ozono a nivel mundial
no se restablecerán los niveles de ozono necesarios para mantener alejados este tipo
de rayos provenientes del sol. Se puede decir que es un problema global puesto que si
algunos países no reducen estos agentes, por efectos de vientos las sustancias se mueven a diferentes lugares geográficos generando deterioro de la capa de ozono en países comprometidos con el protocolo. Como se ve hoy en día, afortunadamente el
agujero del ozono no se encuentra en la atmosfera de los países que lo causan sino en
lugares deshabitados como la Antártida.
Para el protocolo de Kioto se busca además de la reducción de SAO, la reducción de
GEI gases de efecto invernadero, puesto que la radiación infrarroja emitida por la
tierra está haciendo que el clima aumente su temperatura lo cual podría llevar a que
los casquetes polares se derritan trayendo consigo inundaciones en poblaciones costeras y dependiendo de la magnitud en poblaciones aun alejadas a estas. En este protocolo cada país deberá tener su estrategia de acción pero además deberá tener
estrategias de financiación debido a que no existe un fondo en común, los países en
vía de desarrollo pueden aplicar al MDL.
73
Figura 27.
Países presentes en el protocolo de Kioto:
Fuente: Hernández 2007.
Los países que firmaron el protocolo de Kioto se muestran en este mapa en verde, los
que han firmado pero tienen ratificación pendiente se encuentran en amarillo, los que
firmaron pero no han tomado ninguna acción están en rojo: y por ultimo en gris, los
países que decidieron no firmar.
2.7
EFECTOS EN LA SALUD HUMANA.
La RUV tiene consecuencias positivas y negativas en la salud. La exposición mínima
a ésta es la encargada de la producción de vitamina D facultada en la fijación de calcio del sistema óseo; (OMS). Pero una exposición más extensa puede causar envejecimiento prematuro, cáncer de piel, a nivel general y a nivel visual. La OMS en el
74
2007 anunció que 3’200.000 personas quedaron ciegas en el mundo por cataratas a
consecuencia de la exposición a RUV (OMS) un número que cabe resaltar al momento de proponer investigaciones que colaboren para contrarrestar este problema.
Además, dicha organización ha considerado problemas a nivel visual no solo con
afecciones concretas en Córnea, Cristalino, Retina, Conjuntiva, y Mácula, sino también, afección del sistema de defensa inmunosuprimiendo y causando a la vez, mayor
patogenia (OMS, 2008).
Finalmente, cantidades pequeñas de radiación UV son beneficiosas en el tratamiento
de varias enfermedades, inclusive el raquitismo, la psoriasis y el eczema.
La RUV puede producir enfermedades tanto crónicas como agudas y aunque su incidencia es mayor para personas con pigmentación clara, las personas que tengan piel
oscura deben cuidarse al igual porque aunque menos que las de piel clara el riesgo es
grande.
La radiación ultravioleta produce inflamación en los tejidos que afecta, en la piel se
produce liberación de oxido nítrico, hay liberación de neuropéptidos y estimulación
de la proliferación y queratinización.
A causa de la radiación ultravioleta hay aumento de radicales libres, los cuales dañan
fibras elásticas y matrices extracelulares, actúan como tóxicos para los lípidos, mem-
75
branas de organelos, proteínas y ADN. Además, inducen liberación de citoquinas pro
inflamatorias.
La RUV actúa como activador de los cromóforos los cuales son responsables del color. Los cromoforos son las porfinas, flavinas, nicotinamida adenina dinucleotido
(NADH) y finalmente la nicotinamida adenina dinucleotido fosfato (NADPH).
(Honeyman, J 2007)
2.7.1
Quemaduras y envejecimiento cutáneo
El más común signo de los efectos de la RUV es el eritema que corresponde al enrojecimiento de la piel, cuando se absorbe poca cantidad de RUV lo que se obtiene es
el color broncead, fiel evidencia de la absorción por la melanina. La capacidad de
adaptación al sol varia en diferentes personas dependiendo del tipo de piel. La exposición a RUV puede ocasionar pecas, lentigos que son zonas pardas difusas y los
nevus que son zonas pigmentadas de la piel (Ver figura 28)
76
Figura 28.
Degeneraciones en la piel a causa de la RUV
Fuente: Dermatoheliosis o fotoenvejecimiento. Un trastorno inducido por la luz. 2006. desde
bvs.sld.cu/revistas/gme/pub/vol.8.(3)_08/p8.html
2.7.2
Mutagénesis
El DNA absorbe RUVB y la energía absorbida puede partir los lazos de éste. La mayoría de los daños del DNA son hechos por proteínas presentes en los núcleos de las
celular pero si hay una sobreexposición a la RUVB los enlaces del DNA no serán
reparado lo que ocasionaría una transformación genética del DNA ocasionando daño
de las células y por ende cáncer de piel no melánicos, (CPNM) y melanoma maligno
(MM). En un estudio realizado en los Estados Unidos, Australia, Canadá se dedujo
que para los años setenta y ochenta el porcentaje de CPNM había aumentado en dos.
Y que son más frecuentes en zonas de exposición y que en latitudes menores hubo
incidencia de CPNM. Por otro lado el MM ha aumentado en los estados unidos en un
77
4% anual desde los años setenta. Personas que tienen queratosis actínica y CPNM
tienen mayor prevalencia de obtener MM. (Young, 2006; Bonilla 1998)
2.7.3
Debilidad del sistema inmune
Se ha mencionado que la exposición de la RUV hace que haya un daño celular por
ende debilitamiento del sistema inmune puesto que este sistema se compone por tres
tipos de células importantes granulocitos, monocitos/macrófagos y linfocitos, las
primeras células o fagocitos ingieren los antígenos que hay en el sistema y mayormente si están recubiertos por inmunoglobulinas en la sangre o por proteínas del sistema de complemento, las segundas constituyen un porcentaje alto de células en la
sangre puesto que un daño en estas células puede ser mortal. Y las terceras y no menos importantes del sistema inmune son los linfocitos que se dividen en dos: linfocitos T y B, las últimas son encargados del suero en la sangre y las primeras atacan y
destruyen los antígenos. (Nemours, 2008)
2.7.4
Daño ocular
En los parpados, La radiación UV-B produce daño al ADN y mutación en los «hot
spots» del gen supresor tumoral p53. Aproximadamente el 50% de todos los carcinomas baso celulares estudiados presentan mutaciones en este gen, este tipo de carcinoma, producido por la radiación ultravioleta en un 66.6% presenta un 10%
situándose a nivel ocular, específicamente en parpados inferiores, según varios estu78
dios el 82.9% en promedio de los tumores malignos en parpados corresponde al carcinoma baso celular el cual afecta generalmente a pacientes blancos con predilección
como lo había dicho antes del parpado inferior, exactamente en el canto externo.
Tipos de carcinoma baso celular en parpado: En primer lugar está el carcinoma baso
celular (CB) nodular, posteriormente el CB nódulo ulcerativo y finalmente el CB esclerosante que puede confundirse con condiciones benignas de los párpados y su exéresis o rompimiento del tejido puede resultar incompleta a causa de que sus márgenes
son clínica-mente inaparentes. Los nevus y los melanomas según este estudio tienden
a confundirse con CB pigmentado. (Pando, 2001; Zaragoza et all, De Domingo et all,
2008)
Además, puede resultar por la alta exposición a la RUV en particular y como índice
mundial de la OMS la catarata, que es la patología más común causada por exposición a RUV, “es la mayor causa de ceguera a nivel mundial”, ésta tiene una incidencia mayor en personas que habitan en el Tíbet y Bolivia (lugares de gran elevación),
claro está que hoy en día existe cirugía para remplazar el lente intraocular con probabilidad de riesgo casi nula. En recientes estudios se ha comprobado que por cada 1 %
de destrucción de la capa de ozono se produce 0.6 % de cataratas. (Honeyman, J
2007). La córnea también puede ser afectada por este tipo de radiación produciendo
lo que comúnmente se llama foto queratitis, en la cual hay inflamación, dolor, fotofobia, blefaroespasmo, y liberación de citoquinas pro inflamatorias como (IL1,6 y 8,
Factor de Necrosis Tumoral TNF-alfa). (Honeyman, J 2007) Esta condición de la
79
córnea es considerada como una quemadura solar que al cabo de algunos días disminuye sin causar mayores efectos anatómicos, pero la complicación de la foto queratitis se denomina “ceguera de nieve y soldadura de arco” este tipo de quemadura
solar aparece después de 6 a 12 horas. Para la córnea también hay solución quirúrgica
pero la probabilidad de éxito debido a la aceptación del injerto es menor que en la
cirugía de catarata. Aunque en algunos estudios como el del señor Stanley W Jacob
se ha demostrado que ante la potente característica de la RUV inmunosupresora, en
muchos casos de trasplantes los médicos toman provecho e irradian el tejido antes de
ser implantado para que haya una inmunosupresión y de esta aceptación del injerto.
En un último estudio por la Red Cubana de Oftalmología en el 2007 se dice que la
exposición al ambiente y la incidencia de la radiación ultravioleta junto con una función alimenticia baja en antioxidantes ha demostrado trastornos como glaucoma,
retinopatías diabética, degeneración macular entre otros, este fenómeno se da porque
hay alta exposición ocular a oxigeno atmosférico. Lo que es consecuencia del llamado estrés oxidativo este estrés causa las mismas afecciones mencionadas anteriormente con disminución o aumento del metabolismo que es aprovechado por radicales
libres como se verá más adelante en la sección de efectos de RUV en córnea. Hay que
resaltar que los niños son más vulnerables a la radiación ultravioleta al igual que los
jóvenes y que la radiación ultravioleta es acumulativa año tras año. (OMS, 2001). En
el ojo, especialmente en la parte de la conjuntiva también se destacan los tejidos opacos (pinguecula) y la proliferación externa de la conjuntiva sobre la córnea (pterigium), las cuales llegan a un punto en el que impiden visión del paciente además de
80
causar sensación de cuerpo extraño e inestabilidad lagrimal del paciente. Otra de las
patologías causadas por la radiación ultravioleta es la conjuntivitis actínica la cual se
puede confundir con conjuntivitis alérgica y ser mal formulada por profesionales en
la salud. (Honeyman, J 2007)
Figura 29.
Pterigium. Procedimiento quirúrgico.
Fuente: VOSH internacional, viaje a República Dominicana/
http://www.acanews.com/ceo/pterigion3.jpg
81
3
3.1
POLUCIÓN
DEFINICIÓN
El aire que respiramos, es una mezcla homogénea de gases y aerosoles que constituyen la atmosfera (SINCA, 2007) cuando este conjunto de gases pierde el equilibrio
causa la polución, que es la alteración de la atmosfera terrestre causada por gases,
sólidos y líquidos que están en suspensión en el aire y que pueden poner en peligro la
salud humana, actividades económicas, ecosistemas y el bienestar de los seres vivos
en general. Los principales contaminantes del aire son causales antrópicas es decir
causadas por el hombre. (Espasa, 2001). Los principales generadores de la contaminación antrópicas son la quema de combustibles fósiles en automóviles, implementos
del hogar, y hasta en las emisiones industriales. También hay generadores de contaminantes naturales los cuales se verán mas delante de este capítulo pero un ejemplo
de estos contaminantes son los volcanes con emisiones de CO2 o dióxido de carbono.
Las naciones unidas en su última publicación GEO señala que el ozono troposférico
ha incrementado últimamente y en países asiáticos se ha visto un incremento en el
ozono troposférico que está causando rendimiento significativo en las cosechas y en
las salud.
82
La polución afecta no solo a áreas urbanas, sino también rurales aunque en menor
concentración las principales fuentes de contaminación en la parte urbana está dada
por automóviles, transportes masivos, aviones, industria y hasta la construcción,
mientras que en la parte rural se encuentra el polvo, los camiones y automóviles, tractores que se encargan del arado de campos, canteras en donde se extraen piedras y por
humo de fuego de madera utilizada para la preparación de alimentos y humo de fuego
de cultivos.
Uno de los contaminantes principales tanto de la zona rural como de la urbana es el
ozono troposférico (ver figura 16) Mencionado anteriormente, este constituye la mayor parte de la polución del aire (family doctor org, 2006). Los niveles de ozono aumentan cuando el aire no tiene movimiento
3.2
CLASES DE CONTAMINANTES GENERADORES DE POLUCIÓN DEL AIRE
Los contaminantes de la atmosfera se clasifican según Benavides (2003) en partículas
directamente emitidas a la atmosfera (primarias) y las que se generan en la atmosfera
a causa de las primarias (secundarias).
Los efectos de un contaminante atmosférico pueden durar siglos e impactar no solo el
área de su emisión sino también áreas cercanas y lejanas hasta miles de kilómetros
por acción del viento.
83
Dióxido de Azufre (SO2). Es un importante contaminante primario, es un gas inodoro no inflamable, de olor fuerte e irritante, este gas tiene un promedio de vida de tres
a cuatro días aproximadamente y es un principal factor de la lluvia acida puesto que
la mitad de sus concentraciones reaparecen en la atmosfera a manera de iones de sulfato. Casi el75% es emitido por causas antropogenicas casi en un 90 %, sobre todo
por la combustión de carbón, petróleo y por la metalurgia, este contaminante ocupa el
segundo puesto en los agentes de contaminación en mayor cantidad atmosférica.
Figura 30.
Contaminantes, media del tiempo que permanecen en la atmosfera
Fuente: GEO 4 PNUMA, 2007.
