III. LAS TOXINAS AMBIENTALES Y LA GEN�TICA
LA GEN�TICA toxicol�gica es la disciplina cient�fica que identifica y analiza la acci�n de un grupo de agentes t�xicos que son capaces de interactuar con el material gen�tico de los organismos (compuestos genot�xicos). Su objetivo primordial es, pues, detectar y entender las propiedades de los agentes f�sicos y qu�micos genot�xicos que producen efectos hereditarios desde delet�reos hasta letales. Es, por lo tanto, una ciencia esencialmente multidisciplinaria que pretende establecer la correlaci�n que existe entre la exposici�n a agentes xenobi�ticos y la inducci�n de alteraciones gen�ticas tanto en las c�lulas germinales como en las c�lulas som�ticas de los organismos, y definir a partir de ello los efectos que las toxinas ambientales producen sobre la integridad gen�tica de los seres vivos.
Como ya mencionamos, la gen�tica es una ciencia joven que nace formalmente con el redescubrimiento, a principios de nuestro siglo, de las investigaciones realizadas por el monje agustino Gregorio Mendel. Los cient�ficos de principios de siglo se preguntaron acerca de la naturaleza del gene, y as� realizaron experimentos para tratar de determinar c�mo los factores externos podr�an producir cambios en el orden gen�tico natural. Surgi� entonces el t�rmino mutaci�n, adoptado por Hugo de Vries en 1901 para describir los cambios morfol�gicos que observ� en las plantas polip�talas del g�nero Oenothera (pr�mula) que �l estudiaba. Este investigador propuso que el "conocimiento del principio general de las mutaciones y la inducci�n artificial de las mismas podr�an producir variedades superiores de animales y plantas cultivadas". El mismo De Vries tambi�n sugiri� en 1904 que los rayos X, descubiertos desde 1895 y capaces de penetrar en las c�lulas vivas, podr�an emplearse para alterar las part�culas hereditarias de las c�lulas germinales.
A�os m�s tarde fue posible evaluar la habilidad de varios agentes oxidantes para producir mutaciones en algas y en hongos, lo que marc� el inicio de una serie de preguntas que se hicieron los cient�ficos en las d�cadas sucesivas, en torno a la producci�n artificial de mutaciones por medio de agentes f�sicos y qu�micos como inductores. En 1927 Herman Muller demostr� de manera inequ�voca que las radiaciones ionizantes son capaces de producir alteraciones gen�ticas en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) y defini� a las mutaciones como los cambios en la cantidad, cualidad y arreglo de los genes. Muller tambi�n desarroll� t�cnicas cuantitativas para medir en este organismo la proporci�n de mutaciones inducidas, y llam� la atenci�n de la comunidad cient�fica al sugerir que las radiaciones podr�an producir cambios en las c�lulas som�ticas de los tejidos, y en los que se dividen activamente podr�an producirse distintos tipos de c�ncer, incluyendo las leucemias.
Poco tiempo despu�s, al inicio de la d�cada de los a�os cuarenta, Charlotte Auerbach (1942) demostr� que el gas mostaza, utilizado como arma qu�mica durante la segunda Guerra Mundial, es mutag�nico; un a�o despu�s se demostr� que el uretano empleado como agente antineopl�sico es tambi�n capaz de inducir mutaciones en organismos de bioensayo. Con estos y otros descubrimientos fue posible orientar las investigaciones hacia el conocimiento de la interacci�n entre los agentes qu�micos y el material gen�tico.
La investigaci�n inicial en el campo de la mutag�nesis, es decir, con mutaciones inducidas, antes de que se descubriera e identificara cu�l era la base qu�mica de la herencia, estuvo motivada por el deseo de los cient�ficos de entender la estructura y la funci�n del material gen�tico. De hecho, Charlotte Auerbach postul� en 1947 que "si se asume que una mutaci�n es un proceso qu�mico, entonces el conocimiento de los agentes que son capaces de iniciar este proceso arrojar� una luz no s�lo sobre la reacci�n misma sino tambi�n acerca de la naturaleza del gene, el otro compa�ero de la reacci�n".
Muy pronto se estableci� que algunos agentes terap�uticos de uso com�n, tales como drogas y estimulantes, producen alteraciones en los cromosomas. El genetista Joshua Lederberg propuso en 1962 que se hicieran estudios gen�ticos para tratar de determinar si una gran variedad de sustancias qu�micas que producen mutaciones en los microorganismos representan o no un riesgo potencial para las c�lulas germinales de los seres humanos. Lederberg propuso que en las pruebas toxicol�gicas de rutina se incluyeran ensayos de mutag�nesis, antes de que los productos salieran al mercado y se emplearan masivamente. Esta propuesta no tard� en convertirse en una medida de protecci�n necesaria, la cual fue adoptada en muchos pa�ses industrializados.
Posteriormente se demostr� que muchos agentes qu�micos representan un riesgo tan o m�s importante que las radiaciones en la producci�n de alteraciones gen�ticas heredables. Asimismo, surgi� la preocupaci�n de que algunas enfermedades hereditarias que se observan en las poblaciones pudieran tener un origen ambiental.
A finales de los setentas se demostr� la correlaci�n que existe entre la inducci�n por diversos agentes qu�micos de mutaciones, o mutag�nesis, y el desarrollo de algunos tipos de c�ncer, o carcinog�nesis. Esta correlaci�n se estableci� debido a que la mayor�a de los carcin�genos interact�an directa o indirectamente con los �cidos nucleicos, y por lo tanto tienen la capacidad de producir cambios heredables.
EFECTOS ADVERSOS DE LAS MUTACIONES
Las mutaciones se producen tanto en las c�lulas germinales como en las c�lulas som�ticas. Las consecuencias de una y otra son distintas, en t�rminos de la poblaci�n y del individuo. Los cambios que se generan en los gametos pueden provocar esterilidad en el individuo portador o bien fijarse en el material gen�tico, lo cual se traduce en cambios heredables (mutag�nesis). Si las mutaciones se producen en c�lulas som�ticas el individuo puede desarrollar enfermedades, o bien iniciar el proceso canceroso (carcinog�nesis). Los cambios gen�ticos tambi�n pueden provocar durante el desarrollo embrionario alteraciones en el embri�n, proceso conocido como teratog�nesis (Figura 25).
Figura 25. Efectos adversos de las mutaciones.
Las alteraciones heredables inducidas en las c�lulas germinales est�n bien documentadas en organismos empleados en bioensayos. De hecho, gran mayor�a de agentes genot�xicos se han detectado a trav�s de los cambios transmisibles a las generaciones sucesivas. Una vez que se fija una mutaci�n, �sta resulta ser tan estable como la secuencia original.
Sin embargo, entre los seres humanos no ha sido posible detectar los efectos de ning�n agente genot�xico en relaci�n con el nacimiento de ni�os portadores de alteraciones gen�ticas. La frecuencia espont�nea de alteraciones gen�ticas en la poblaci�n humana es muy alta. Alrededor del 2% de los ni�os reci�n nacidos portan una mutaci�n, sea puntual o bien cromos�mica. Para mostrar el efecto de alg�n compuesto genot�xico se requiere del an�lisis de poblaciones muy grandes, y de la comparaci�n con un grupo testigo que solamente estuviera expuesto a "genotoxinas naturales". Sin embargo, en el mundo moderno esta situaci�n no se presenta, ya que pr�cticamente todos los individuos estamos expuestos a diversos agentes qu�micos o f�sicos altamente reactivos. Por esto, el nacimiento de un ni�o con alteraciones gen�ticas no prueba que los padres estuvieron expuestos a un agente genot�xico. Esto significa que es muy dif�cil establecer relaciones causa-efecto a partir de casos aislados. Como veremos m�s adelante, las investigaciones que se realizan con animales en el laboratorio solamente permiten establecer estimaciones del riesgo gen�tico potencial.
Los agentes genot�xicos que provocan alteraciones durante el desarrollo embrionario se conocen desde la tragedia ocasionada por la talidomida, que en 1962 provoc� el nacimiento de 10 000 ni�os malformados en Alemania, Jap�n y otros pa�ses. La droga sedativa ejerce sus efectos nocivos entre los d�as 35 y 50 del embarazo, pero no produce ning�n efecto en el embri�n en desarrollo antes o despu�s de este periodo.