Este gas tan importante disperso en el ambiente ha disminuido notablemente gracias a
políticas de gobierno pero aun así sigue en actuando como continente en la atmosfera
puesto que también hace parte de la emisión en la actividad volcánica.
84
Trióxido de azufre (SO3) este es un agente contaminante secundario, reacciona con
el oxigeno en la atmosfera, la formación de acido sulfúrico (componente de la lluvia
acida) por medio de este gas se lleva a cabo cuando el agua reacciona con este gas.
Este gas produce daños importantes en la salud, en la producción de peces, destrucción de monumentos y construcción de piedra.
Azufre (S) es un elemento natural , parte de la tabla periódica con un numero atómico 16, el azufre se encuentra en regiones volcánicas por excelencia en su forma oxidada se encuentra como sulfato, elemento clave para muchos organismos
especialmente para los aminoácidos, se utiliza como laxante ,fertilizante, fabricación
en pólvora , insecticidas, entre otros. La composición de este elemento en el cuerpo
humano es de 0.05%
Óxidos de nitrógeno: Estos incluyen el oxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno
(NO2) y el oxido nitroso (N2O). El nitrógeno es un componente que se encuentra en la
atmosfera y es un componente que se encuentra en altas proporciones sobre la atmosfera, el NO es una molécula con la que se realizan explosivo por lo que al hacer efecto explosivo se descompone liberando calor y N2.
Ozono (O3) El ozono es un gas que se forma en la atmosfera a causa de otros gases
que actúan como sus precursores (óxidos de nitrógeno e hidrocarburos en presencia
de radiación solar, como bien sabemos el ozono tiene un tiempo de vida muy pequeño
pero es un factor altamente oxidante, como se había visto en el capítulo de Radiación
85
Ultravioleta, el ozono dañino o denominado comúnmente como “ozono malo” es el
que se encuentra en la baja atmosfera , es decir más o menos a unos 10 kilómetros
sobre la superficie, lo que hace que este en contacto con el hombre trayéndole varias
reacciones en su cuerpo, como irritación de las mucosas (ojo y tractos respiratorios).
Figura 31.
Cascada de Nitrógeno y efectos ambientales asociados
Fuente: GEO 4 PNUMA, 2007
(NOx) es el conjunto de NO y NO2 es una mescla que trasciende en los problemas
ambientales el NO es emitido en mayor proporción, peor sufre una oxidación a NO2,
compuesto que hace parte de la atmosfera. Este se oxida en la atmosfera y forma NO3
en forma de aerosol y el HNO3 como acido nítrico. Este compuesto influye en la for-
86
mación y destrucción del ozono troposférico y estratosférico además tiene trasciende
en la formación de smog fotoquímico, las concentraciones de este gas en una proporción alta causan enfermedades al hombre las plantas. Este tipo de gases se producen
en combustión a altas temperaturas, y más de la mitad por transporte.
Oxido Nitroso (N2O) tiene una vida extensa de aproximadamente 170 anos, actual
como GEI y se emite en procesos microbiológicos en suelo y en océanos.
Figura 32.
Emisiones de CO2 por combustibles fósiles en cada región
Fuente: Geo 4, Pnuma ,2007
87
Monóxido de carbono (CO2) es un gas inodoro, e insaboro. Sus moléculas compuestas por dos átomos de oxigeno y uno de carbono. Este es un contaminante primario
que es toxico porque impide el paso de oxigeno en la sangre, lo que reduce el paso de
oxigeno en la sangre, este contaminante es responsable de la muerte de varios mineros al igual que de las personas que manejan gas en un ambiente cerrado. El 90% de
este gas está en la atmosfera, se forma naturalmente, y por ser emitido por fuentes de
industria y vehículos es el agente más grande, se da por medio de la combustión de
gasolina. CO2
Amoniaco (NH3): son contaminantes primarios pero sus bajos niveles n permiten
mayor daño en la atmosfera, estos son generados por ureas en la agricultura generalmente.
Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) incluye metano CH4, clorofluorocarbonos
CFCs
El metano es un contaminante atmosférico primario se forma en diferentes actividades anaerobias del metabolismo. Las vacas, y en general las reacciones de putrefacción forman este gas en altas cantidades, el metano también se forma en reacciones
humanas. Tienen una interacción bastante cercana con los radicales libres, hidroxilos
especialmente de esta manera forman el ozono y vive en la troposfera cerca de 10
años. Este gas produce efectos secundarios en la salud a causa del efecto invernadero.
88
El metano se da en la zona agrícola, en tratamiento y distribución de combustibles
fósiles, tratamiento de residuos, entre otras.
Clorofluorocarbonos CFCs: realmente los CFCs no se consideran agentes contaminantes directos en la salud pero si a largo plazo, pues destruyen por completo la capa
de ozono. Este tipo de sustancias ya se están erradicando por las UTO.
Hay también otro tipo de hidrocarburos precedentes de fenómenos naturales, son los
causales del “smog fotoquímico pueden causar daños a nivel de salud bastante importantes como cáncer, y daños en el sistema respiratorio” (Spedding DJ, 1981; Bueno,
JL y otros, 1997; Paris, (1997); GEO 4,2007; Encarta, 2008)
Material Particulado (MP). El espacio en el cual vivimos presenta además de contaminantes gaseosos, materiales sólidos a manera de partículas pequeñas, pero que
por más pequeñas se sean, afectan la salud de hombre. Los procesos de combustión
de bencina, carbón, gas, ya sea por fuentes fijas o móviles generan un material particulado.
Además de los procesos de combustión, existen también procesos que generan este
tipo de material participado y son de tipo químico y procesos de conversión, los cuales se generan por levantamiento de polvo, abrasión mecánica eólica, emisiones
volcánicas y por partículas biológicas como el polen y las esporas. (SINCA, 2007;
Benavides, 2003).
89
El material particulado disperso en el aire varía de acuerdo a su tamaño y a su composición química, su diámetro es generalmente de 1- 10 micrómetros, lo que correspondería a milésima parte de un milímetro. Aunque también existe el MP de 2.5, ésta
corresponde a una fracción más pequeña por lo tanto más nociva para la salud debido
a que este tipo de partículas son totalmente respirables lo que ocasionan depósitos en
alveolos pulmonares y daño en la respiración, generalmente asma agrupando partículas acidas, hollin, y otros derivados de las emisiones vehiculares e industriales. (CONAMA, 2007)
3.3
3.3.1
FACTORES QUE DETERMINAN LA POLUCIÓN
Producción, Desarrollo y Consumo.
Aunque constituye una contradicción del sistema normal de las cosas, uno de los factores que determinan la polución es el desarrollo de las personas. A medida que pasan
los años nos damos cuenta que hay mas y mas carros o automóviles en las ciudades
debido a la necesidad de transporte, también podemos ver que hay un incremento en
la población del planeta lo que garantiza mayor actividad, y no siendo suficiente vemos como la economía de los países se ve obligada a una mayor producción a través
de la industria que genera emisiones contaminante. Podemos darnos cuenta que la
paridad del poder adquisitivo (consumo no sustentable) del hombre ha incrementado
en un 76% hace 21 años. (GEO, 2007)
90
Las emisiones atmosféricas causadas por automóviles son bastante alta como se
muestra en la grafica, al parecer la entre más alto es el nivel socio económico de la
persona mayor es el deseo por adquisición de automóviles ayudando a la mayor contaminación atmosférica dependiente de la cantidad de kilómetros recorridos, calidad
del combustible, antigüedad del vehículo.
Figura 33.
Numero de automóviles de vehículos de pasajeros por región
Fuente: GEO 4, PNUMA
La deforestación es un factor interesante puesto que es inversamente proporcional al
oxigeno y directamente proporcional al dióxido de carbono, haciendo que entre más
deforestación haya habrá más dióxido de carbono circulando en el aire sin poder ser
91
transformado pro fotosíntesis a oxigeno, gas necesario para vivir. Esta práctica causara costos bastante altos a largo plazo en salud.
Pero este no es el único que es importante puesto que está la innovación científica
actuando como arma de doble filo puesto que puede contribuir al consumo ambientalmente sostenibles como es el caso de automóviles híbridos pero que a su vez involucra niveles de contaminación en la producción altos, que no son de mayor
repercusión peor que aun siguen causando polución.
Los efectos de regulación de los países a la disminución del consumo de energía
podría contribuir a la disminución de emisión de dióxido de carbono, SO2 acero, cemento, cobre, plomo, níquel, cinc, NOx CFCs causales de la destrucción de la capa de
ozono, perfluorocarbono (PFC) procedentes de sectores de construcción y responsables del 30-40% del consumo total de la energía mundial (PNUMA, 2007)
3.3.2
Variables Climáticas naturales.
Las explosiones de volcanes son agentes que contribuyen a las emisiones de CO2
La quema de bosques por el hombre provoca un incremento en emisiones de CO2,
también la mal práctica de agricultura por medio del uso de pesticidas contaminantes.
El viento es muy importante puesto que determina la dirección y la velocidad de los
contaminantes, así también es de vital importancia la altura a la que están los conta-
92
minantes para determinar el grado de dispersión que estos tengas al igual que turbulencia atmosférica.
3.4
EFECTOS DE LA POLUCIÓN SOBRE EL MEDIO AMBIENTE EN GENERAL
No solo procesos industriales como las chimeneas y los automóviles como fuentes de
emisión son los únicos generadores de contaminantes, sino también las construcciones en general y especialmente de caminos, plantas residuales, deposito de combustibles, volcanes los cuales actúan como fuente natural pero que aun siendo natural
causa emisiones contaminantes en alto porcentaje.
3.4.1
Dispersión
La dispersión al igual que en la radiación ultravioleta es la distribución de los contaminantes, esta depende de factores como el viento, condiciones meteorológicas, la
naturaleza física y química de los precursores (Benavidez, 2003) ubicación del terreno.
3.4.2
Inmisión
La inmisión es una variable importante puesto que es el total de concentración que el
ser humano recibe de un proceso químico, de combustión y de conversión.
93
3.5
EFECTOS DE LA SALUD HUMANA.
Para el análisis de los efectos de la contaminación del aire en una población se determina el grado de afección, por esto es necesario establecer los factores de confusión.
Estos factores se resumen en tres grupos
3.5.1
Factores geofísicos:
Son los producidos por las estaciones de energía y radiaciones en la superficie de la
tierra, lo que nos lleva a una variación significativa durante todo el año.
3.5.2
Factores meteorológicos
La temperatura, la humedad son dos factores fundamentales para la variación de incidencia.
3.5.3
Factores Socioculturales:
Son fundamentales puesto que el desarrollo cultural e intelectual, el económico la
actividad social predisponen muchas veces, un estudio realizado por científicos muestra que determinadas enfermedades tienen mayor desarrollo determinados días de la
semana y es debido al estado de ánimo y cansancio físico del ser humano. (Ballester y
otros, 1999)
94
Según la OMS existe varios contaminantes atmosféricos pero los que más daño causan a la salud humana son el material particulado MP, ozono superficial O3, dióxido
de nitrógeno NO2 y dióxido de azufre SO2. La polución del aire a causa de sus compuestos altamente oxidantes como el ozono puede causar irritación de los ojos y garganta, así mismo ardor en estas áreas además de causar un daño indescriptible en los
pulmones.
La exposición del ozono de ocho horas se estableció en 160 u/m3 , mediciones con las
que no se presentaron cambios amplios en la salud, y tomando estos valores los datos
de la OMS reportan 3-5% de muertes asociadas a este contaminante por enfermedades pulmonares que no discrimina la edad puesto que afecta de la misma manera a
niños como a jóvenes o adultos mayores. Cuando los niveles de ozono en ocho horas
es superior de 240 ug/m3 existen efectos significativos en la salud del paciente en
términos de inhalación con afección pulmonar en al que los niños presentan un grado
de morbilidad superior al estudio anterior de 5-9% con respecto al nivel de fondo
estimado.
La contaminación del aire afecta mayormente a las personas que sufren de corazón y
pulmones, los niños son más propensos a obtener enfermedades a causa de la polución como bronquitis y dolores de oído. En Europa un estudio muestra que la mortalidad diaria por cardiopatías esta a aumentando del 3% al 4% por cada 10ug/m3 en la
concentración de ozono superficial. (OMS, 2005)
95
Además de esto el óxido de nitrógeno es un contaminante que reacciona con la
humedad y forma aerosoles de acido sulfúrico y sulfuroso que luego componen la
lluvia acida y su tiempo medio de permanencia en la atmosfera asciende los 3-5 días.
Éste contaminante es un bronco constrictor desde los primeros minutos de exposición
y se ha mirado una creciente en su efecto si la persona ejerce actividad física. Con la
hiperventilación al respirar aire frio y seco. Además de esto causa opacidad en la
córnea (queratitis), inflamación ocular por formación de acido sulfuroso sobre las
mucosas húmedas, edema pulmonar, paro cardiaco, y hasta colapso circulatorio
(SINCA, 2007).
La exposición a SO2 ha demostrado daño pulmonar en la exposición de 10 minutos,
por lo que se considera muy nociva la exposición a este agente contaminante, en muchos de los estudios no se da estadística para exposición mayor de una hora porque
los pacientes presentan daños considerables en vías respiratorias y pulmones que no
se han podido reportar efectos en exposiciones prolongadas.
El azufre no es causal de enfermedades según el CONAMA, pero es responsable de
ser un irritante y disminuir la resistencia a virus y bacterias, agentes causales de las
enfermedades
96
El material particulado MP, tiene graves efectos en la salud causadas por este tipo de
contaminantes, para ser dañinos requieren de por lo menos una hora de exposición.
Este MP es causal del aumento en la frecuencia de cáncer pulmonar, muertes prematuras, síntomas respiratorios severos, irritación de ojos y nariz, agravamiento en casos
de asma, agravamiento en caso de enfermedades cardiovasculares (CONAMA,2007)
en un estudio realizado en Europa con 29 ciudades y en Estados unidos utilizando 20
ciudades se informo que los efectos de mortalidad a corto plazo de exposición al
MP10 fue del 0.62% y el 0.46% por 10 ug/m3 durante 24 horas.(Katsou-Yanni y otros,
2001;Samet y otros, 2000, citados por la OMS,2005).
3.6
LEGISLACIÓN.
Desde la creación del programa de naciones unidas para el medio ambiente, (PNUMA) en 1972, se ha coordinado actividades relacionadas al medio ambiente asistiendo a países en la implementación de políticas medioambientales adecuadas según la
problemática individual pero con temas de base globales para evaluar tratados de medio ambiente que promuevan la conservación y renovación en lo posible del mismo,
promoción de conocimientos científicos e información sobre estos temas, además
desarrolla e impulsa informes regionales y nacionales sobre el estado del medio ambiente así mismo el desarrollo de tratados ambientales como el transporte internacional de productos químicos peligrosos, contaminación del aire transfronteriza entre
otros. (PNUMA).
97
Las naciones unidas han implementado objetivos de desarrollo del milenio en los
cuales el medio ambiente es una de sus preocupaciones, ellos lo instauran como
séptimo objetivo haciendo alusión a la sostenibilidad del mismo, según las naciones
unidas se calcula que más de dos millones de personas en todo el mundo mueren
prematuramente cada año debido a la contaminación del aire en lugares cerrados y en
el exterior. Este es un tema preocupante para todos, en los últimos años se ha visto un
incremento notable de automóviles debido a la necesidad de transporte, en un estudio
realizado por el college de Ontario se determino que para ciudades como Nueva York
en USA y Toronto en Canadá, el índice promedio de vehículos por vivienda es de 1.5
carros. Lo cual causa más emisiones causando más esmog nocivo para la salud.
(GEO, 2007)
Es en 1987 cuando la Comisión Mundial Sobre Medio Ambiente y el Desarrollo, más
comúnmente conocida como Comisión Brundtland, reconoció los problemas de la
contaminación regional del aire. Esta comisión además destaca la quema de combustibles fósiles como fuente de incremento de las emisiones de dióxido de carbono
(CO2) y el efecto invernadero.
Desde 1979, las comisión Europea (UNECE) junto con las naciones unidas (ONU)
han tratado varios de los problemas ambientales en la Convenio sobre la contaminación atmosférica transfronteriza a gran distancia (CLRTAP) entre los cuales resaltan
la contaminantes del aire que se han extendido a regiones las cuales tenían un porcentaje de emisión de contaminación casi nula. para permitir controlar los diferentes contaminantes se crean diferentes protocolos los cuales destacan óxidos de nitrógeno
98
(NOx, Amoniaco) componentes orgánicos volátiles (COCs, metales pesados, contaminantes orgánicos persistentes para la disminución de lluvia acida, formación del
ozono superficial (O3) Estos convenios mediante protocolos como el de Asrhus en
1988 y el de Gotenburgo en 1999 prometen que cada una de las partes reducirá sus
emisiones por debajo del nivel mediante varias medidas apropiadas para resultados
concretos.
Después se crea el convenio de Viena en 1985 a través del protocolo de Montreal las
cuales se enfocan en sustancias Agotadoras del ozono SAO, el cual contacta países en
vía de desarrollo quienes deberán reducir el consumo de CFCs en un 50 % para el
2010. Para los países en desarrollados el plazo para cumplir estos objetivos es más
corto y según los informes de las Unidades Técnicas de Ozono UTO creadas para
cada país como herramienta para el control y reducción de las emisiones a través de
diferentes planes nacionales han disminuido en un gran porcentaje estas emisiones
gracias a la existencia del fondo multilateral quien soporta económicamente países en
vía de desarrollo. En 1992 durante el convenio de Marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático UNFCCC, se establece con la participación de 36 países que
los compromisos individuales se sumarian a un recorte total en las emisiones de gases
de efecto invernadero desde al menos un 15% desde los niveles de 1990 para los países en vía de desarrollo del protocolo de Montreal. Y finalmente el de Estocolmo en
el 2000 el cual propone la reducción o eliminación de COP (contaminantes orgánicos
persistentes)
99
4
4.1
CÓRNEA
DEFINICIÓN
La córnea es un tejido óptico transparente, avascular el cual actúa como barrera ante
agresores del medio ambiente con el interior del globo ocular, está constituida por
una capa de células epiteliales las cuales se renuevan (unas mueren y son remplazadas
por otras nuevas) en periodos de 24 horas. La córnea tiene un diámetro vertical promedio de 11.7 y un promedio horizontal de 12.6mm, la superficie anterior de la
córnea constituye un elemento principal refractivo contribuyendo al sistema con 48
dioptrías positivas por su forma convexa. Generalmente tienen una curvatura externa
con un radio de aproximadamente 7.8mm, esta parte periférica es más gruesa que la
central en 0.13 mm teniendo un grosor de 0.65mm, además tiene un radio mas plano
y menos uniforme debido a su transparencia esta no absorbe radiación entre los 400 y
los 760nm pertenecientes a la luz visible y debido a que baja cantidad de dispersión
en luz es capaz de transmitir hasta el 99.9% según Adler. La córnea, en cantidad de
pesos humedos
esta compuesta por 78% de agua, 15% colageno,5% de otras
proteinas, 1%glicosaminoglicanos, 1% sales. (IACLE,2000)
Además la córnea está muy bien dotada de nervios sensitivos, a cargo de la rama
Oftálmica que proviene del Trigémino. Posteriormente por los nervios ciliares largos
anteriores cerca del nervio óptico y pasan al fisura supra coroidea, se ramifican varias
100
veces antes de alcanzar el limbo. Ramas recurrentes pasan por la Esclerótica e inervan la Conjuntiva Límbica y el Epitelio Córneal Límbico.
Entre el Estroma y la Membrana de
Bowman se forma el plexo nervioso
epitelial subasal inervando esta capa
basal del Estroma y finalizando en las
capas ce células superficiales sin embargo parece que hay cierta diferenciación funcional y estructural de estas
terminaciones nerviosas libres, puesto
que responden a estímulos térmicos,
Mecánicos y Químicos como se verá
más adelante.
Figura 34.
Capas de la córnea
Fuente: transformado por el autor desde Adler, 2004 con cortesía de Dr. Morton E Smith.
Según un estudio realizado por el médico Jay C y otros, en el año 2005, después de
un año de haberse realizado la cirugía láser LASIK y PRK pacientes mostraron una
disminución considerable de la densidad nerviosa subasal en ambos procedimientos.
En Lasik se demostró que cerca de 51% para el primer año, el 35% en el segundo y
un 34% en el tercer año; se midió después de 5 años y el porcentaje de reducción es
aún menor que el presentado en el tercer año, así que se concluyo que después de una
101
Cirugía LASIK o PRK hay reducción de la densidad subasal nerviosa pero es mayor
en la cirugía LASIK al cabo de 5 años.
Figura 35.
Inervación córneal
Fuente: Arffa Y Grayson, 4th ed. Patologías de la córnea.
Hay que tener en cuenta que la Membrana de Descemet y el Endotelio no están inervados pero en general la córnea es muy sensitiva teniendo receptores para el dolor
(nocireceptores) los cuales actúan en caso de agresión córneal. Se dice que la córnea
tiene inervación sensitiva 300 veces mayor que la piel y 80 veces mayor que el tejido
dental (Duran) después de formar un entrecruzamiento entre los nervios en el limbo
pierden sus vainas de mielina y penetran en Estroma anterior, entran en Bowman y
posteriormente a Epitelio , la córnea tiene mayor densidad de las terminaciones ner-
102
viosas en los dos tercios de la parte central , lo que indica que la córnea es más sensible en el centro que en la periferia y la sensación de carencia de bienestar de una sola
célula provocara el malestar y sensación de dolor en el cerebro.(Arfa R y Grayson,
4th ed). La córnea en su periferia obtiene oxigeno de la Esclera adyacente al canal de
Schlem y son irrigados por los vasos de la conjuntiva, vasos Epiesclerales y vasos
terminales esclerales los cuales nutren secundariamente a la córnea. (IACLE, 2000)
103
Figura 36.
Posición de la córnea en el globo ocular. Superior, Capas de la Córnea inferior
Fuente: Avtar, (2008)
4.2
HISTOLOGÍA DE LA CÓRNEA
La córnea está constituida por diferentes capas que se diferencian entre sí para el desarrollo de actividades individuales.
El Epitelio es la primera capa de la córnea, está en contacto con el ambiente. (Ver
figura 36 inferior) El Epitelio corresponde a una capa estratificada, no queratinizada y
no secretora, esta última solo está presente en Epitelios dérmicos. La estratificación
córneal es consecuencia de diferentes capas de células que se superponen, la tercera
capa que está en contacto con la Membrana Basal se llaman células basales, las cuales
al reproducirse mediante procesos de mitosis en códigos genéticos idénticos que per104
miten conservar características del tejido, estas células nuevas se desplazan hacia la
superficie para formar capas de células. Las células aladas (CA), se disponen en filas
de tres lo que permite mayor grosor en la capa, las CA se llaman así puesto que tiene
una forma con aspecto de alas, tienen abundancia en filamentos que son los encargados de darle resistencia a las células y a su vez resistencia a la capa.
El Epitelio córneal es no queratinizado porque no presenta cito esqueleto queratinizado como el de las células epidérmicas (de la piel) o el de la escalera, esta situación se
compensa con la película lagrimal quien genera mucina por medio de las células caliciformes y solo en avitaminosis A se presentaría queratinas típicas del Epitelio queratinisado como es el caso de la Queratomalacia. (Sommer, 1998; Gold et all,2006)
Anterior a las Células aladas están las células superficiales (CS), las cuales son de
tipo escamoso, y con diferenciación terminal formando una capa de células de tres a
cuatro en espesor. Estas muestran diferenciación y están en proceso de degeneración
por la escasez de cromatina que a su vez contiene ADN para el proceso de transcripción de genes al igual que una carencia de ARN que transfiere información vital para
la síntesis de proteínas. Las células superficiales están cubiertas por una serie de micro vellosidades. Se ha observado según Adler, que las membranas apicales de las
capas segunda y tercera de estas células expresan una sustancia de tipo mucina cuando se produce una lesión en las CS. Una característica importante de estas células las
cuales en una gran parte están prontas a desprenderse es que forman una barrera entre
la película lagrimal y el interior de la córnea.
105
Las células basales cuboides, son la única fuente de células nuevas para todo el Epitelio y se originan a través de células madre, ubicadas en la parte del Epitelio limbar a
la periferia córneal. Estas células se diferencian porque tiene presencia de queratinas
tanto 3 como 12, y en menor proporción la 14 y la 5. Estas queratinas son ricas en
azufre y especialmente la k3 con un peso molecular de 64KD se considera un marcador de diferenciación epitelial córneal específico. Las células basales según Adler,
tienen actividad metabólica mayor a las células superficiales puesto que tienen destacadas mitocondrias, retículo endoplasmatico y aparato del golgi y reservas importantes de glucógeno.
Hay que resaltar del Epitelio córneal que su capacidad de renovación es inmediata, al
cabo de 7 días hay una renovación total, excepto en caso de erosión o defecto (infección bacteriana viral o fúngica, trauma, complicación o signo en enfermedades sistémicas) en el cual se inicia una reacción que consiste en tres fases según Duran. La
primera fase latente, entre un periodo de 4 a 6 horas para la eliminación de células
alteradas las cuales se reducen a hemidesmosomas, que son cadenas de proteínas ubicadas en el citoplasma de la membrana basal posterior (IACLE,2000). La segunda se
denomina fase de migración puesto que gracias a la formación de fibrillas y filamentos y al incremento de la superficie celular hay una recuperación del efecto de barrera
en el que las células se movilizan para cubrir la pérdida de sustancia en un periodo de
24 a 36 horas. Y por último la fase de proliferación celular en la que las células madre
juegan un papel importantísimo, además hay desarrollo de complejos de unión con la
membrana basal para restablecer las terminaciones nerviosas que darán una sensibili106
dad apropiada a la córnea en el futuro. En cuanto a la permeabilidad córneal podemos decir que esta estructura es la que tiene mayor permeabilidad al agua según la
IACLE, pero una baja permeabilidad al acido láctico induciendo un gradiente osmótico que va hacia la parte posterior permitiendo el paso al agua. Pues para esta estructura tiene mayor aceptación para entidades asociadas y liposolubles.
La capa Basal y Membrana de Bowman, tiene un grosor de aproximadamente 40 a
60 nm con colágeno tipo IV y VII, además tiene laminina, proteoglucano como el
perlecano, fibrina y fibronectina, también se ha identificado según Adler que gracias
a estudios inmunológicos y e histoquimicos la Membrana de Bowman presenta
además glucógeno tipo XII.
Figura 37.
Adherencia del Epitelio córneal
Fuente: Arffa Robert & Grayson M, patologías de la córnea.