Hoy d�a se conocen muchos factores que alteran el desarrollo y producen ni�os malformados. Entre ellos destaca el gen�tico, debido a la herencia de genes o combinaciones cromos�micas, la exposici�n a radiaciones, las enfermedades virales (como la rubeola) y a diversos agentes qu�micos que han mostrado ser terat�genos en animales de laboratorio en ciertas etapas del desarrollo, espec�ficamente durante la formaci�n de los �rganos del cuerpo, u organog�nesis (Figura 26).
Figura 26. Or�genes de las malformaciones embionarias.
Sin embargo, el n�mero de terat�genos qu�micos conocidos para los seres humanos es muy reducido; la mayor�a pertenece al grupo utilizado en la quimioterapia del c�ncer.
La inducci�n de c�ncer provocado por la exposici�n cr�nica a sustancias qu�micas fue originalmente descrita por Percival Pott en 1775, quien descubri� la aparici�n de c�ncer de escroto en algunos limpiadores de chimeneas. El m�dico ingl�s estableci� la inducci�n de tumores por exposici�n a agentes cancer�genos (holl�n), propuso la prevenci�n por medio de la reducci�n a la exposici�n y comprob� la sensibilidad individual, ya que no todos los deshollinadores desarrollaban c�ncer de escroto. A principios del siglo XX se hicieron experimentos con animales de laboratorio, los cuales demostraron que el alquitr�n, que contiene grandes cantidades de hidrocarburos arom�ticos polic�clicos, genera tumores. Asimismo se demostr� que otro grupo de compuestos, las aminas arom�ticas, producen c�ncer de vejiga. Otros compuestos con gran potencia carcinog�nica fueron descubiertos durante los experimentos realizados para provocar c�ncer experimentalmente, como ocurri� con las diferentes nitrosaminas. Algunos ejemplos de estos carcin�genos se muestran en la figura 27.
Figura 27. Ejemplos de carcin�genos.
La caracter�stica m�s importante de los carcin�genos qu�micos es que al llegar al tejido blanco reaccionan con receptores espec�ficos y dejan una huella duradera en �stos, de manera que una sola dosis puede alterar a largo plazo algunas c�lulas. Las dosis sucesivas se suman a los efectos iniciales, provocando la multiplicaci�n desordenada de las c�lulas y el desarrollo de un tumor.
La palabra c�ncer designa de manera gen�rica a una serie de enfermedades que se originan en distintas estirpes celulares som�ticas, tales como las c�lulas epiteliales (carcinomas), las c�lulas que generan a las sangu�neas (leucemias), y los que ocurren en los tejidos de soporte (sarcomas). Un rasgo com�n de las c�lulas cancerosas es que tienen alterados los mecanismos normales de divisi�n celular.
Se ha podido establecer que las c�lulas som�ticas normales, al transformarse en malignas, pasan por diferentes fases. La huella duradera puede ser una mutaci�n, y la p�rdida de la heterocigosis celular producto de la recombinaci�n mit�tica inducida, o los cambios en el n�mero y en la estructura de los cromosomas, son factores que inician el proceso canceroso. Las c�lulas iniciadas permanecen en el organismo en latencia durante tiempos variables, y despu�s crecen y se desarrollan de manera aut�noma, en presencia de compuestos qu�micos promotores, gener�ndose as� la progresi�n tumoral o neoplasia. Una vez que un tumor se establece, se vasculariza, es decir, se llena de vasos sangu�neos. La progresi�n tumoral est� modulada por una serie de factores, siendo el m�s importante el inmunol�gico. La invasi�n a otros tejidos, o met�stasis, se realiza a trav�s del sistema linf�tico; es decir, los n�dulos linf�ticos est�n relacionados con la respuesta inmune a la neoplasia. En la figura 28 se muestra un esquema del proceso.
Figura 28. Resumen del proceso canceroso.
Algunos compuestos qu�micos de acci�n carcinog�nica son genot�xicos, es decir, act�an a trav�s de su interacci�n con los �cidos nucleicos. Otros carcin�genos presentan mecanismos de acci�n no gen�ticos, u epigen�ticos, entre los que son bien conocidos los efectos de pl�sticos implantados en el organismo, del asbesto que destruye a los lisosomas, y de los medicamentos inmunosupresores como la azatropina, que act�an como promotores (Figura 29).
Figura 29. Carcinog�nesis qu�mica.
LOS AGENTES GENOT�XICOS Y EL DA�O GEN�TICO
Como ya vimos, la inducci�n de da�o gen�tico por exposici�n a agentes genot�xicos es un proceso que se realiza en varios pasos. Durante el proceso, el agente xenobi�tico ingresa al organismo, se absorbe, se distribuye y atraviesa las membranas. Una vez dentro de la c�lula, el agente qu�mico puede ser reactivo por s� mismo (de acci�n directa), o bien puede ser activado por las enzimas metab�licas, en cuyo caso es de acci�n indirecta y se llama promut�geno. Se da entonces la interacci�n con el ADN, que puede ser reparada eficiente o ineficientemente de manera tal que el da�o gen�tico inicial se fijar� o no, expres�ndose en las diferentes estirpes celulares, tal como se muestra en el esquema de la figura 30.
Figura 30. Los agentes genot�xicos y el da�o gen�tico inducido.
METABOLISMO DE LOS AGENTES GENOT�XICOS
En realidad, la gran mayor�a de los agentes genot�xicos son inertes en los seres vivos. Es a trav�s de las enzimas metab�licas que las genotoxinas son biotransformadas a productos m�s reactivos, o electrof�licos, capaces de interactuar con diversas macromol�culas celulares, tales como las prote�nas y los �cidos nucleicos. Ya mencionamos en el primer cap�tulo la gran diversidad que existe entre los organismos en cuanto a funciones metab�licas se refiere. Los procariontes son incapaces de bioactivar promut�genos, y entre los eucariontes existen diferencias importantes en cuanto a la capacidad metab�lica; recordemos que cada especie despleg� durante la evoluci�n un grupo particular de enzimas para neutralizar los efectos nocivos de las toxinas naturales de origen vegetal. De hecho, las enzimas metab�licas muestran diferencias considerables en los diferentes �rganos del individuo, entre los individuos de la misma especie y entre las diferentes especies. La actividad enzim�tica var�a en el individuo dependiendo de la edad, el sexo, factores nutricionales, niveles hormonales y otros factores biol�gicos.
En principio, el conjunto de enzimas de los eucariontes hidroliza, oxida y reduce compuestos extra�os, reacciones que se llevan a cabo en el sistema de citocromos P-450 que se encuentran en el citoesqueleto y en el ret�culo endopl�smico de las c�lulas con n�cleo. Los productos intermedios as� generados en ocasiones se conjugan con prote�nas, form�ndose compuestos altamente reactivos. Es decir, en las c�lulas existen numerosas enzimas que activan a los promut�genos, pero tambi�n otras enzimas que desintoxican e inactivan a los productos intermedios: el equilibrio entre estas dos funciones celulares es el que en �ltima instancia determina el potencial genot�xico del promut�geno (compuesto qu�mico inerte que requiere ser metabolizado, transform�ndose as� en un compuesto electrof�lico y por lo tanto reactivo).
En la figura 31 se muestra la activaci�n inicial de algunos promut�genos. Muchos de ellos pasan por diversos procesos metab�licos, gener�ndose varios productos intermedios. El compuesto electrof�lico terminal es el que va a interactuar con los �tomos nucleof�licos del ADN (los sitios nucleof�licos de las bases nitrogenadas son los centros que pueden ser atacados por mol�culas electrof�licas, por ejemplo el nitr�geno 7 y el ox�geno 6 de la guanina).
Figura 31. Activaci�n metab�lica de algunos promut�genos.
Es importante mencionar que existen tambi�n compuestos qu�micos que no son carcin�genos, pero que potencian el efecto de carcin�genos. Estos agentes qu�micos se llaman cocarcin�genos y suelen actuar en la etapa de promoci�n tumoral.
Durante el metabolismo normal de las c�lulas se generan radicales libres que suelen ser muy reactivos y, por lo tanto, potencialmente muy da�inos. Los organismos han desarrollado mecanismos, que por cierto est�n muy conservados evolutivamente, para atrapar a los radicales libres. Entre estos mecanismos est�n diversas enzimas que catalizan la conversi�n de ox�geno reducido (O-2 ) a per�xido de hidr�geno (H2O2) y de �ste a agua y ox�geno (H2O + O2), y otros como el glutati�n, que reacciona directamente con los compuestos electrof�licos de acci�n directa, o con los producidos durante el metabolismo.