107
La Membrana de Bowman se localiza por debajo de la membrana basal tienen un
grosor aproximado de 12 µm, la regeneración de esta capa es nula provocando de esta
manera cicatrización. Esta membrana tiene una estructura compuestas por fibras dispuestas a manera aleatoria compuestas en su mayoría por colágeno tipo 1. Esta capa
es acelular y se considera una modificación del Estroma, además es considerada por
algunos autores asépticos a la biomecánica como tejido estabilizador córneal. (Torres
et all, 2005).
Para la unión de cada una de las estructuras mencionadas anteriormente las cuales se
componen de diferentes tipos de células y tipos de colágeno además de otras sustancias, existen complejos proteicos integrados en la membrana plasmática de las células
basales llamadas hemidesmosomas , los cuales actúan como sustancia de unión de el
Epitelio a la membrana basal y Estroma. Estos hemidesmosomas se unen entre las
células por medio de las queratinas, mientras que la membrana basal está unida a estructuras denominadas fibrillas de anclaje, constituidas por colágeno tipo VII. Estas
fibras penetran hasta 2 um en el estoma para, las cuales se ramifican y finalizando en
estructuras llamadas placas de anclaje. La unión entre las células superficiales y las
aladas se da por medio de desmosomas que son proteínas las cuales son mediadas por
las cadherinas (desmoplaquina –calciodependiente, y pacoglobina). Y por supuesto
solamente se presentaran la desmogleina y desmocoina de tipo 1, puesto que las de
tipo 2 solamente se encuentran en Epitelios queratinizados.
108
Además en las células de la capa epitelial superficial se presenta una uniones impermeables denominadas zonulas de occludens las cuales actúan como barrera ante fluidos rodeando por completo las células representando una fusión real de las bicapas
lipidicas formando una barrera semipermeable de gran eficacia en la superficie córneal. En las células superficiales además de existir esta bicapa lipidica se encuentra
también la proteína ZO-1 la cual se incrementa en las células aladas cuando la córnea
sufre algún tipo de trauma, aunque según Raquel serrano en el diario de tecnología
dice que varios científicos están utilizando células madre para regenerar el Estroma
córneal especialmente después de cirugías y o traumas del paciente, además dice que
este tipo de células adquieren funciones normales como las propias de la córnea antes
el trauma o intervención quirúrgica. (Serrano, 2008)
Las células epiteliales presentan la proteína conexina 50 para la unión, mientras que
las células basales presentan por el contrario una proteína llamada conexina 43.
El Estroma, es otra de las capas que conforman la córnea, se puede decir que el Estroma al constituir el 90% del total de la córnea actúa como estabilizador y como
principal fuente óptica puesto que la cornea en general aporta al sistema óptico con
48 dioptrías positivas, en otras palabras el 90% de las propiedades estructurales y
ópticas de la cornea son dadas por el Estroma. Constituido por fibrillas de colágeno
con disposición laminar, sustancia fundamental y fibroblastos. Los cuales se derivan
de células primitivas mesenquimales. Los queratocitos (KS) se encuentran entre las
capas del colágeno Estromal lamelar, (IACLE, 2000). Éstas son células pequeñas que
109
elaboran y mantienen las fibrillas de colágeno de tipo I V y VI, y se ubican entre las
200 a 250 bandas de colágeno que conforman el Estroma, además en estas se encuentra el ARNm de los KS. Estas fibras tisulares de colágeno tienen un índice de refracción de 1.411 y la región extra fibrilar o sustancia fundamental del Estroma de 1.365.
Las lamelas están constituidas por colágeno proteico, ordenadas paralelamente una
con otra y se extienden a través del diámetro total de la córnea y según la IACLE estas lamelas tienen un ancho de 9-260 um.
Tiene un espesor de 500 µm y está constituido por proteoglicanos (clonados en su
proteína central) ricos en repeticiones de leucina que permite la síntesis de proteínas
la córnea tiene tres proteoglicanos KS muy relacionados entre sí y fundamentales en
la permanencia de la transparencia, estos son más abundantes en el Estroma posterior,
el primero se llama Lumicano, proteína de 362 aminoácidos con 11 repeticiones en
leucina. El segundo se llaman Queratocono y tiene 10 repeticiones en leucina y por
último el Mimecano con 5 repeticiones en leucina, encontrada también en los huesos.
Estos KS son extremadamente sulfatados a diferencia de los KS de otros tejidos lo
que hace que el Estroma tenga más propiedades de retención de agua.
El Estroma frente a alguna agresión estimula el movimiento de los queratocitos hacia
los márgenes de la herida en donde se forma nuevo tejido de colágeno y mucopolisacaridos, entre mayor sea la tensión córneal y la pérdida de la predisposición de las
fibras, mayor será el incremento en su diámetro, menor la resistencia y mayor el astigmatismo.
110
La Membrana de Descemet es una capa de la córnea muy pequeña que contiene
células de colágenos tipo IV, en el adulto esta capa tiene un grosor de 10 a 15 um , es
una membrana elaborada por las células endoteliales que aumenta en su grosor durante toda la vida del hombre, se dice que los componentes de la membrana basal como
la fibronectina y la laminina al igual que el anteriormente mencionado colágeno de
tipo IV, forman parte de la membrana de Descemet. Esta membrana puede permanecer intacta en casos de ulceraciones normales pero en ulceraciones profundas esta
membrana forma una herniación lo que se conoce con el nombre de descemetocele,
por lo que la membrana no solo es resistente ante cualquier alteración córneal sino
también ante cualquier enzima proteolíticas.
El Endotelio Córneal es una capa unicelular, formada por células poligonales ubicadas en forma irregular, según un estudio de Bourne y McLaren en 2003, se comprobó
que el Endotelio córneal pierde características a medida que el paciente adquiere más
edad y que éste haya tenido o tenga uso indiscriminado de drogas, además pacientes
con glaucoma, usuarios de lentes de contacto, pacientes que han tenido algún tipo de
trauma, enfermedad sistémica y cirugía. en este estudio se dice que al nacer la córnea
humana tiene aproximadamente 6000 células endoteliales por milímetro cuadrado de
la superficie posterior córneal , la cual decrece a aproximadamente 3500 células por
milímetro cuadrado para la edad de 5 años y que aproximadamente el 0.6% de células
decrece con la edad y que además estas células incrementan su tamaño lo que se denomina como polimegatismo y el porcentaje de células hexagonales decrece paulatinamente con el tiempo (pleomorfismo) y se ha notado que la permeabilidad también
111
había disminuido especialmente cuando se aplicaba fluoresceína par su control anual,
lo cual es lógico puesto que este tipo de pacientes puestos a prueba presentaron
anormalidades en el Endotelio sea por causas externas como lentes de contacto o
trauma etc.; o por edad que ocasiona variación tanto en tamaño como forma de las
células endoteliales lo que impide el desarrollo normal del su función cumpliendo
con una labor importante en el metabolismo córneal que será explicado más adelante.
En el estudio en pacientes con sospecha de glaucoma con presión intraocular elevada
y sin ninguno otro signo se concluyo que en pacientes con sospecha de glaucoma
hacia a que a partir de los 40 años de edad hubiese una disminución de las células
endoteliales, campo visual y porcentaje de células hexagonales normales comparando
los resultados con personas de la misma edad pero sin sospecha alguna de glaucoma.
Por lo que se recomienda tener precaución excesiva al momento de hacer alguna otra
intervención quirúrgica como por ejemplo catarata puesto que el Endotelio no podría
resistir mucho un postquirúrgico. En este estudio se noto además que en pacientes
con ausencia de glaucoma el Endotelio no decrece más de lo previsto y su densidad se
mantiene igual, mientras que en los pacientes con glaucoma los cuales tienen tratamiento con queratoplastia penetrante o transplante de cornea, muestran un porcentaje
de perdida mayor en células epiteliales. En este momento dice Bourne se está tratando de probar los efectos de el Endotelio córneal en pacientes que tienen glaucoma
pero Bourne cita a Oliver (2003) quien menciona que el estudio con monos, los cuales se les indujo glaucoma y no fueron tratados, hubo mayor pérdida de células endoteliales que los que si se trataron. Las células del Endotelio están interconectadas por
112
un recubrimiento tipo Macula Occludens lo que significa que impide el paso de flujo
entre el Humor Acuoso (estructura encargada de suministrar oxigeno) y el Estroma,
pero nunca actuara de manera tan perfecta como los Epitelios que tiene recubrimiento Zonula occludens. Este tipo de células tiene complejos de unión especializados, lo
que permite que la información entre células endoteliales se esparza de una manera
muy rápida a diferencia del Epitelio, es por esto que no se considera una barrera tan
potente como el Epitelio.
Como se menciona anteriormente, hay condiciones del Endotelio en el que las células
aumentan de tamaño (Polimegatismo) y cuando estas células no solo cambian o varían su tamaño sino que aumentan en forma hexagonal con 6 lados se considera Polimorfismo. Estos dos cambios celulares se pueden explicar en pacientes de edad
avanzada, pero hay que tener en cuenta que el grosor de la córnea no aumenta con la
edad, por el contrario, parece disminuir aunque ésta se vuelve más vulnerable a diferentes patologías y a consecuencias difíciles en intervenciones quirúrgicas
Según Adler, se ha demostrado en diferentes estudios que la Queratomileusis con
láser o LASIK en pacientes usuarios de lentes de contacto previos a la cirugía presentaban más complicaciones en postquirúrgico que los que no tenían lentes de contacto.
Y hasta hace unos cuatro años estos usuarios de lentes de contacto eran más propensos a cualquier patología córneal post cirugía. Pero con estudios actuales en los que
no se utiliza el “blade” (hojilla que desprende el epitelio para procedimientos láseres)
sino el láser femtosecond (láser que remplaza el blade, con su pulso de 1012 despren113
de el epitelio para procedimientos láseres.), hay mejoría en el postoperatorio del paciente y el Endotelio córneal no sufre mayores consecuencias. (Sanjay, 2006).
Hay que tener en cuenta que a nivel endotelial no hay procesos de mitosis por lo que
la pérdida celular a este nivel se remplazara con la expansión de las células más cercanas a la lesión. Respecto a la permeabilidad del Endotelio se puede decir que es 100
veces más permeable al (Na) que el Epitelio, la glucosa y los aminoácidos pasan por
el Endotelio en una proporción más grande de lo que su peso molecular sugeriría
puesto que son metabólicamente activos.(IACLE,2000)
4.3
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA CÓRNEA
La córnea por su uniformidad constituye una superficie esferica en la que los rayos
provenientes del sol convergen y hacen que enfoque a distancias lejanas y cercanas.
Además debido a su uniformidad y su poder dióptrico de 48 hace que los haces de luz
la atraviesen hasta llegar a la retina, esta característica refractiva por excelencia la
constituye en el elemento principal del ojo. La córneal es ligeramente elíptica, presenta en la parte vertical aproximadamente 10.5mm y en su parte horizontal 12mm
los cuales varían dependiendo de la edad. Los radios de curvatura varían del centro
con un aproximado de 520 um a la periferia con 650 um.
La cornea al ser oval presenta un meridiano vertical y uno horizontal, cuando la diferencia entre estos meridianos es marcada se produce lo que se conoce con el nombre
de astigmatismo córneal. Otros defectos conocidos son la Miopía y la Hipermetropía,
la Miopía se puede deber a la refracción de la cornea al igual que la hipermetropía,
114
estas se dan porque la cornea presenta una curvatura plana y por el contrario la miopía una curva córneal muy curva.
4.4
METABOLISMO DE LA CÓRNEA
Hay varios sistemas de bombeo que permiten estabilidad entre las capas cornéales
impidiendo la presencia de edemas en el Epitelio superficial. El Epitelio tiene una
barrera impermeable que hace que los fluidos no entren a la córnea desde la lagrima
protegiendo al mismo tiempo de diferentes entidades patógenas, el Epitelio almacena
glucosa que la toma desde el Humor Acuoso la metabolización de esta es glicolisis
anaerobia con 85% y en ultima proporción esta las pentosas las cuales facilitan la
síntesis de ADN requeridos por su alto índice de mitosis. La descomposición de la
glucosa en dióxido de carbono y agua mediante la ruta glicolitica forma parte fundamental puesto que una parte de la energía se forma tras este ciclo limitando la concentración de mitocondrias a escala (vía aerobia). Cuando los pacientes son usuarios de
lentes de contacto o han tenido un trauma el acumulo glucogénico celular disminuye
en situación de estrés, proceso por el cual se acumula acido láctico, del cual un porcentaje pasa al ciclo del acido cítrico para finalmente producir ATP (vía anaerobia)
como almacén de energía. El Epitelio córneal recibe el Oxigeno directamente de la
atmosfera y hay que resaltar que este mismo flujo en horas nocturnas disminuye en
1/3 de lo que se reciben el día.
115
Aparte de poseer características de barrera, el Endotelio también ayuda a estructuras
cercanas como el Estroma a mantener un grosor constante p ej.: si éste tiene flujo
elevado de agua, esta capa lo absorbe por completo a través del paso constante hacia
el Humor Acuoso actuando como bomba secretora, es debido a esta situación que hay
transparencia córneal. El contenido de agua en una córnea normal es del 78% de agua
lo que se denomina bomba endotelial resulta el flujo de iones sodio y bicarbonato por
la membrana celular. (Duran, 2006) La NAKTPasa o bomba endotelial localizada en
la membrana celular proporciona la actividad más importante en este mecanismo de
mantención de la transparencia y paso de nutrientes para agilizar el equilibrio ante
una agresión como las cirugías, pues se ha comprobado que a pesar de la edad la actividad de barrera y de bombeo no sufren alteraciones, una persona con edad avanzada
sometida a cirugía tendrá una recuperación endotelial rutinaria igual que una persona
joven gracias a la acción de equilibrio de la NAKTPasa
4.5
ELECTROFISIOLOGÍA DEL EPITELIO CÓRNEAL
Tiene una conducta iónica, relativamente baja por medio de las membranas apicales y
una vía de resistencia en las vías paracelulares. Entre las células aladas y las células
superficiales hay un sinnúmero de conexiones o uniones de comunicación, mientras
que entre las células aladas y las células basales hay un grado de reducción de acoplamiento eléctrico, se comprueba por medio de la acción de un electrodo en el Epitelio córneal quien a través de voltajes diferentes comprueba la comunicación eléctrica
entre cada una de las capas.
116
El sodio se bombea desde la lagrima hasta el Estroma, mientras que el cloro se transporta hacia las lagrimas el flujo de entrada del sodio se equilibra con la corriente del
cloro dando como resultado un equilibrio general, la secreción del cloro queda bloqueada cuando se inhibe la bomba de sodio mediante la Ouabain enzima que es secretada por las glándulas suprarrenales y el hipotálamo, también es producida por el
corazón en casos de hipoxia, la Ouabain secretada en cantidades mayores inhibe la
NAKTPasa, puede causar arritmias cardiacas opacidades cornéales entre otras condiciones patológicas, pero si se secreta en cantidades considerables puede estimular la
NAKTPasa que es encargada de mantener el volumen normal de las células y el descanso potencial de las mismas.
La presencia de las bombas sodio potación en el Epitelio córneal implica el flujo de
salida de potasio además de la corriente de perdida característica de la mayor parte de
las células, en las células de los conejos y del ser humano se ha identificado la presencia de un canal de rectificación de salida de conductancia elevada. Este canal es de
vital importancia para la regulación de la función celular epitelial, así que agonistas
colinérgicos de tipo Ester de Colina como el Carbacol y un vasodilatador como el
Guanocin Monofosfato cíclico, estimulan corriente a través del canal. (Control parasimpático muscarinico).
117
Figura 38.
Modelo de transporte iónico del Epitelio córneal
Fuente: elaborado por el autor desde Adler, (2004).
En la figura 14 se observa el Epitelio y se muestra bajo una sola capa debido a que
sus distintas capas actúan como un Epitelio de transporte único, La bomba Sodio Potasio situado en la membrana baso lateral mantiene el gradiente de sodio para el contransportado Na+-K+-2Cl-. El cloro difunde a favor de su gradiente químico a través
de los canales en la parte superior o apicales, Los canales para el cloro (Cl) están regulados por los Nervios Simpáticos a través de una vía mediada por el adenosinmonofosfato, cíclico AMPc. El canal para el calcio tiene un tamaño grande y está
regulado por estimulación colinérgica a través de una vía mediada por el guanosin
monofosfato cíclico GMPc. Este canal también se abre en respuesta a la disminución
de la osmolaridad extracelular, y el PH intracelular, El PH intracelular está regulado
por el cotransporte lactato H+ y por el intercambio Na+ H+. AC, adenilato ciclasa ;
ACo acetil colina; ATP adenosintrifosfato; B, Receptor Beta adrenérgicos; G, Protei-
118
na G Heterotrimetrica; GC, guanilato Ciclasa; GTP guanosintrifosfato; Lac, Lactato;
M, Receptor muscarinico; NA noradrenalina. (Adler,2004).
4.6
TRANSPARENCIA DE LA CÓRNEA
La transparencia córneal depende de los mecanismos de hidratación de la misma.
Estos mecanismos involucran al Endotelio el cual permite una situación relativa de
hidratación tanto del Estroma como de la córnea en general.
El Estroma córneal dispersa menos del 10 % de la luz que incide sobre el mismo,
propiedad inesperada por la disparidad del índice de refracción entre las fibrillas de
colágeno y la matriz de proteoglucanos, por varios anos se decía que la transparencia
de la córnea se debía a la disposición de las laminas en el Estroma pero para que esto
se cumpliera estas fibras necesitaban estar unas con otras en una misma forma reticular, años más tarde se comprobó que las fibras no se disponían en forma reticular sino
en forma aleatoria bastante uniforme, esta se extiende a unas 200nm de las fibras individuales, pero a pesar de esto se necesita que la distancia existente entre dichas fibrillas sea inferior a la mitad de la longitud de onda de la luz visible. Puesto que la
dispersión de la luz depende netamente de la longitud de onda, la transmisión de la
luz disminuye en una porción muy mínima a medida que se reduce la longitud de
onda. (760-400nm).
119
Esta teoría se basa en la normalidad de la córnea, pues cuando se tiene un edema
córneal localizado en el Estroma tenemos que la transparencia de la córnea es una
característica que se pierde debido al aumento de agua. Mientras que si tenemos la
predisposición de cada una de las fibras de colágeno a una distancia igual, es decir sin
alteración, la córnea presenta transparencia.
La hidratación del Estroma depende netamente de la presión intraocular, de la presión
inflamatoria del Estroma que está entre 50 a 60 mmHg, y las funciones de barrera y
bomba del Endotelio, además del Epitelio córneal. Los mecanismos que inhiben la
inflamación (angiogenesis) participan en el mantenimiento de la transparencia córneal. El mantenimiento de la función epitelial de la barrera implica la presencia de las
células epiteliales limbales que renuevan continuamente el Epitelio. el Endotelio de la
córnea tiene un proceso bastante complejo para su renovación , pues como se había
mencionado antes, sus células no hacen mitosis en casos de agresión y su cubrimiento
de la zona lesionada lo realizan células vecinas a esta, la córnea toma el oxigeno del
exterior y los nutrientes oculares se los aporta el Humor Acuoso. La presión de inhibición es una presión que es necesaria para mantener estable dentro de las microcanaliculas en el Estroma y llenas de serum fisiológicamente para prevenir cualquier
flujo de líquido hacia el Estroma.
La córnea entonces permanecerá transparente si el Estroma no presenta edema, puesto que si esto ocurre el espacio entre las fibras aumenta y no se produce interferencia
destructora, entonces la luz se dispersa y la transparencia decrece. Goldman y Bene120
deck concluyeron que no se produce una dispersión luminosa apreciable a no ser que
las fluctuaciones regionales en el índice de refracción superen los 2000 amperios o
200 nms. El colágeno no dispersa la luz porque el diámetro de sus fibrillas es pequeño, aproximadamente 300 amperios, y estrechamente espaciadas a 500 amperio. Los
agentes encargados de mantener estables la distancia de separación entre las fibrillas
de colágeno son los proteoglucanos especialmente por tres enzimas especiales como
la Lumicano , Queratocano y Mimecano.
Además de los proteoglucanos que intervienen en la transparencia e la córnea están
sustancias como la NADPH y el ATP que son utilizadas para sintetizar moléculas
provenientes del CO2, su equilibrio es regulado por el balance cíclico y no cíclico del
transporte de electrones. Además el NADPH es el principal agente reductor celular.
El glutatión también es un factor importante en la córnea, puesto que por medio de la
hidratación y la protección aportan a la transparencia de la córnea que está expuesta
todo el tiempo al ambiente y por ende a una buena oxigenación lo que provoca un
potente sistema antioxidante por la producción de NAPDH. En el estudio de la Revista Oftalmológica en el 2007 se comprobó que Las células del Epitelio y el Estroma
córneal son capaces de producir superóxido vía NADPH oxidasa. El superóxido producido por esta vía es un contribuyente potencial de los procesos que ocurren durante
la inflamación córneal. Las inflamaciones agudas del tejido córneal (queratitis) presentan infiltrado de células inmunes. En las inflamaciones crónicas crecen vasos que
121
alteran su transparencia y pueden producir ceguera. (González, 2007; Borderie, 2008;
Adler, 2004; fischebarg y Maurice, 2004; Arffa R y Grayson, 4th ed.)
La mayoría de los autores recomienda que cuando hay ruptura o sospecha de ruptura
del Epitelio, se observe con Lámpara de Hendidura colorantes como la fluoresceína o
Rosa de Bengala, hay que resaltar que es preferible el uso la fluoresceína, mas no rosa
bengala pues a que esta ultima actúa como foto sensibilizador lo que produciría fotofobia al paciente añadiendo este síntoma a cualquiera que sea la patología del paciente complicando el tratamiento del mismo además de complicar el diagnostico en caso
de ser fotoqueratitis o alguna patología relacionada con radiación ultravioleta. (Sliney, 2004)
4.7
INTERACCIÓN DEL ESTROMA CON LOS PROTEOGLICANOS
Los proteoglucanos son grupos formados por azucares y aminoácidos que generalmente se convierten en proteínas, estos grupos son de gran importancia para la transparencia del Estroma puesto que a menor inflamación, mejor equilibrio habrá para
que exista la reducción de respuesta inflamatoria, resultando en mayor transparencia.
Los porteoglicanos como lo dijimos anteriormente están compuestos por enzimas
entre estas el lumicano. Según el estudio realizado en el 2005 por Winston et all, se
comprueba que el lumicano es responsable de la transparencia de la córnea mediante
sus cadenas de caratan sulfato el cual interactúa con el colágeno y sus características
de hidratación. Además se concluyo que el grosor de las fibras incrementa o disminu122
ye dependiendo de de la proteína que se involucre, por ejemplo si la proteína involucrada es la decorina habrá una reducción ene l tamaño de las fibras de colágeno pero
el efecto del lumicano es mayor que el de la decorina reduciendo en mayor grado las
fibras de colágeno.
Hay distrofias cornéales que ocasionan opacificación córneal, estas pueden ser causadas desde el nacimiento (genéticas) caracterizadas por ser simétricas y bilaterales
sin signos de vascularización e inflamación. También pueden ser granulares las cuales son autonómicas en las que aparecen depósitos micro fibrilares por depósitos de
lípidos.
La hidratación córneal también es otra de las características que se tienen que cumplir
para proporcionar transparencia córneal, la hidratación del Estroma es de 3.5gH2O/g.
de peso seco y aumenta de manera lineal con el aumento del grosor córneal. La deshidratación de la córnea se da por un imbalance en la presión osmótica establecido
por la bomba metabólica del Endotelio córneal para compensar el paso de liquido
desde el Humor Acuoso y el limbo hacia el Estroma a consecuencia de la presión del
edematizado. (Adler, 2004).
La evaporación del agua se da a 2.5 ul.cm2/hora. Lo que conduce a que la córnea sea
más delgada en un 5 % durante el día según Adler, la evaporación nocturna es menor
por lo que personas con distrofias epiteliales pueden presentar como consecuencia
edema al amanecer. Para mantener los niveles normales de agua en la córnea es nece123
sario dos factores, el primero es el de barrera y el segundo de bomba endotelial. Una
relación clara de este suceso es cuando el Endotelio sufre alguna lesión, aun cuando
no se ha tenido contacto con el Estroma este presenta edema, cuando se habla por el
contrario de la bomba que es generada por la presión del Humor Acuoso que pasa a
través del Endotelio para suplir el Estroma. Este proceso importante porque como se
sabe la córnea es avascular y el único medio para obtención de nutrientes es a través
de la bomba. Pero aun cuando se tuviese los dos mecanismos muy en buen funcionamiento pero el agua que entra no se pudiera desechar tendríamos opacidad córneal
por eso se cuenta con la presencia de la bomba metabólica en el que el agua se desplaza a través del gradiente de concentración osmótico establecidos por transportes
activos de los iones entonces el equilibrio se forma cuando hay paso a través del Epitelio y salida por medio de la bomba metabólica de iones. Así, la fuerza de empuje
principal es el gradiente osmótico establecido por concentraciones de sodio en el
Humor Acuoso que permiten transparencia córneal.
4.8
NUTRICIÓN DE LA CÓRNEA
La cantidad de oxigeno que la córnea recibe básicamente proviene de cuatro partes
esenciales, la atmósfera, el Humor Acuoso y el limbo esclerocórneal y la conjuntiva
palpebral a través de la lagrima.
La cantidad de oxigeno del Humor Acuosos no se compara con la cantidad de oxigeno que tienen las lagrimas, en condiciones de hipoxia el Epitelio también actúa como
124
proveedor por una acumulación que se llama reserva que ha sido dada por el Humor
Acuoso.
Figura 39.
Xeroftalmia, complicaciones de avitaminosis A en la córnea
Fuentes: www.fao.org/docrep/ 006/W0073S/w0073s0j.htm
Pero además de el oxigeno la córnea también se alimenta a partir de la vitamina A es
una vitamina liposoluble que se encuentra en alimentos como la carne, el hígado los
productos lácteos, los huevos, la fruta, la zanahoria entre otros. El papel de la vitamina A en la visión es muy estrecha puesto que su deficiencia hace el sistema inmune
disminuya considerablemente presentándose xeroftalmia, opacificación de la córnea y
ceguera nocturna la cual es mayor en mujeres. De esta manera se puede concluir que
el bajo consumo de vitamina A es perjudicial para la salud. (UNICEF, 2007) Aunque
125
la disminución de vitamina A causa muchas alteraciones en la salud, la hipervitaminosis causa aun mayores consecuencias (Perrotta, 2003)
La avitaminosis A es una causa común de ceguera infantil, especialmente en países
subdesarrollados, ella tiene un papel importante en el metabolismo de las células epiteliales. En la córnea se estimula la síntesis de acido desoxirribonucleico, reduce la
queratinización restaurando la diferenciación celular (Etxerbarria. Simposio internacional sobre superficie ocular. Bilbao 2004 citado por Ruiz et all, (2005).)