As� tenemos que los radicales libres se forman como productos intermedios en los procesos bioqu�micos naturales. Se piensa que las enfermedades degenerativas como la arterioesclerosis, el c�ncer y el envejecimiento celular se deben en gran medida a la p�rdida de la capacidad enzim�tica de las c�lulas para atrapar radicales libres.
En los alimentos que ingerimos normalmente existen mut�genos y antimut�genos, y durante el metabolismo se generan compuestos mutag�nicos, como las nitrosaminas, que se producen en el est�mago al reaccionar los nitritos que se emplean como aditivos de alimentos con las aminas presentes en la carne. Es un hecho conocido que la dieta y los h�bitos diarios de la persona influyen notablemente en el tipo de c�ncer que los individuos desarrollan. Evidencias experimentales han mostrado que la ingesta diaria de vitaminas como la A, C, E, y los betacarotenos, que son cofactores que atrapan radicales libres, protegen a los individuos en contra de los efectos nocivos de los radicales libres. Los mecanismos de acci�n de estas vitaminas son variados, el tocoferol o vitamina E puede interferir durante la formaci�n de nitrosaminas, atrapa-radicales libres, al igual que la vitamina C y los beta-carotenos, y la vitamina A suprime la fase de promoci�n tumoral.
Los productos reactivos generados a trav�s del metabolismo interact�an con el �cido desoxirribonucleico, produci�ndose lesiones premutag�nicas, o aductos, que en muchos casos se fijan y producen mutaciones puntuales en el ADN, tales como sustituciones de bases, transiciones y transversiones, o bien mutaciones de corrimiento de marco de lectura. Algunos ejemplos de estos tipos de mut�genos se comentaron en el cap�tulo II.
Sin embargo, en muchos casos, las lesiones premutag�nicas son eficientemente reparadas por enzimas que funcionan en los organismos para mantener la integridad y fidelidad de los �cidos nucleicos. Se piensa que las enzimas que intervienen en los procesos de reparaci�n aparecieron pronto en la evoluci�n, ya que est�n presentes en las bacterias.
Los mecanismos de reparaci�n pueden funcionar antes o despu�s de la replicaci�n del ADN. Su eficiencia var�a, ya que pueden reparar eficientemente, es decir, sin errores, situaci�n que se presenta cuando la exposici�n a agentes genot�xicos es baja; o bien reparar de manera ineficiente, promoviendo errores en el ADN, lo que depende de la saturaci�n del primer mecanismo y que generalmente ocurre cuando hay exposiciones altas (Figura 32).
Sin embargo, ambos mecanismos se ven afectados por numerosas variables adem�s de la exposici�n. Dependen tambi�n de la estructura qu�mica del mut�geno, del tipo de aducto formado y de la cantidad de da�o inducido.
Una vez establecidos estos principios generales de interacci�n de los agentes genot�xicos con las macromol�culas celulares, analizaremos los tipos de agentes t�xicos y los efectos biol�gicos y gen�ticos que producen en los seres vivos.
Figura 32. Mecanismos de reparaci�n del ADN.
Las radiaciones han estado presentes en la Tierra desde que nuestro planeta se form�. Hoy en d�a existen fuentes naturales y artificiales de radiaciones electromagn�ticas, tanto ionizantes como no ionizantes. Las radiaciones ionizantes son aquellas radiaciones electromagn�ticas que al pasar por un medio producen iones. Las radiaciones naturales provienen del Universo, del Sistema Solar y de la corteza terrestre; las artificiales las produce el ser humano.
R�etgen descubre en 1895 los rayos X y un a�o despu�s Becquerel encuentra que los cristales de uranio emiten radiaciones. En 1898 los esposos Curie aislaron de la pechblenda el radio, que emite part�culas alfa, beta y gamma. Hoy d�a se obtienen elementos radiactivos artificiales por bombardeo de neutrones.
Las radiaciones de longitud de onda corta no visibles, como los rayos X y los rayos gamma, de 0.1 a 10 amstrongs (la luz visible tiene longitudes de onda 10 000 veces mayores) tienen la propiedad de penetrar las c�lulas, ponerse en contacto con los �tomos y provocar la emisi�n de electrones, convirti�ndolos en �tomos ionizados, como los radicales. La emisi�n de electrones de los is�topos radiactivos conforman los rayos beta, y los rayos alfa son emitidos por sustancias radiactivas como el rad�n. Los protones se producen en generadores nucleares y los neutrones se originan en los reactores at�micos (Figura 33).
Figura 33. El espectro electromagn�tico.
Al atravesar las c�lulas, las radiaciones ionizantes se ponen en contacto con los �tomos y mol�culas nucleof�licas y les arrancan electrones, de modo que las mol�culas as� ionizadas son incapaces de realizar sus funciones normales. Los efectos biol�gicos de las radiaciones est�n �ntimamente relacionados con el tipo de radiaci�n y con la dosis o cantidad absorbida, la cual se traduce en el n�mero de pares de iones generados por la exposici�n. La unidad con la cual se miden es el roentgen, que es igual a 2.08 x 109 pares de iones por cm3. Es decir, las radiaciones son agentes directos, ya que son capaces de interactuar con las macromol�culas celulares en general y con los �cidos nucleicos en particular, provocando roturas en la doble h�lice y en los cromosomas, lo cual altera la estructura original.
Las fuentes naturales de radiaciones ionizantes son variadas, e incluyen las radiaciones c�smicas, las emitidas por los radion�clidos que se encuentran en la corteza terrestre, y las que se originan por los radiois�topos. Los minerales radiactivos constituyen la fuente principal de radiaciones naturales, y entre ellos los m�s importantes son el potasio 40 y el uranio 238, que tienen una vida media de 1.3 x 10 9 y 4.5 x 10 9 a�os, respectivamente. La vida media de un compuesto o de un elemento es el tiempo que transcurre hasta tener s�lo la mitad de la cantidad inicial de material. Ello significa que estos minerales han estado siempre presentes en la corteza terrestre.
Por otra parte, el rad�n es un gas que se produce durante el decaimiento de algunos materiales radiactivos, y por ser inestable emite rayos alfa. Este gas se encuentra en grandes cantidades en los hogares mal ventilados en los cuales se emplea calefacci�n o aire acondicionado. De hecho, �sta es la fuente principal de radiaci�n natural para los seres humanos.
Las radiaciones ionizantes tambi�n son artificiales, producto de diversas actividades humanas. Entre �stas se incluyen las que resultan de los ensayos nucleares, las radiaciones producto del manejo de material radiactivo y las recibidas con fines m�dicos y terap�uticos.
En el periodo comprendido entre 1945 y 1983 se realizaron en el mundo alrededor de 1 500 explosiones nucleares, produci�ndose cantidades importantes de sustancias radiactivas despu�s de cada explosi�n. Estas se depositar�n en la superficie de la Tierra y entrar�n a la cadena alimenticia a trav�s de los moluscos, de las ra�ces de las plantas, o se depositar�n directamente en el follaje.
Como es bien sabido, hoy d�a los rayos X se emplean en la medicina con fines de diagn�stico, de manera que la dosis que cada ser humano recibe por esta fuente depende de la frecuencia con que se realizan estos ex�menes. Los dentistas y los m�dicos radi�logos deben tomar precauciones especiales, tales como usar chalecos protectores y estar separados de la fuente de rayos X durante la toma de las placas. Las pruebas que emplean n�cleos radiactivos, en medicina nuclear, generan dosis menores de radiaci�n y, por supuesto, el n�mero de individuos expuestos a este tipo de prueba es mucho menor. Los seres humanos tambi�n se ven expuestos a radiaciones con fines terap�uticos, o radioterapia. En estos casos, la dosis recibida suele ser alta, pero por este medio se han salvado muchas vidas de pacientes con c�ncer.
Los efectos gen�ticos de las radiaciones ionizantes fueron descubiertos en organismos empleados para el bioensayo, y se encontr� que aun a dosis bajas son agentes mutag�nicos muy eficientes. En la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, dosis de 25 r producen una frecuencia de mutaciones similar a la basal o espont�nea, mientras que en los roedores se ha demostrado que dosis bajas de radiaci�n producen efectos muy severos en los embriones en gestaci�n. Por esto se recomienda a las mujeres embarazadas no exponerse durante las primeras semanas de desarrollo intrauterino a radiograf�as innecesarias, ya que el estado embrionario es m�s radiosensible que el adulto.
Entre las anomal�as m�s frecuentes que se inducen al irradiar experimentalmente a embriones in utero est� la microcefalia, las cataratas y la hidrocefalia. La exposici�n a radiaciones ionizantes puede producir c�ncer, de los cuales el m�s frecuente suele ser la leucemia, cuando hay exposici�n a dosis altas.
Las radiaciones no ionizantes son las que tienen longitudes de onda de 100 a 1 000 veces mayores que las ionizantes. En este grupo se incluye la luz visible, la infrarroja y la ultravioleta. Esta �ltima tiene una longitud de onda que es absorbida de manera eficiente por los �cidos nucleicos y, por lo tanto, es capaz de provocar cambios fotoqu�micos importantes en esta macromol�cula.
La fuente natural de luz ultravioleta es el Sol, pero la mayor parte de la
radiaci�n UV del Sol no entra a la Tierra porque es absorbida en la estratosfera
por el ozono, que se forma en esa capa atmosf�rica por acci�n de los rayos UV.
Actualmente la capa de ozono estratosf�rico se ha ido destruyendo en algunas
zonas del planeta por efecto de las emisiones de los aviones, de los carburantes
y del clorofluorocarbono, que se emplea como propulsor y como antirrefrigerante.
Los rayos ultravioleta interact�an con las prote�nas y los �cidos nucleicos. En estos �ltimos producen dimerizaciones de pirimidinas, tal como se observa en la figura 34. De todas estas reacciones, la que une dos mol�culas adyacentes es la m�s importante. Este efecto se repara eficientemente. Sin embargo, la alta incidencia de c�ncer de piel se ha asociado a exposiciones prolongadas a la luz ultravioleta, ba�os de Sol o por la destrucci�n de la capa de ozono que permite la entrada de mayor cantidad de radiaci�n UV. De hecho, se ha calculado que una reducci�n del 5% de la capa de ozono incrementar�a hasta 20% la frecuencia de c�ncer de piel entre los seres humanos.
El estudio de los efectos gen�ticos de la luz ultravioleta permiti� descubrir los diferentes procesos enzim�ticos de reparaci�n del �cido desoxirribonucleico. La enzima que interviene en la reparaci�n por fotorreactivaci�n depende de la luz. Esta enzima repara el d�mero de la hebra de ADN, y a expensas de la hebra complementaria no da�ada se restaura la secuencia original. El proceso de correcci�n de d�meros tambi�n se logra por enzimas que operan en la oscuridad, que tambi�n restituyen la informaci�n original.
Figura 34. Efectos gen�ticos de la luz ultravioleta.
Entre los seres humanos existe una enfermedad rara de car�cter recesivo, llamada xeroderma pigmentosa. Debido a que estos individuos carecen de las enzimas que reparan los da�os inducidos por la luz ultravioleta, tienen alta incidencia de c�ncer de piel. El origen de la enfermedad se determin�, de hecho, gracias al estudio de las c�lulas en cultivo de estos individuos.
El an�lisis gen�tico de las mutaciones inducidas por la luz ultravioleta y los sistemas de reparaci�n asociados en muchos tipos de c�lulas, permitieron establecer que desde su origen, los organismos desarrollaron mecanismos que les permitieron reparar los da�os inducidos por radiaciones y agentes qu�micos naturales. Estos mecanismos se han conservado y transmitido a todos los descendientes celulares a trav�s de la evoluci�n. Es claro que la vida no hubiera durado mucho tiempo si no se hubieran desarrollado conjuntamente los mecanismos libres de errores que permiten a las c�lulas y organismos neutralizar los efectos adversos de la radiaci�n solar.
Los pacientes con xeroderma pigmentosa que no pueden reparar el da�o inducido por la luz ultravioleta, son un claro ejemplo del problema que representa para la supervivencia la ausencia de los mecanismos de reparaci�n.
LOS COMPUESTOS QU�MICOS GENOT�XICOS
Ya hemos mencionado que los seres vivos han estado expuestos desde su origen a numerosas toxinas de origen natural. Vimos tambi�n que a trav�s de la evoluci�n org�nica; se fueron desarrollando mecanismos de protecci�n en contra de los efectos adversos de las mismas.
Sin embargo, a partir de la Revoluci�n Industrial del siglo XVIII se comenz� a producir en grandes vol�menes no s�lo maquinaria, sino diversos productos qu�micos, de manera tal que hoy d�a se calcula que la industria ha generado alrededor de 100 000 productos que se utilizan ampliamente, y que ingresan al mercado cada a�o cerca de 2 000 productos nuevos. Muchas de estas sustancias tienen un potencial reactivo al ponerse en contacto con los seres vivos.
Desde el punto de vista genot�xico se han valorado alrededor de 10 000 sustancias qu�micas y los resultados indican que cerca de 1000 son genot�xicas. Tambi�n se han identificado entre estos agentes qu�micos a grupos capaces de interactuar en las c�lulas con macromol�culas vitales, entre los que se incluyen a los pesticidas, los metales, los aditivos de alimentos y los derivados de la combusti�n incompleta de productos energ�ticos, como el carb�n y las gasolinas.
El empleo de productos qu�micos sint�ticos en las pr�cticas agr�colas se increment� notablemente a partir de la segunda Guerra Mundial. Aunada al uso de fertilizantes, la utilizaci�n de pesticidas fue la responsable de la revoluci�n verde, al permitir la erradicaci�n de plagas para los cultivos con valor alimenticio. Su empleo tambi�n ha permitido el control de insectos responsables de epidemias severas, como la malaria y ciertas encefalitis. Sin embargo, su uso indiscriminado ha provocado graves des�rdenes ecol�gicos en el planeta. En los a�os setenta se reconoci� el da�o que provoca la utilizaci�n a gran escala de estos productos qu�micos, no s�lo en el ambiente sino en la salud p�blica, lo que provoc� que en EUA y en otros pa�ses se promulgaran leyes que regulan la producci�n, distribuci�n y uso de agroqu�micos.
Uno de los primeros pesticidas utilizados en Europa fue el piretreno, que Marco Polo llev� de China a finales del siglo XIII. La nicotina se usaba en Europa en el siglo XVIII para controlar insectos no deseados, y en el siglo XIX el hombre ya empleaba diferentes sales de diversos metales para controlar plagas en los cultivos.
Aunque los pesticidas suelen ser selectivos para el organismo que combaten, tambi�n son nocivos (aunque en menor grado) para otras especies. En el hombre son t�xicos tanto por envenenamiento accidental agudo, como por exposiciones cr�nicas. Por ejemplo, en los trabajadores expuestos ocupacionalmente durante la producci�n, o durante el trabajo en el campo, la contaminaci�n por pesticidas se debe al uso inapropiado y a la falta de medidas de protecci�n. En el mundo moderno los seres humanos estamos expuestos a la acci�n de pesticidas, ya que existen residuos de �stos en los alimentos que a diario ingerimos.
Hay diversas clases de pesticidas, y entre �stos est�n los insecticidas, raticidas, acaricidas, herbicidas, etc�tera.
Entre los insecticidas mejor conocidos por su acci�n se encuentra el DDT,
diclorodifeniletano, que fue desarrollado en 1945 para controlar a los mosquitos
portadores de malaria. Se estima que este insecticida salv� tantas vidas humanas
como las que murieron durante la segunda Guerra Mundial (unos 30 millones de
personas). El DDT es un veneno de contacto que afecta al sistema
nervioso central de los insectos, pero en animales de laboratorio, como las
ratas expuestas de manera cr�nica, produce cambios en el h�gado. El DDT
es insoluble en agua, pero soluble en las grasas corporales, y entra a la cadena
tr�fica porque se acumula en las plantas. En los mam�feros el insecticida produce
estimulaci�n del sistema nervioso central e interfiere con dos transmisores
nerviosos, la acetilcolina y la norepinefrina. El DDT altera el
transporte de los iones Na+ y K+ en las membranas nerviosas
e interfiere con el metabolismo energ�tico que se requiere para este transporte.
Sin embargo, debido a los efectos adversos que provocan y a su alta persistencia
en el medio ambiente, el uso de los pesticidas organoclorados, como el DDT,
se ha ido reduciendo en todo el mundo.
Los pesticidas organofosforados, como el parati�n, son mucho m�s t�xicos que los organoclorados. Sus efectos suelen acumularse en los organismos sometidos tanto a exposiciones agudas como cr�nicas. Su toxicidad se debe en gran medida a la inhibici�n de las enzimas colinesterasas, que en las c�lulas son las responsables de hidrolizar la acetilcolina hasta colina y acetato. La acumulaci�n de acetilcolina en las c�lulas provoca la estimulaci�n excesiva de los nervios, efecto que llega a ser letal.