126
5
EFECTOS EN CÓRNEA POR RADIACIÓN ULTRAVOLETA Y POLUCIÓN DEL AIRE
5.1
EFECTOS DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA EN CÓRNEA
La radiación ultravioleta es absorbida por la córnea en longitudes de onda que corresponden a UVA y UVB generalmente. En varios estudios se experimenta con córneas
de conejos, de ratones y de mamíferos en general por su similitud histofisiológica. A
lo largo de la historia los científicos han contribuido a la ciencia mediante estudios
acerca de los efectos de la radiación ultravioleta en córnea, casi la mayoría como el
estudio de Foulks y otros, en el año de 1978 han determinado que la radiación ultravioleta ocasiona fotoqueratitis y desde ese momento parten sus estudios mediante la
inducción de esta patología para facilitar el análisis de posibles comportamientos
cornéales frente a esta radiación.
Hay muchos efectos nocivos y solo pocos benignos de la RUV en la córnea, la exposición a la luz solar en el ojo puede no ser grave, solo después de periodos largos de
exposición hay afección por más mínimo que este sea y no necesariamente presenta
sintomatologiaa. Algunos de los daños que puede causar la RUV en el tejido ocular
es eritema, ampollas, Fotoconjuntivitis, Chemosis, fotoqueratitis, exfoliación de la
capsula del cristalino y de la las opacidades del mismo. Esta exposición tiene consecuencias como Hypomelanosis, Queratitis Actínica, Pingueculum, cambios endoteliales y Catarata relacionada con la edad. Además hay mecanismos mediante la RUVA
127
y la RUVB puede encender fisión homeolistica que genera un radical libre de H2O2
para generar radicales hidroxilos. Las dos RUVA Y B pueden llevar a mutaciones de
DNA quien activan la transcripción produciendo las AP-1(Proteína Activadora 1) y
NFKB (factor nuclear kappa B), asociadas con el cáncer. En las células de la piel se
lleva a cabo la inducción de colágeno para la degradación de Metaloproteinas quienes debido a su imbalance causan inflamación y por ende diferencias cualitativas y
cuantitativas entre la reacción de los parpados y del Epitelio córneal. Un ejemplo claro es la
exposición del epitelio córneal, piel y parpado a RUVA y B, medida en
horas causan patologías en el Epitelio córneal, mas no en piel y parpado quienes por
su anatomía no presentan lesiones algunas. (Shoham, y otros 2008)
La foto queratitis es la quemadura de la córnea a causa de la radiación ultravioleta, en
cada una de las patologías siguientes hay perdida de adhesiones celulares, cuerpo
extraño o sensación de arenilla, inhibición de mitosis, además pueden incluir eritema
palpebral, , halos alrededor de la luz, , dolor intenso, fotofobia, vulnerabilidad en
patologías infecciosas (por afección del sistema inmune), lagrimeo, edema, erosiones
epiteliales punteadas, temporal perdida de la visión generalmente en una o dos líneas
de agudeza visual, además de enrojecimiento ocular puesto que la RUV en algunas
ocasiones afecta también la conjuntiva bulbar (inyección conjuntival),y si hay una
sobreexposición puede causar perforaciones en cornea causales de erosiones y hasta
necrosis inmediata del tejido. La fotoqueratitis generalmente puede ser de cuatro clases.
La Queratitis Por Radiación O Ceguera De Nieve “Snowblindnes.”
128
La Quemadura Del Soldador
La Queratitis Fotoeléctrica
Queratopatía Ultravioleta.
Figura 40.
Queratitis, Ceguera de nieve
La mayoría de las personas que practican deportes extremos son atacadas a diario por la queratitis de
ceguera de nieve por lo que han decidido hacer parte del equipo de deporte las gafas polarizadas que
usualmente contienen filtro ultravioleta, pues se sabe que la RUV es acumulable lo que conlleva al
agravamiento de la queratitis al punto de destruir la transparencia córneal y por tanto la visión. Gary
Guller , quien fue parte del equipo de expedición Everest 2003 sufrió varias recaídas en queratitis de
ceguera de nieve con dolores a ” manera de punzadas de cuchillos en los ojos” dice Gary, “ tuvimos
que parar la expedición por un día y medio, el dolor era demasiado intenso”.
Fuente: www.k2news.com/.../teameverest03dis53.htm
El diagnóstico diferencial de éstas generalmente está relacionado con alergias, sequedad ocular, síndrome de laxitud palpebral y lagoftalmos. Si hay sobre exposición y el
paciente presentara además sintomatología diferente, infecciosa, por lo que se hará
más difícil el diagnostico base.
Las complicaciones de estos signos y síntomas suelen desaparecer al cabo de 48
horas sin tratamiento alguno, aunque en algunos casos es recomendable la prescripción de analgésicos orales y de vendaje compresivo con pomada antibiótica como
129
acción profiláctica, también pueden favorecer la curación con lentes de contacto terapéuticas. Para la mayoría de los pacientes que desarrollan infecciones por inmunosupresión es recomendable tratar con antibióticos, antivirales, o anti fúngicos según
sea el caso. (De Jesus, 2008; Gonzalez et all, 2006; British Journal of opthalmology,
1921; Gold, 2004)
La condición típicamente ocurre a alturas sobre el nivel del mar elevado en donde
haya un grado de reflexión significativa. La foto queratitis también prevalece en áreas
de baja nubosidad puesto que las nubes se encargan de absorber radiación ultravioleta
antes de que esta llegue a la superficie, además se pudiese decir que si la radiación
ultravioleta es absorbida en la estratosfera por partículas de ozono y gracias a la polución y reacciones químicas en la superficie terrestre se forma ozono (ozono superficial “malo”) con las mismas condiciones del de la capa de ozono entonces pudiese
haber una absorción de la radiación solar y por ende una disminución en la prevalencia de foto queratitis pero esto todavía no se ha comprobado. (Benavides, 2003)
Esta reacción de la RUV en la córnea se hace visible a los optómetras o profesionales
de la salud ocular por medio del uso de tinciones como la fluoresceína y el uso de
magnificadores como la lámpara de hendidura. (Young, 2006; Adler, 2003; Mauren,
2003) la siguiente figura nos muestra una Queratitis Punctata producida por exposición a RUV, a este paciente solo se le administra antibióticos para profilaxis y lubricantes, como se menciona anteriormente los signos y síntomas desaparecerán al cabo
de dos días.
130
Figura 41.
Tincion Córneal con Fluoresceina vista desde lámpara de hendidura.
La figura muestra como se ve la córnea cuando la queratitis es a causa de RUV, causando sensación de
cuerpo extraño al paciente o de “arenilla en los ojos”
Fuente: Online journal of ophthalmology
http://www.atlasophthalmology.com/atlas/photo.jsf?node=3770&locale=es.
Este científico con su equipo de trabajo experimentaron con conejos para determinar
qué efectos tenia la radiación ultravioleta en la córnea, ellos dicen que los daños de la
córnea a causa de los rayos ultravioleta son a causa de la afección en el camino de la
transportación de la energía del Epitelio y no a daños en las enzimas y proteínas, en
su estudio con conejos de laboratorio a quienes les pusieron 257 nm durante 15 minutos en cada ojo a distancias de 10 ms mediante una fuente germicida de UV (Ver Figura 42) a 30 Watts para determinar los efectos de la RUV en el metabolismo de la
córnea. Al finalizar el estudio se dieron cuenta que la patología desarrollada por los
conejos empezaba con una irritación de la conjuntiva y terminaba en fotoqueratitis,
determinaron que a medida que los niveles de hidratación aumentaban en el conejo el
diagnostico de queratitis era más evidente junto con un mayor tiempo de exposición.
131
Además determinaron que el glucógeno disminuía considerablemente a las 24 horas
de la exposición lo que les hizo concluir que como el glucógeno y la hidratación incrementan durante la exposición el efecto de la radiación en el camino responsable de
la transformación de energía es secundario al cambio de enzimas y proteínas además
de daño celular.
Figura 42.
Fuente Germicida de Radiación Ultravioleta.
Las fuentes Germicidas se utilizan para esterilizar hospitales, tienen un efecto germicida. Fuente:
proavila.com/proavila/equipos.html
La exposición córneal a la RUV causa inmunosupresión en el metabolismo de defensa ocular, por lo cual es permisible afirmar que la radiación ultravioleta indirectamente causaría prevalencia a patologías por microorganismos que pueden ser bacterias
virus y hongos. En otro estudio se ha comprobado que gracias a los efectos inmunosupresores de la radiación ultravioleta se está tratando tuberculosis con emisiones de
RUV llamando la terapia como irradiación germicida por ultravioleta (UVGI), según
este estudio se recomienda que la exposición no debe ser mayor de 254 nm y menor
de 6000 microJ/cm2 y los tiempos de exposición deben ser entre 120 y 300 segundos
durante un periodo de 8 horas, para no causar daño y lograr los propósitos de la terapia. Pero en un hospital de Bostwana dos enfermeras encargadas de las irradiaciones
para el paciente con tuberculosis presentaron síntomas de cuerpo extraño en el ojo,
132
más específicamente como sensación arenosa en los ojos, con ardor, lagrimación o
epifora, fotofobia y blefaroespasmo. En una de las enfermeras hubo enrojecimiento
de la conjuntiva bulbar en las zonas expuestas al medio ambiente, además de eritema
en los parpados. Los síntomas de las enfermeras desapareció al cabo de 48 horas y el
daño se le atribuyo a la exposición de la radiación ultravioleta emanada para el paciente. De tal manera que se tomaron medidas de protección que consistieron en señales de advertencia para personal, uso de protección al entrar al salón de emisión
además de adecuación del lugar por medio de la disminución e reflectores. (Talbot y
otros, 2002).
En un estudio con 129 ratones de laboratorio a quienes se les expuso a RUV presentaron cambio notables en la córnea como pérdida de los Queratocitos, lesiones secundarias incluyendo adelgazamiento córneal, Vascularización y Fibrosis, Queratitis,
ruptura del globo ocular y finalmente Ptisis Bulbi. Además más del 90% presento
evidencia de formación de Catarata, además en estudios preliminares dice este autor
se habían encontrado apoptosis celular, Inmunoactividad en el Epitelio córneal y posteriormente en el Estroma, lo que se considero poco común. (Newkirk y otros, 2007).
El rol protector que cumple el Epitelio córneal fue estudiado por Podskochy A en
2004 tras darse cuenta que el Epitelio es la estructura córneal absorbe RUV en altas
cantidades. En este estudio seis córneas de conejos son expuestas a RUV de 280 nm
(012 J/cm2) y tres córneas fueron manualmente desepitelizadas causando queratitis
iatrogénica y tres más fueron manualmente desepitelizadas y posteriormente expuestas a RUV. Las queratitis inducidas con RUV presentaron perdida de células epiteliales, las queratitis manualmente desepitelizadas presenta perdida de queratocitos y
133
perdida de células epiteliales, pero córneas con más daño fueron aquellas que se desepitelizaron y se expusieron a RUV de 280 nm, las cuales presentaron daño Estromal
profundo, desaparición de queratocitos en todo el Estroma córneal, además de pérdida
de células endoteliales y presencia de inflamación en toda la córnea.
Figura 43.
Daño córneal por RUV.
La figura (A) muestra una córnea normal, la (B) muestra la perdida celular epitelial a causa de la exposición a RUV, la (C) muestra desaparición del cuarto anterior del Estroma por desepitelizacion manual,
y la (D) muestra la córnea que fue manualmente desepitelizada y posteriormente expuesta a radiación
ultravioleta con daños en el Estroma con desaparición total de los queratocitos además de daño en las
células endoteliales e inflamación córneal
Fuente: Podskochy, (2004) http://www3.interscience.wiley.com/cgibin/fulltext/118808719/HTMLSTART
En un estudio por podskochy y otros en 1998 y otros (figura 40) se demostró que la
presencia de acido hialuronico en el Estroma después de haber sido expuesta la
córnea a RUV se debe a la prontitud celular por sanar el tejido dañado por dicha ra-
134
diación. El acido hialuronico últimamente está siendo utilizado por dermatólogos
esteticistas para el tratamiento de aparición de arugas (Sánchez, 2008)
En estudios realizados por Kolozvari y otros en el 2002 se ha comprobado que la porción anterior de la córnea incluyendo la Membrana de Bowman y el Epitelio absorbe
la mayor cantidad de RUV a longitudes de onda menores de 300 nm. La significante
absorción parece estar ligada la alta cantidad de tryptophan que es un aminoácido
básico que se encuentra en la dieta humana normal y que está involucrado en la cadena del ADEN específicamente en el codón UGG. En general el estudio presento que
el Epitelio córneal hace que las estructuras oculares sean más sensibles al daño cuando este no está presente ya sea en condiciones normales o en presencia de radiación
ultravioleta. Según muchos autores a la absorción de RUV mayor en el Epitelio y
Membrana de Bowman no se debe a la capacidad de absorción por longitud de onda
sino más bien a su grosor, pues esto ayuda al Estroma para que sea un mejor transmisor de RUV. De esta manera el autor recomienda que pacientes que son intervenidos
quirúrgicamente por LASIK o LASEK deben protegerse ante la RUV puesto que
aunque reducen daño celular Estromal estos métodos quirúrgicos pueden llevar a un
irreversible daño en la Membrana de Bowman lo que induciría sensibilidad córneal.
La exposición a la RUV causa fotoqueratitis e induce apoptosis córneal celular en el
ojo, además los factores inhibitorios de migración de macrófagos (MIF) fue originalmente identificado en la linfoquinas que son citoquinas producidas por las células T
del sistema inmunológico, sus actividades principales son la atracción de los macró135
fagos y otros linfocitos al sitio lesionado. Hoy la MIF es considerada un factor integral en la alarma antimicrobial del hospedero además de la respuesta que promueve
las funciones de las células inmunes en el proceso inflamatorio, se dice también que
el MIF interviene en procesos de cicatrización. Para el estudio de Kitachi N y otros en
2008 el objetivo principal era determinar los efectos de MIF bajo efectos de exposición a radiación ultravioleta en córnea. Para lo que se irradio ratones unos con MIF
transgénico (MIF-Tg), tipo salvaje (WT) y otros sin MIF (MIF-KO) con RUVB a
400mJ/cm2 para inducir fotoqueratitis, el ratón con MIF transgénico produjo altos
niveles de MIF. En el ratón que no tenía MIF se presentaron cambios morfológicos
severos. Se demostró que MIF-Tg tenía más MIF que el WT y este mas que MIF-KO
por ende se puede decir que la recuperación de la córnea ante la exposición de radiación ultravioleta es dada bajo condiciones de MIF o no, pero tarda más tiempo en
recuperarse si este no está presente.
Los queratocitos experimentan apoptosis durante varias condiciones patológicas especialmente pos exposición a RUV, la proteína FasL fue estudiada en córneas de conejos después de haber sido expuestas a RUV en diferentes longitudes de onda, seis
conejos albinos se utilizaron para el estudio exponiéndose a 280 y 310 nm RUV produciendo significante queratitis (012J/cm2 para 280 nm y 0.47 J/cm2 para 310nm)se
comprobó con este estudio que la proteína FasL fue detectada uniformemente en Epitelio y Endotelio córneal, por lo cual muestra que la proteína puede jugar un papel
importante en la apoptosis de las células cornéales después de una exposición de
RUV especialmente mayor ante exposiciones de 310 nm aunque en un estudio por el
136
mismo autor en el 2001 dice que la excesiva RUV sobre la córnea causa un impedimento para la apoptosis celular por los queratocitos poblados y un acumulo de acido
hialuronico podría llevar a cambios cornéales a largo término por la afección en Endotelio y en Estroma
Figura 44.
fuentes halógenas que admiten RUV.
Fuente http://www.decoestilo.com/wp-content/uploads/2007/06/zoox03.jpg
Pero la fotoqueratitis no solo es ocasionada por el sol como generador de RUV, en un
estudio en donde se analizaron personas de diferentes edades que asistían al gimnasio,
de total de 273 personas que asistían a dicho gimnasio, en un evento justo ubicado en
la zona de mayor riesgo se encontraban 37 personas de las cuales el 46% presentaron
fotoqueratitis, solo una persona, el 9% de las personas que tenían anteojos o lentes de
contacto con protección UV presento fotoqueratitis, el tiempo límite de exposición en
el área de alto riesgo era de 10 a 15 minutos pero fueron reportadas exposiciones de 1
a 3 horas. En este estudio se concluyo que las lentes de contacto y de no contacto con
filtro, son buenas fuentes de protección ante la radiación ultravioleta por lámparas
137
halógenas, además se concluyo que las lámparas halógenas son dañinas en la medida
que las utilicemos, si se quieren utilizar se debe acceder a recomendaciones de la
FDA especialmente si hay niños quienes absorben más cantidad de RUV. (kirschke, y
otros, 2004; Bergmanson et all 1995)
Los lentes de contacto han probado ser buenas herramientos en la prevención de absorción de RUV córneal, en un estudio realizado en el año 2000, se comprobó que
entre mayor grosor sean los lentes de contacto, +2.00 dioptrías, mayor absorción de
RUV y entre menor grosor, -400 dioptrías mayor RUV transmiten hacia la cornea.
Con la anterior afirmación se podría decir entonces que relativamente los hipermétropes tienen mejor protección UV que los miopes. El estudio se realizo en conejos y
cuyes pues estos animales tienen el tejido córneal con aproximadamente las mismas
características del hombre. En un ojo se les puso el lente de contacto mientras que el
otro ojo quedaba sin lente para posteriormente compara valores de transmisión y absorción mediando propiedades físicas y determinando nivel de afección patológico.
Se compararon además varias marcas (Ver figura 46) y la mayoría transmiten la
RUV en cantidades distintas hacia la cornea. De esta manera de acuerdo a los resultados dados en la Figura 46 se puede concluir que no es suficiente el uso de lentes de
contacto para prevenir los daños de la radiación ultravioleta en cornea, por esto se
recomienda el uso de anteojos solares no solo para no permitir afecciones cornéales
sino también conjuntivales y palpebrales.(Faubl H & Quinn M, 2000)
138
Figura 45.
Transmisión de Radiación ultravioleta tipo A y B de algunos lentes de contacto
blandos de hidrogel.
En varios de los estudios se ha probado que además de tener medidas de seguridad en
los establecimientos de trabajo ya sea con lentes de contacto u anteojos al igual que el
uso de bloqueador solar, se tiene que considerar la instrucción a las personas acerca
del daño de la radiación ultravioleta y de lo serios que pueden ser sus efectos tanto en
la piel como en la parte ocular, especialmente la córnea y cristalino. Puesto que como
se muestra en este estudio de la universidad de Bayreuth en el 2008 se comprueba que
los daños ocasionados por la radiación ultravioleta no solo se deben a faltas de seguridad en los puestos de trabajo sino también al déficit de conocimiento o falta en la
práctica de medidas de protección puesto que se informo del daño de radiación ultravioleta a nivel ocular a personas entre 14 y 45 años de edad acerca de los daños de la
RUV pero se dio una instrucción a todos por igual pero al cabo de un tiempo se les
139
pregunto acerca de las medidas de protección y los daños de la RUV. Se concluyo
que solo el 37.9% fueron bien entrenados siendo de estos la mayoría mujeres mayores
de 30 anos y adultos más que adolescentes. Pero aun así hubo déficit en conocimiento
especialmente acerca del daño ocular y la importancia de su protección. (Eichhorn c y
otros, 2008).
Aunque la fotoqueratitis sea por radiación ultravioleta solar o halógena produce daños
específicos en la córnea, la mayoría de los efectos de estas radiaciones se pueden sufrir gracias a un desconocimiento en el tema y otros por riesgo en los lugares de trabajo pero nunca se hubiese pensado que existe la manera de prevenirlos.
La primera manera de prevención es el uso de protectores ante los rayos ultravioleta,
otros procesares a estos es el uso adecuado de los recursos y contaminantes atmosféricos para la conservación de la capa de ozono la cual cada día se agota mas y mas
pero hoy en día gracias a los avances de la ciencia, estos efectos de la radiación por
fuentes naturales como el sol y fuentes artificiales como las lámparas halógenas , se
puede prevenir con el uso de acido ascórbico, agente orgánico más comúnmente conocido como vitamina C la cual es un agente antioxidante que últimamente ha probado su eficacia protectora córneal ante los efectos de la radiación ultravioleta.
El estudio fue realizado por el departamento de oftalmología de Seúl en Korea y
muestra que los conejos que fueron expuestos a una RUVB 6.84J/cm con una longitud de onda de 306nm durante 17 minutos por día durante 7 días reaccionaron de una
manera diferente cada uno presentando determinadas características así: el primer
140
grupo formado por dos conejos expuestos a RUVB, el grupo dos por 4 conejos pre
tratados con ASA antes de ser expuestos al mismo monto de RUVB y el grupo tres y
de control que no fue expuesto ni a ASA intravenosa ni a RUVB. Al final del estudio
se concluyo que el grupo tres no presento ningún daño ene el Epitelio córneal y el
grupo dos fue totalmente protegido contra la RUVB por la presencia de ASA a comparación del grupo uno. Concluyendo que el acido ascórbico protege la córnea de la
radiación córneal, aunque cabe resaltar que para que este estudio sea mayormente
aceptado tendrá que realizar mayor experimentación en animales. (Suh et all, 2008)
La radiación ultravioleta trae consecuencias negativas en la cornea, y la mayoría de
los científicos han enfocado su búsqueda de los efectos de la radiación ultravioleta
en la salud para poder genera planes estratégicos de prevención. En los últimos años
pacientes que presentan un adelgazamiento de la córnea o ectasia córneal no inflamatoria más comúnmente llamada Queratocono, (Li Et all, 2007) Para poder lograr
buena visión no tenían más opción que el uso de lentes de contacto, anillos intraestromales o transplante de cornea en casos avanzados, hoy en día por la acción de la
radiación ultravioleta y de los científicos, se ha creado una nueva alternativa llamada
Cross Linking, esta alternativa para pacientes con queratocono consiste en el raspado
córneal para la inyección de un sensibilizante llamado Riboflavina (vitamina B2) la
cual estimula la creación de nuevos puentes o uniones entre las largas cadenas de
colágeno mediante la acción de la irradiación ultravioleta en el rango de una determinada longitud de onda (UVA 375 nm). Para realizar este método de Cross Linking
se aplica RUV a una determinada distancia (3mW/cm2), por un tiempo preestableci141
do de 30 minutos. (Instituto Queratocono, 2008). En un reciente estudio por el Departamento de Oftalmología en Alemania, analizo la hidratación córneal posterior al
tratamiento Cross Linking. Los científicos indujeron edema a todas las corneas que
iban a ser tratadas con Riboflavina y RUV para determinar si al final del tratamiento
los niveles de hidratación según la zona podría decirles que zonas presentan Cross
Linking, los científicos encontraron que el tratamiento es más efectivo en las porciones más anterior del estroma, además demostraron que la Tomografía Óptica Coherente (OCT) no es un recurso valido para postratamiento y monitoreo córneal, pues
no induce una señal especifica. En el estudio también se comprobó que el tratamiento
Cross linking genera cambios significativos en el comportamiento inflamatorio del
estroma anterior, lo que permite al profesional escoger el área a edematizar dependiendo del paciente y de la ubicación y forma del queratocono. De esta manera el
paciente con queratocono puede recuperar visión posterior a un tratamiento con cross
linking el cual induce apoptosis de los queratocitos, (Wollensak at all, 2004) encogimiento de las células por acción enzimática, (Spoerl et all, 2004) biomecánica (Wollensak et all, 2003) y termomecánica, (Dittert et all, 2004) además de cambios en las
fibras del estroma (Seiller, 2004).
Cuando un paciente se somete a una cirugía laser (LASIK ) está sufriendo una aplanación de la cornea la cual puede desarrollar ectasias córneales también conocidas
como Queractectasias. Éstas generalmente están relacionadas con una forma frustra
de queratocono o con un adelgazamiento córneal excesivo que provocaría reducción
en la agudeza visual del paciente. Hoy en día pacientes pueden prevenir y/o revertir
parcialmente las Queratectasias gracias al tratamiento CrossLinking el cual fue reali142
zado en 10 pacientes que no tenían diagnóstico de Queratocono o Degeneración Marginal Pelúcida córneal quienes habían tenido cirugía LASIK ( para reducción de
miopía) con Queratomieliousis in situ, es decir generada por el laser iatrogénicamente. Este tipo de pacientes fue monitoreando 25 meses después del postoperatorio mostrando resultados favorables. En la agudeza visual y en la prevención de
Queractectasias post LASIK. (Hafezi et all, 2007)
Figura 46.
Cross Linking para el tratamiento del Queratocono.
Fuente: http://www.queratocono.es/tratamiento%20mediante%20crosslinking.htm
5.2
FACTORES QUE AYUDAN A LA DISMINUCIÓN O ELIMINACIÓN DE LOS EFECTOS
EN LA CÓRNEA CAUSADOS POR CONTAMINACIÓN Y RADIACIÓN ULTRAVIOLETA.
Generalmente las recomendaciones de la organización mundial de la salud son:
143
•
No exponerse a la radiación del día especialmente entre las 11:30 hasta la 2:00 de
la tarde puesto que en estas horas se presenta mayor cantidad de luz por posición
del sol respecto a la tierra.
•
Buscar lugares bajo sombra en días soleados.
•
Utilizar gafas de sol que se ajusten a no solo con un estilo propio de cada persona
sino más bien, que tengan un buen filtro ultravioleta y que su forma cubra totalmente los ojos especialmente para cubrir las emisiones que provienen desde arriba, también sería recomendable el uso de capa antirreflejo en la parte anterior del
lente.
•
Utilizar gorro para crear un aspecto de sombra para protección facial y ocular
•
No exponerse largos periodos al sol puesto que la radiación ultravioleta es acumulativa
•
Utilizar protectores solares para el cuerpo y especiales para la cara, comprobar
que el nivel de protección sea bastante alto y aplicarlo según la duración del efecto marcada al reverso de cada producto.
•
No hacer uso de las cámaras de bronceo
•
Establecer recomendaciones de la FDA para iluminación en el trabajo y fuentes
de riesgo a exposición.