Este mecanismo de acci�n se debe a que la acetilcolina y los insecticidas organofosforados tienen el mismo sustrato, la acetilcolinesterasa. En el caso del neurotransmisor, la degradaci�n se realiza por hidr�lisis; sin embargo, cuando el sustrato es un compuesto organofosforado, �ste se mantiene unido a la enzima y se forma un complejo, que aunque puede hidrolizarse lentamente, tiende a provocar la acumulaci�n de acetilcolina en las c�lulas.
Muchos insecticidas, tanto organoclorados como organofosforados, han mostrado ser mutag�nicos en diferentes sistemas de prueba, ya que inducen tanto micro como macrolesiones en los �cidos nucleicos.
Los primeros herbicidas fueron desarrollados en los a�os 1930-1940. La mayor�a tiene actividades similares a las hormonas que se presentan en las plantas, por lo que los herbicidas no representan problemas serios para el ambiente, pues no son residuales, excepto los elaborados a base de ars�nico, que son muy persistentes.
Entre los seres humanos, las intoxicaciones por herbicidas suelen ser accidentales. Por ejemplo, el paraquat es un herbicida de contacto que se emplea para erradicar los plant�os de mariguana, y puede provocar la muerte cuando es ingerido accidentalmente por los trabajadores expuestos ocupacionalmente, produciendo fibrosis pulmonar progresiva. El mecanismo de acci�n se descubri� al tratar a animales experimentalmente, y al observar que se generan radicales libres, cuya acumulaci�n produce la peroxidaci�n de los l�pidos de las membranas. Ello implica, por supuesto, que el paraquat es tambi�n mutag�nico.
La mayor�a de los raticidas son cardiot�xicos y em�ticos, y suelen ser altamente persistentes y muy t�xicos para los mam�feros.
Por otra parte, muchos de los fungicidas se elaboran a base de mercurio, el cual ha sido utilizado para este fin desde 1915.
En las poblaciones humanas ha habido diversos episodios de intoxicaci�n masiva por ingesti�n de alimentos contaminados con este fungicida.
La historia del hombre est� �ntimamente ligada al uso de diferentes metales. Durante el neol�tico, o Edad de piedra, los metales entonces conocidos como el cobre, la plata, el oro y el hierro, se empleaban de la misma forma que la piedra o la madera para la manufactura de herramientas y armas. Seguramente entre los primeros artesanos profesionales de la historia estaban los forjadores, quienes descubrieron que a altas temperaturas los metales se fund�an y moldeaban. Los etruscos utilizaron diversas aleaciones de metales, y los cretenses fundaron su riqueza en el comercio con el esta�o. En la Edad Media se lleg� a producir hierro colado y se descubri� la p�lvora, lo que le permiti� a los hombres de aquella �poca fabricar nuevas m�quinas de artiller�a. Durante la Revoluci�n Industrial, los ingleses consiguieron el acero fundido y emplearon diversos metales tales como el zinc, el n�quel y el platino.
La mayor�a de los elementos que se encuentran en la corteza terrestre son metales. Algunos de ellos son esenciales para las c�lulas, ya que intervienen como cofactores en reacciones enzim�ticas, o porque forman parte constitutiva de importantes macromol�culas (Figura 35).
La exposici�n del hombre a diversos metales en cantidades elevadas, por fuente alimenticia, por inhalaci�n o por el agua de consumo diario, se debe a las altas concentraciones naturales, a la contaminaci�n de las fuentes, al empleo de utensilios de cocina met�licos, a la persistencia y bioconcentraci�n de metales empleados como pesticidas. La exposici�n ocupacional de los obreros metal�rgicos hizo evidente las relaciones entre la exposici�n y el desarrollo de algunos neoplasmas. Posteriormente fue posible establecer el v�nculo entre los niveles elevados de metales en la atm�sfera provenientes de los residuos industriales y de las gasolinas, con el desarrollo de enfermedades cr�nicas y degenerativas entre los seres humanos.
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| Metal | Funciones |
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| Cromo III | Metabolismo de los lípidos y de la glucosa. |
| Cobalto | Forma parte de la vitamina B12. |
| Cobre | Síntesis de hemoglobina. Cofactor para las enzimas: como la catalasa pero-oxidasa y citocromo-oxidasa. |
| Estronio | Calcificación de los huesos y de los dientes. |
| Hierro | Biosíntesis del grupo hemo. |
| Magnesio | Síntesis de proteínas y ácidos nucleicos. |
| Manganeso | Síntesis de ácidos grasos, colesterol y fosforilación. |
| Molibdeno | Cofactor de las enzimas que participan en la fijación del nitrógeno atmosférico en las bacterias. |
| Selenio | Antioxidante para los lípidos. |
| Vanadio | Reduce los niveles de colesterol y fosfolípidos en el hígado. |
| Zinc. | Presente en varias enzimas: polimerasas, deshidrogenasas peptidasas y anhidrasas . |
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Figura 35. Metales esenciales y sus funciones en la c�lula.
La inhalaci�n de metales es la ruta de exposici�n m�s efectiva para su acumulaci�n en los animales. Sin embargo, tambi�n se presentan efectos t�xicos por contacto d�rmico y de las mucosas. Se ha demostrado que muchos metales son mutag�nicos y carcinog�nicos en mam�feros, entre ellos el cadmio, que se emplea ampliamente en la industria durante la elaboraci�n de pigmentos, de insecticidas y de otros productos. Una fuente adicional de exposici�n al cadmio es por las emisiones de los motores de combusti�n interna; y este elemento se encuentra tambi�n en el humo del cigarro.
El cromo es un metal esencial en cantidades muy peque�as para los seres vivos; en el organismo se transforma de cromo VI a cromo III. En cantidades elevadas este metal interact�a con los �cidos nucleicos produciendo micro y macrolesiones, sarcomas, carcinomas y adenocarcinomas.
El plomo es un metal que se encuentra en la atm�sfera en cantidades elevadas, sobre todo en zonas urbanas. En forma org�nica, como el tetraetilo de plomo, se utiliza como antidetonante para las gasolinas en los veh�culos de combusti�n interna. El metal interfiere con la bios�ntesis del grupo hemo de las hemoglobinas, ya que compite con el hierro, que es el metal caracter�stico del grupo y se incorpora en su lugar.
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Metal
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Efecto genotóxico
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Arsénico
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Cáncer de piel, efectos sobre la reproducción,
mutagénico.
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Cadmio
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Mutagénico, sarcomas.
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Cromo
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Cancer pulmonar, mutagénico.
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Níquel
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Carcinoma nasal, mutagénico.
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Plomo
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Anemia, linfomas, carcinomas y sarcomas renales, mutagénico.
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Figura 36. Algunos metales pesados y sus efectos genot�xicos en los seres vivos.
El mercurio es eficientemente transformado en los seres vivos, y tiende a acumularse en la cadena alimenticia. Se conocen varios casos de intoxicaci�n en humanos por metil-mercurio, debidos al consumo de pescados contaminados. En la figura 36 se muestran los efectos genot�xicos de algunos metales pesados.
Los solventes org�nicos y sus vapores son comunes en el ambiente moderno tanto en el trabajo como en los hogares. Los obreros que trabajan en la manufactura de solventes est�n expuestos a cantidades elevadas de los mismos, como los trabajadores de tintorer�as, los carpinteros, los pintores, los impresores y prensistas. En las casas muchos solventes se emplean en los trabajos dom�sticos.
La exposici�n voluntaria por adicci�n a solventes entre los seres humanos es alta. La fuente principal de exposici�n a alcohol et�lico es la bebida. El alcohol et�lico se metaboliza en el organismo, form�ndose acetaldeh�do, un compuesto altamente reactivo que es mutag�nico, y cuya acumulaci�n provoca la destrucci�n del h�gado. El alcohol et�lico atraviesa la barrera placentaria, por lo que la adicci�n y sus efectos adversos afectan al embri�n en gestaci�n. Los efectos del alcohol en los seres humanos est�n asociados al tipo de exposici�n, aguda o cr�nica, a las cantidades ingeridas, y a factores nutricionales. Su ingesti�n est� asociada a la acumulaci�n en el h�gado de l�pidos, triglic�ridos, y a la movilizaci�n de corticoesteroides y catecolaminas.
Como hemos visto, el alimento que a diario consumimos es una mezcla compleja de sustancias, donde coexisten mut�genos y antimut�genos, de origen tanto natural como artificial (residuos de pesticidas), as� como algunos otros compuestos que se a�aden intencionalmente con el prop�sito de conservar el alimento, y que en principio no tienen valor nutritivo. La sal ha sido utilizada para estos fines desde la �poca de los egipcios, 3000 a.c. Actualmente se usan con este prop�sito alrededor de 2 500 sustancias (Figura 37) cuya estructura qu�mica comprende desde compuestos inorg�nicos simples hasta org�nicos muy complejos.
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| Tipo | Compuesto químico |
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| Ácidos / álcalis | Ácido cítrico |
| Buffers | Carbonatos |
| Colorantes | Tartacina |
| Conservadores | Nitrato de sodio |
| Edulcorantes | Sacarina |
| Emulsificantes | Ésteres grasos de polietilen sorbitol |
| Estabilizadores | Gomas vegetales |
| Propelentes | Óxido nitroso |
| Saborizantes | Cianamaldehído |
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Figura 37. Clases de aditivos de alimentos.
Por lo general los aditivos de alimentos no representan un grupo de sustancias que provoquen da�os mayores que los productos naturales encontrados en los alimentos. Si bien es cierto que debe probarse su toxicidad antes de exponer a los seres humanos a ellos, tambi�n es verdad que es muy dif�cil reproducir con animales de laboratorio condiciones tales como dosis, tiempo de exposici�n y consumo a los que el hombre se somete.
Las toxinas de origen natural que producen los animales, las plantas y distintos microorganismos son muy reactivas y muy potentes, ya que aun en cantidades extremadamente peque�as son muy t�xicas.
La mayor�a de las toxinas de origen animal son enzimas, y producen diversos efectos en la bioqu�mica celular y en la fisiolog�a de los organismos. Los alcaloides son quiz� las toxinas vegetales naturales m�s potentes que se conocen desde el punto de vista genot�xico. Cantidades tales como micromoles (micro = millon�sima de la unidad = 10-6) producen mutaciones puntuales y cromos�micas en los organismos empleados en el bioensayo.
Por ejemplo, las aflatoxinas son un grupo de micotoxinas producidas por el hongo Aspergillus flavus. Este hongo crece en condiciones de humedad favorables en los granos almacenados. De los cuatro is�meros que se conocen de estas micotoxinas, la aflatoxina B1 es un potente carcin�geno del h�gado, en cantidades como partes por bill�n (ppb). En la dieta de algunos pa�ses africanos llegan a encontrarse hasta partes por mill�n (ppm) de la micotoxina, lo que explica la alta incidencia de c�ncer hep�tico en esos pa�ses. La aflatoxina B1 requiere ser metabolizada; el producto intermedio, un ep�xido, se une covalentemente a prote�nas y �cidos nucleicos. Este metabolito intermedio es el responsable de la necrosis del h�gado. En la figura 38 se observa la f�rmula de algunas aflatoxinas y del metabolito reactivo de la aflatoxina B1.
Figura 38. F�rmula de las aflatoxinas B1 y G1 y metabolito intermedio de la aflatoxina B1.
Entre los antibi�ticos, que los microorganismos desarrollaron para defenderse de otros seres vivos, algunos han mostrado ser potentes mut�genos y carcin�genos. De hecho, muchos de ellos se emplean ampliamente en la medicina y en la quimioterapia del c�ncer. Por ejemplo, la mitomicina C que se extrae de Streptomyces caesipitosus tiene propiedades de antibi�tico y de agente antitumoral. Se emplea en el tratamiento de adenocarcinomas, leucemia mieloc�tica cr�nica y en la enfermedad de Hodgkin; tambi�n se emplea despu�s de la irradiaci�n o de la cirug�a de sarcomas, epiteliomas y carcinomas. Este antibi�tico requiere ser metabolizado, y el producto electrof�lico act�a como agente alquilante monofuncional o bifuncional; si �ste es el caso entonces se une covalentemente al ADN produciendo ligamientos cruzados intra e interbanda, especialmente en el O6 de la guanina (Figura 39).
Figura 39. F�rmula de la mitomicina C
La gran variedad de carcin�genos naturales o sint�ticos que existen en el ambiente se encuentran formando mezclas complejas. La producci�n y uso de compuestos org�nicos sint�ticos tales como los pl�sticos, las drogas y los pesticidas, as� como la producci�n y uso de fuentes variadas de energ�a y la movilizaci�n de sustancias naturales han generado problemas que hoy d�a se consideran globales, incluyendo el calentamiento de la Tierra y el efecto invernadero, la destrucci�n de la capa de ozono y el aumento en la radiaci�n ultravioleta, la lluvia �cida y la desertificaci�n de los pulmones naturales, y por �ltimo, la distribuci�n ubicua de compuestos carcinog�nicos.
En las mezclas complejas, los compuestos qu�micos pueden interactuar por suma, gener�ndose una potenciaci�n, o bien de forma antag�nica, la que se traduce en una disminuci�n o cancelaci�n total de efecto.
Los efectos biol�gicos y gen�ticos de los carcin�genos se han determinado en el laboratorio empleando organismos de prueba, pero a�n se desconocen las consecuencias que a largo plazo puedan producir en los seres humanos los compuestos qu�micos y sus mezclas presentes en la biosfera.
La contaminaci�n ambiental de origen natural no es un problema nuevo. De hecho ha estado presente desde que hace m�s de 3 500 millones de a�os aparecieron en nuestro planeta las primeras c�lulas capaces de utilizar la energ�a solar en la formaci�n de compuestos org�nicos, a partir de agua y bi�xido de carbono, o fotos�ntesis. Mediante este proceso las cianobacterias liberan ox�geno (O2) a la atm�sfera, y se ha calculado que la cantidad de ox�geno hace unos 2 500 millones de a�os era de 1%, actualmente es del orden del 20%. A su vez, el ox�geno liberado por los organismos permiti� la aparici�n de seres vivos que requieren de este gas para desdoblar los compuestos org�nicos que ingieren, en el proceso conocido como respiraci�n aerobia. El ox�geno surgi�, pues, �como un contaminante de origen biol�gico!
Lo que hoy d�a preocupa a los cient�ficos es la contaminaci�n artificial, es decir, la producida por el hombre, que ha generado una gran cantidad de compuestos reactivos que est�n presentes en la biosfera como resultado de los procesos industriales y de la combusti�n incompleta de las fuentes energ�ticas, carb�n y gasolinas.
En t�rminos generales, la calidad del ambiente en un pa�s depende de relaciones tales como la densidad de poblaci�n, el uso de los recursos, las condiciones geogr�ficas, los patrones de desarrollo econ�mico, la administraci�n pol�tica y las actitudes sociales. Por esto, la contaminaci�n ambiental ha ido ligada al desarrollo y a la tecnolog�a del mundo moderno, y sus efectos no s�lo se reducen a malestares fisiol�gicos, sino que se ha demostrado que influyen considerablemente en la calidad de vida y en la salud del hombre.
Hoy d�a se conocen muchas de las causas que generan el problema y gran parte de los efectos que se producen en el nivel biol�gico, y aunque la naturaleza est� provista de mecanismos de autopurificaci�n, su capacidad es finita. Es decir, rebasados ciertos l�mites se generan desequilibrios en los ecosistemas que pueden ser permanentes. Como todos los seres vivos comparten el espacio y compiten por los recursos, existen interrelaciones entre todos ellos, de manera que si existe un desequilibrio ambiental, �ste afectar� tarde o temprano a todos los miembros del sistema biol�gico.
El ser humano es el �nico animal capaz de modificar el ambiente, pero su utilizaci�n indiscriminada de los recursos naturales, el empleo del producto terminado y el desecho del residuo al ambiente, han generado severos problemas en contra de pr�cticamente todos los ecosistemas naturales.
Los procesos industriales utilizan agua y energ�a en grandes cantidades y las f�bricas emiten desechos que descargan al aire y al agua. Estos desechos suelen contener contaminantes primarios que en la biosfera se concentran o reaccionan con otros elementos, produci�ndose as� contaminantes secundarios. En el campo, el empleo de pesticidas persistentes ha provocado la contaminaci�n del suelo y la bioacumulaci�n en la cadena alimenticia. Las fuentes de energ�a, carb�n y gasolinas, son fuentes adicionales de contaminaci�n.