•
Disminución del uso de transportes que no sean de orden masivo o que no generen combustión química
144
•
Los daños causados al tejido por láseres que utilizan longitudes de onda de radiación ultravioleta son fototérmicos y algunos casos fotoquímicas.
•
Disminución en el consumo de aerosoles que contengan CFCs
•
General aprobación a través de la compra de electrodomésticos como lavadores y
aires acondicionados que tengan el sello de la UTO a nivel nacional para crear
importaciones seguras para el medio ambiente.
•
Disminuir la emisión de gases tóxicos en lugares cerrados como estufas y calentadores de gas.
•
Implementación en la dieta diaria alimentos que contengan acido ascórbico o vitamina C para la prevención de patologías oculares por RUV
6
EFECTOS DE LA POLUCIÓN EN CÓRNEA.
La córnea, es muy permeable al dióxido de carbono CO2. El DkCO2 es de aproximadamente 7 veces más que el DKO2. Este es necesario para resistir los cambios metabólicos y de PH en la córnea. (IACLE, 2000).este dióxido de carbono es expulsado
por las lagrimas cuando el ojo está abierto pero cuando este se encuentra cerrado es
expulsado por medio del Humor Acuoso, la cantidad del CO2 es de 21ul CO2/cm2
córnea/hora por cada 5 ul O2/cm2 córnea/hora.
Algunos estudios sobre conejos como el de Gray y Power en 1967 muestran que el
oxigeno puro disminuye la concentración de acido láctico y que el nitrógeno puro
aumenta la concentración de acido láctico.
145
Cuando el PH puede afectar el nivel de disociación molecular y esta disociación
afecta la permeabilidad córneal e algunas moléculas particulares. (IACLE, 2000)
EL oxigeno de la córnea se lo provee la atmosfera a través de la película lacrimal
como suministro principal. El Epitelio es dependiente de este oxigeno en un 20.9%, el
Endotelio también depende del oxigeno atmosférico y la prueba más grande según es
que existen las blefs o ampollas como evidencia de cambios endoteliales transitorios.
(IACLE, 2000)
Los radicales libres son moléculas orgánicas e inorgánicas que generalmente son inestables pero con gran poder reactivo, estas se pueden sintetizar en el laboratorio,
formar en la atmosfera por causa de la radiación y también en los organismo vivos
por el contacto con el oxigeno los cuales actúan alterando membranas celulares atacando el material genético de las células (ADN).
Una de las formas más fáciles de formar radicales libres es simplemente respirando,
pues hay presencia de oxigeno que reacciona y forma radicales. En el cuerpo humano
hay células que están en constante renovación como las de la piel, intestinos, Epitelio,
hígado y neuronas, estas células pueden ser alteradas por procesos reactivos en los
que se alteran los genes, proteínas, lípidos y se llama comúnmente oxidación. Esto
contribuye a que riesgos como el cáncer originado por mutaciones genéticas ocurra.
El estrés oxidativo es causado por desequilibrios entre la producción de oxigeno reactivo y la capacidad de un sistema biológico incapaz de actuar. Todos los procesos o
146
formas de vida tienen procesos de reducción, cuando estos procesos son mediados por
enzimas que mantienen este estado de reducción por su aporte de energía metabólica
constante, pero cuando existe un desbalance en este proceso normal redox hay efectos
tóxicos a través de la producción de peróxidos y radicales libres
La exposición a radiación en general hace que el metabolismo se acelere y la tensión
del oxigeno en el ojo aumente haciéndolo vulnerable al daño por oxidación, varias
patologías implican reacciones de nitrógeno y oxigeno gases rápidamente expandibles. En varias ocasiones se ha pretendido estudiar los roles de etiopatogénesis y pato
fisiología de las enfermedades en la córnea humana, incluyendo el pterigio el queratocono, trauma, daño químico y un huésped de inflamación, metabolismo, degenerativo y reacciones iatrogénicas. En el ojo humano la primera capa que interactúa con el
medio ambiente es el Epitelio córneal, este actúa como barrera ante cualquier agresor
externo. Además de este Epitelio, la córnea tiene un Estroma bastante grueso con
queratocitos y un Endotelio posterior encargado de la bomba de agua fuera de la
córnea para la manutención de la transparencia córneal.
La córnea con la exposición de la RUV y la tensión del oxigeno requiere de antioxidantes fuertes que actúen como defensa. La córnea es rica en SOD la cual convierte el
oxigeno a peróxido de hidrogeno y a NADPH el citocromo p450
Investigadores de la Universidad de Insubria en Italia encontraron un efecto protector
de los glicosaminoglicanos y proteoglicanos cornéales contra la per oxidación lipídi147
ca. El efecto protector fue comprobado en varios sistemas experimentales, incluyendo
ácidos grasos y liposomas, donde la oxidación se indujo mediante metales de transición, incluyendo al hierro. El mecanismo de inhibición de la peroxidación, de acuerdo
a los investigadores es atribuible a la capacidad de los glicosaminoglicanos de secuestrar metales de transición, los que contribuirían así a proteger a las células contra el
daño por radicales libres.14 Este hecho es de particular interés en tejidos como la
córnea, donde el envejecimiento se asocia con la reducción de su contenido en glicosaminoglicanos y con ello en su acción como barrera antioxidante. Llama la atención
que a diferencia del resto de las células, la ferritina, una molécula secuestradora de
hierro metálico, aparece en las células del Epitelio córneal con localización nuclear y
no sólo citoplasmática.19 Esto parece deberse a un mecanismo desarrollado por estas
células para evitar el efecto conocido del hierro en su estado libre de incrementar el
daño oxidativo, incluido al ADN, a través de la reacción de Fenton, particularmente
en presencia de luz ultravioleta.
El H2O2 producido de forma endógena por células epiteliales de la córnea durante su
almacenamiento en bancos para su posterior trasplante limita la vitalidad de estas
células.21 Por eso es importante señalar que en células del Epitelio córneal en un medio suplementado con una combinación de vitaminas C y E, o solamente con vitamina A (ácido retinoico), se evita la per oxidación lipidica mediada por iones hierro,
hallazgos que pueden tener importantes implicaciones en el almacenamiento de
córneas humanas para su trasplante posterior y para la supervivencia del tejido una
vez trasplantado (Gutiérrez et all, 2007)
148
7
7.1
RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
•
•
Se recomienda estudiar efectos de la radiación ultravioleta como factor germicida
en procesos autoinmunes que involucran patologías oculares como síndrome de
Jsrogren y pénfigo ocular entre otros.
•
Se recomienda hacer un estudio de prevalencia de patologías causadas por radiación ultravioleta en pacientes de diferentes tipos de piel.
•
Se recomienda hacer un estudio de daño epitelial por radiación ultravioleta en
personas con córneas con y sin intervención quirúrgica LASIK
•
Se recomienda hacer estudios en afección córneal a pacientes usuarios de lentes
de contacto en presencia de radiación ultravioleta y polución.
•
Se recomienda realizar un estudio de incidencia de Fotoqueratitis y otras patologías en lugares de alta radiación ultravioleta tanto en ambientes contaminados como en no contaminados por ozono superficial, para determinar el papel de este
contaminante y su interacción con la radiación ultravioleta en la disminución de
incidencia de patologías no solo cornéales a causa de RUV sino también lenticulares, conjuntivales y hasta retínales.
149
•
Se recomienda determinar la cantidad y calidad de protección proporcionada por
lentes oftálmicos para el desarrollo de patologías causadas por radiación ultravioleta y polución del aire.
•
Se recomienda hacer un estudio de la incidencia de la vitamina C como modelo
de prevención en Fotoqueratitis en zonas de alta exposición a radiación ultravioleta.
•
En general se recomienda profundizar más en temas de radiación ultravioleta y de
polución relacionados a patologías cornéales.
7.2
•
CONCLUSIONES
Los efectos cornéales ocasionados en la córnea no solo se generan por emisiones
de radiación UV naturales (Sol) sino también artificiales (lámparas Halógenas,
Láseres Oftálmicos entre otros)
•
Los efectos en córnea causados por la polución son ocasionados cuando hay presencia de agentes que emiten contaminantes y aun cuando no lo están por consecuencia del viento, los más conocidos son las industrias y los automóviles.
•
El principal efecto de la radiación ultravioleta en la córnea es la foto queratitis
generada por exposición a radiación ultravioleta entre los 280 y 315 nm, longitud
de onda que corresponde a Radiación ultravioleta tipo B. esta radiación además de
causar daños epiteliales y en Membrana de Bowman, puede presentar cambios en
150
el Estroma y en algunos casos hasta en Endotelio haciendo difícil su renovación
causando opacidad córneal.
•
El ozono troposférico tiene un tiempo de vida muy pequeño lo que lo hace muy
inestable por esta razón los daños irritativos a causa de este no son lo suficientemente perjudiciales puesto que no se han reportado casos mayores en córnea, a
menos que hubiese una sobreexposición a la contaminación, lo que involucra mayores emisiones de contaminantes atmosféricos.
•
La radiación ultravioleta es mayor en los últimos años a causa del deterioro de la
capa de ozono y esta es más pequeña gracias a las emisiones de sustancias agotadoras de ozono utilizadas por el hombre terminando en un mayor incidencia en
afección ocular
•
La incidencia de la radiación ultravioleta en el medio depende de procesos físicos
de dispersión, reflexión o albedo, absorción, viento, posición del sol, distancia tierra sol y latitud.
•
La mayor exposición ultravioleta se da en horas del medio día por la ubicación
del sol respeto a la tierra por lo que se recomienda no exponerse al sol durante estas horas, especialmente si la persona a exponerse es de piel clara, así se disminuirá afección ocular. También hay menor radiación ultravioleta incidente en
superficie terrestre cuando hay aumento de nubosidad en el cielo y cuando hay
mayor contaminación en atmosfera especialmente cargada de ¨ozono malo¨ pues
este junto con otros agentes contaminantes, absorben radiación ultravioleta disminuyendo índices de afección ocular.
151
•
El hombre vive en interacción con el medio y el mal uso de los recursos ocasiona
pérdida del equilibrio y enfermedad.
•
Muchas veces las consecuencias de la afección tanto de la polución como de la
radiación ultravioleta en la córnea se da a causa de factores de desconocimiento y
mal uso de agentes protectores como gafas y lentes de contacto con filtro UV, gorros sombrillas.
•
La radiación ultravioleta acompañada de la polución del aire forman radicales
libres que originan estrés córneal oxidativo.
152
8
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Vol
92
Issue
1
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Available
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URL:
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165
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166
9
GLOSARIO
•
Fotoqueratitis: inflamación córneal causada por la exposición de la radiación
ultravioleta (RUV).
•
Altitud: altura de un punto de la tierra sobre el nivel del mar.
•
Átomo: Partícula más pequeña del elemento químico, la unión de átomos hacen
una molécula.
•
Clorofluorocarbonos, (CFCs): compuestos químicos a base de cloro, flúor y
carbonos altamente reactivos en presencia del ozono por lo que deterioran la capa
de ozono.
•
Cromoforos: grupos atómicos cuya existencia en una molécula orgánica determina que esta tenga o no calor.
•
Dispersión: es la separación de la luz en longitudes de onda que la componen.
•
Eritema: Inflamación y enrojecimiento superficial de la piel caracterizada por
manchas rojas y producir o por congestión en capilares.
•
Espectro electromagnético: seria de longitudes de onda en el que se encuentran
la luz visible separada por sus colores, y las invisibles como la radiación ultravioleta los rayos gama, los rayos X, los rayos infrarrojos, etc.
•
Fluoresceína: colorante empleado en diferentes test entre estos el de seidel BUT
entre otros. También se emplea en el diagnostico de patologías oculares y la adaptación de lentes de contacto.
167
•
Fluorescencia: luminosidad que emiten algunos cuerpos cuando reciben radiación.
•
Halones: cercos luminosos que rodean a veces al sol, son círculos de luz entorno
a un cuerpo luminoso.
•
Hemidesmosomas: Estructura de unión de algunas células epiteliales, responsable de la fijación de estas células con el tejido conectivo subyacente.
•
Irradiar: despedir luz calor u otra energía, someter a la acción de ciertos rayos.
•
Latitud: distancia en grados desde un punto de la superficie terrestre al ecuador.
•
Longitud de onda: es la distancia que avanza la perturbación en un periodo. Es la
distancia entre dos crestas adyacentes o valles en dos o varias ondas.
•
Luz: tipo de radiación electromagnética capaz de afectar el sentido de la visión.
•
Mutación: variación brusca de los genes y por tanto de los caracteres que presenten. Esta puede ser espontanea o por la acción de determinados agentes como calor, rayos X, radiactividad.
•
Melanoma : tumor maligno
•
Nanómetro: es la billonésima parte de un metro 1 nm =109m.
•
Onda: forma de movimiento vibratorio de un medio elástico
•
Ozono: partícula compuesta por tres átomos de oxigeno, gas en estado alotrópico
producido por una descarga eléctrica.
•
Queratocìtos: células delgadas y planas, también llamados fibroblastos y se encuentran entre las capas de colágeno Estromal lamelar.
168
•
Reflexión: Cuando la luz incide sobre una superficie lisa y aquella retoma al medio original.
•
Refracción: trayectoria de la luz cambia cuando entra en un medio transparente.
•
Radicales libres: son átomos o grupos de átomos los cuales solo tienen un
electrón desapareado y en disposición para hacerlo lo que los convierte en reactivos por excelencia.
169