El paso del mundo en v�as de desarrollo al mundo desarrollado, debe ir ligado a la toma de conciencia por parte del hombre como integrante de su entorno, a la utilizaci�n racional de los recursos naturales, a la conservaci�n y autorregulaci�n del ambiente, y a la implementaci�n de medidas preventivas que nos permitir�n obtener los beneficios de la naturaleza a trav�s de la defensa y respeto hacia el entorno natural.
La contaminaci�n ambiental es la presencia en la biosfera, es decir, en el agua, en el aire y en la tierra, de cantidades elevadas de agentes extra�os a ella, los cuales perjudican la vida de todos los organismos al degradar la calidad de los recursos naturales y de la salud y el bienestar humanos.
As�, en t�rminos generales, la contaminaci�n ambiental artificial se origina por las complejas y muy variadas interrelaciones del hombre con su medio. El Homo sapiens es el �nico organismo que ha podido controlar, pero tambi�n deteriorar, degradar y depredar el medio, al grado que es la �nica especie de la cual hoy depende la vida y su calidad en este planeta.
Como es bien sabido, a partir de la Revoluci�n Industrial se empez� a utilizar maquinaria accionada por combustibles provenientes de restos f�siles: el carb�n que en el siglo XVIII se utiliz� para las m�quinas de vapor, los trenes y los barcos, y el petr�leo que empez� a emplearse a principios del siglo XX con la construcci�n de autos y aviones. Ambas fuentes de energ�a, una vez extra�das deben ser refinadas para obtener un amplio rango de productos utilizados en la combusti�n, sea t�rmica o interna.
La emisi�n a la atm�sfera de gases producto de la combusti�n incompleta de las fuentes de energ�a, carb�n y petr�leo, genera gases como el mon�xido de carbono (CO), el cual desplaza al ox�geno de la sangre; los �xidos de nitr�geno (NOx) que al combinarse con el agua presente en la atm�sfera forman �cido n�trico, que es un irritante de los ojos y la nariz; �xidos de azufre (SOx) que producen la lluvia �cida, responsable en gran medida de la muerte de �rboles y bosques; los hidrocarburos arom�ticos polic�clicos que reaccionan con los �xidos de nitr�geno en presencia de luz solar, form�ndose ozono, que es un irritante pulmonar que provoca asma y enfisema; y las part�culas en suspensi�n.
La emisi�n de estos gases puede reducirse considerablemente si se logra la combusti�n completa de las gasolinas instalando convertidores catal�ticos en los veh�culos automotores y produci�ndose emisiones menos da�inas de bi�xido de carbono, nitr�geno y agua.
La energ�a necesaria en la vida diaria para calentar nuestras casas y tener luz en oficinas y hogares, produce 500 millones de toneladas globales de bi�xido de carbono. Un tanque de gasolina, por ejemplo, genera 200 kg de bi�xido de carbono. Las emisiones de este gas a la atm�sfera (como producto de la combusti�n) y las emisiones de clorofluorocarbono (empleado como refrigerante en el aire acondicionado de los autos) son los responsables de los cambios clim�ticos y del calentamiento de la Tierra (efecto invernadero). Se ha calculado que este efecto provocar� un incremento global en la temperatura terrestre de 0.3�C por d�cada, lo que tendr� una consecuencia significativa para los recursos naturales y para el hombre.
La demanda global de fluidos f�siles es 100 000 veces mayor que la tasa en que se forman, por lo que es necesario crear otras fuentes opcionales para la obtenci�n de energ�a, tales como la utilizaci�n de etanol y gashol (mezcla de etanol y gasolina), que mejorar�a significativamente la calidad del aire.
El agua es un compuesto esencial para la vida de todos los organismos. Es el principal componente de las c�lulas; 70% del peso corporal del hombre lo constituye este elemento; en las plantas y moluscos 90% de su peso es agua. Es la mol�cula m�s abundante en la superficie de la Tierra: los oc�anos, lagos y r�os contienen alrededor de 1 500 millones de km3.
Para su subsistencia diaria, el hombre requiere de cerca de 2.5 litros de agua, ya que es el medio en el cual se llevan a cabo todas las funciones metab�licas. Si se suma el agua que un ser humano emplea en su higiene y uso dom�stico diario, entonces la cantidad requerida llega a ser de 50 litros.
La contaminaci�n de las aguas se calcula midiendo la cantidad de ox�geno disuelto en ella. En las aguas naturales viven numerosas bacterias aer�bicas, mientras que en las aguas contaminadas crecen preferentemente bacterias anaer�bicas, que despiden el olor putrefacto caracter�stico en ellas.
La contaminaci�n del agua tiene diferentes fuentes. Las aguas residuales son producto tanto de la vida urbana diaria, como de la industria. Las aguas residuales urbanas contienen alrededor de 50 kg de materias s�lidas/habitante/a�o. La industria utiliza en sus procesos diferentes cantidades de agua, y las industrias que m�s contaminan el recurso por la generaci�n de aguas residuales son la petroqu�mica, la del carb�n, y la de la celulosa y papel. Otra fuente de contaminaci�n del agua es la generada por los plaguicidas.
La regeneraci�n de las aguas es un proceso natural, siempre y cuando la cantidad de contaminantes no rebase ciertos limites. Las aguas residuales provocan cambios muy severos en el recurso, los cuales se manifiestan en que se hace imposible la vida de los organismos acu�ticos al carecer de las condiciones necesarias para llevar a cabo los procesos biol�gicos vitales. Por otra parte, el aumento en la temperatura conlleva a un aumento en el consumo de ox�geno, lo cual rompe el equilibrio del ecosistema.
El agua se contamina cuando existen cantidades elevadas de nitratos, fluoruros, hidrocarburos, metales pesados, detergentes y pesticidas. Cuando los nitratos est�n presentes en cantidades elevadas en el agua de consumo humano, producen la metahemoglubinemia infantil, que se debe a la presencia de metahemoglobina en la orina, un producto de la combusti�n incompleta de la hemoglobina. Por otra parte, los fluoruros se utilizan en el agua para prevenir las caries dentales; sin embargo, su presencia en concentraciones grandes produce dientes amarillos, efecto que se conoce como fluorosis cr�nica.
Los hidrocarburos se encuentran frecuentemente en las aguas como producto residual de las industrias, de los barcos y de los accidentes de la industria petroqu�mica. El petr�leo vertido en el mar ocasiona da�os severos ya que impide la oxigenaci�n de las aguas, lo que provoca la muerte de las especies que en �l viven. La contaminaci�n de este recurso por metales es conocida, y un episodio notable fue el que ocurri� en Jap�n entre 1956 y 1971, cuando se vertieron al mar las aguas residuales de una f�brica de acetaldehído y grandes cantidades de metilmercurio. El metal se fue bioacumulando en la cadena alimenticia hasta llegar a la comunidad de pescadores, que se vio severamente afectada al ingerir pescado contaminado.
Los detergentes utilizados para uso dom�stico o cl�nico pueden irritar la piel, ya que eliminan los aceites naturales presentes en ella. Los desechos vertidos al agua generan la contaminaci�n del recurso, ya que por regla general los detergentes interfieren con muchas funciones celulares. Tambi�n en muchos casos provocan metahemoglobinemia.
Las aguas residuales generan la contaminaci�n de riachuelos, arroyos, r�os, lagos, mares y aguas continentales y favorecen la aparici�n de organismos anaer�bicos y pat�genos. En las aguas continentales puede haber productos qu�micos residuales de pesticidas, fertilizantes y materias org�nicas que favorecen el crecimiento de poblaciones de moluscos y otros organismos acu�ticos, gener�ndose un grave desequilibrio en las poblaciones naturales.
La contaminaci�n del aire no es un problema reciente, ya que el uso de combustibles est� ligado a la vida del hombre en la Tierra. Existen diversos antecedentes hist�ricos de los efectos de la contaminaci�n atmosf�rica sobre los seres vivos. Sin embargo, para todos es evidente la forma en que este problema se ha agravado a finales del siglo XX.
La atm�sfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra, tiene una altura de alrededor de 2 000 kil�metros, y se divide para su estudio en varias capas:
La trop�sfera es la capa inferior y densa, y tal vez la m�s importante ya que en ella se encuentra el aire que respiramos. En esta capa se desarrollan los fen�menos meteorol�gicos que determinan el clima; tambi�n aqu� se producen los vientos. Mide alrededor de 40 km, y la temperatura desciende 1�C por cada 100 metros de altitud hasta llegar a los 20 km, en donde se encuentra la tropopausa.
La estratosfera mide alrededor de 60 km y es la capa que filtra las radiaciones ultravioleta e infrarrojas del Sol. Aqu� la temperatura disminuye en funci�n de la altura.
La termosfera es la capa m�s alejada de la superficie de la Tierra y en ella la temperatura aumenta hasta llegar a los 500�C, ya que es la capa donde se absorbe la radiaci�n solar por ox�geno molecular y nitr�geno; el aire, por tanto, est� ionizado (Figura 40).
| Altura en Km. | ||
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120
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Mesósfera | |
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100
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Termósfera |
Termósfera
|
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80
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Mesopausa | |
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60
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Estratopausa | |
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40
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Estratósfera |
Estratósfera
|
|
20
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Tropopausa | |
|
0
|
Tropósfera |
Tropósfera
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|
SUPERFICIE TERRESTRE
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Figura 40. Capas de la atm�sfera.
El aire que respiramos es una mezcla de gases que se encuentra en un equilibrio din�mico (Figura 41).
Los componentes naturales del aire intervienen en diferentes procesos biol�gicos, tales como la fotos�ntesis, la respiraci�n y la combusti�n del alimento para la obtenci�n de la energ�a en los seres vivos.
La forma m�s visible de notar que el aire est� contaminado es la presencia de smog, palabra que se acu�� originalmente en Inglaterra para describir la combinaci�n entre humo (smoke) y niebla (fog). Actualmente esta palabra se emplea como sin�nimo de la contaminaci�n ambiental debida a las emisiones de los autos y de las f�bricas que se modifican bajo condiciones clim�ticas.
De hecho, existen dos tipos de smog: 1) el reductor, que contiene altos niveles de part�culas en suspensi�n y de di�xido de azufre, que resulta de la combusti�n incompleta de las fuentes de carbono y que se combina con temperaturas bajas y niebla; y 2) el fotoqu�mico y oxidante, que contiene grandes cantidades de �xidos de nitr�geno, hidrocarburos y ozono. Este �ltimo se origina por reacciones fotoqu�micas en la atm�sfera entre los �xidos de nitr�geno que en presencia de la luz solar liberan ox�geno at�mico (O), el cual reacciona con el ox�geno molecular (O2) que se encuentra en la atm�sfera, form�ndose ozono (O3). En la figura 42 se muestra un esquema de los tipos de smog.
| Componente | Volumen (%) |
| Nitrógeno | 78 |
| Oxígeno | 21 |
| Argón | 1 |
| Bioxido de carbono | 0.03 |
| Neón | trazas |
| Criptón | trazas |
| Helio | trazas |
Figura 41. Componentes del aire.
| Tipo de smog | Contaminantes |
| Reductor | Óxidos de azufre (SOx) |
| Partículas en suspensión | |
| Oxidante | Óxidos de nitrógeno (NOx) |
| Hidrocarburos | |
| Ozono (reacción fotoquímica) |
Figura 42. Tipos de smog.
Sin embargo, en zonas muy contaminadas est�n presentes los dos tipos de smog en forma de mezclas complejas. En los pa�ses industrializados, el smog est� conformado por 52% de mon�xido de carbono, 18% de �xidos de azufre, 12% de hidrocarburos arom�ticos polic�clicos, 10% de part�culas en suspensi�n y 6% de �xidos de nitr�geno. Los efectos que estos compuestos producen en la salud humana se conocen debido a diversos episodios de exposici�n aguda que se han presentado en diferentes lugares del mundo en los �ltimos 50 a�os.
Se han calculado los l�mites tolerables o umbral por debajo de los cuales los contaminantes ambientales no producen efectos fisiol�gicos; rebasados estos l�mites la poblaci�n empieza a sufrir molestias, y en cantidades elevadas pueden producirse severos da�os en la salud de la poblaci�n.
El mon�xido de carbono se produce por el uso de combustibles f�siles como fuente energ�tica. La combusti�n incompleta del carbono en los veh�culos de combusti�n interna genera este producto y, por lo tanto, su acumulaci�n est� en relaci�n directa al tr�fico vehicular. La mayor parte del mon�xido de carbono ambiental proviene de esta fuente vehicular. Los efectos que este gas produce en la salud humana son variados, desde da�os en el sistema nervioso y cardiovascular, hasta dolores de cabeza, fatiga, somnolencia y en casos severos, la muerte.
Estos efectos se deben a que el mon�xido de carbono afecta el transporte normal de ox�geno en la sangre. La hemoglobina es la prote�na que se combina en los pulmones con el ox�geno que respiramos, form�ndose oxihemoglobina, que es la encargada de llevar el ox�geno a todas las c�lulas del organismo; si llega mon�xido de carbono a los pulmones se establece una combinaci�n de CO y Hb llamada carboxihemoglobina que interfiere con el transporte normal de ox�geno. La afinidad de la hemoglobina por el CO es 200 veces mayor que su afinidad para el ox�geno.
El grupo de los �xidos de nitr�geno lo conforman el bi�xido de nitr�geno, el mon�xido de nitr�geno, el �cido n�trico y los nitratos. Todos ellos se originan en la combusti�n del petr�leo, las gasolinas, el carb�n, el gas que se emplea en la cocina y tambi�n por el humo del cigarro. La exposici�n cr�nica a �xidos de nitr�geno que ingresan al organismo por inhalaci�n llega directamente a los pulmones, donde pueden producir cambios semejantes a los que genera el enfisema pulmonar; tambi�n reducen la respuesta inmunol�gica de los pulmones, lo que se traduce en una disminuci�n en la resistencia natural a las infecciones respiratorias.
Los �xidos de nitr�geno (NOx) se generan como residuos de las plantas de energ�a el�ctrica, por la calefacci�n y por los motores de combusti�n interna. Reaccionan con el agua que existe en la atm�sfera, produci�ndose �cido n�trico. Al ponerse en contacto con la atm�sfera el NO se oxida y da al smog su color pardo tan caracter�stico. La reacci�n es lenta, pero si hay otros contaminantes como el ozono, se acelera.
Los �xidos de azufre (SOx) se producen por la combusti�n del carb�n, por la refinaci�n del petr�leo en la industria petroqu�mica, por la industria metal�rgica y por las termoel�ctricas que utilizan combustible rico en azufre. Los veh�culos de combusti�n interna generan tambi�n este contaminante, aunque en menor cantidad. Los �xidos de azufre reaccionan en la atm�sfera y producen �cido sulf�rico, que es el responsable de la lluvia �cida, tan nociva para las plantas, y responsable tambi�n en gran medida de la desertificaci�n de los pulmones urbanos y de las zonas boscosas del planeta. La lluvia �cida ha sido la causa principal de la corrosi�n de los monumentos hist�ricos y de los edificios en las zonas urbanas.
Los �xidos de azufre producen irritaci�n de las mucosas y efectos cardiovasculares; no se ha podido comprobar que provoquen da�os pulmonares. Sin embargo, el bi�xido de azufre produce broncoconstricci�n en las personas asm�ticas, aun a concentraciones muy bajas.
El bi�xido de carbono presente en el aire se oxida, form�ndose �cido sulf�rico, el cual en presencia de amonio produce sulfatos de amonio. Los sulfatos y el �cido sulf�rico forman part�culas de di�metro muy peque�o que se acumulan en los pulmones y permanecen en ellos durante varios meses antes de ser eliminadas. Estas part�culas producen efectos patol�gicos importantes, aunque hay que resaltar que su efecto suele ser reversible.
Los hidrocarburos se originan por la combusti�n incompleta de las gasolinas y del diesel de los veh�culos automotores, por los incendios forestales, por la evaporaci�n de solventes org�nicos y por los procesos industriales. Producen efectos nocivos principalmente en plantas y animales a 500 ppm. Los hidrocarburos arom�ticos polic�clicos son eficientemente bioactivados en los seres vivos (como vimos en el cap�tulo III). Los metabolitos intermedios electrof�licos reaccionan con los �cidos nucleicos, por lo cual muchos de ellos son potentes mut�genos y carcin�genos. En los seres humanos los hidrocarburos arom�ticos polic�clicos son extremadamente t�xicos.
Las part�culas en suspensi�n, sean s�lidas o l�quidas, se generan por la calefacci�n, el uso de aerosoles y por los procesos industriales. Son las responsables del aspecto brumoso del aire. El principal efecto que producen en el hombre es la irritaci�n de las mucosas. En animales de laboratorio, las part�culas en suspensi�n, que contienen fundamentalmente metales pesados, producen c�ncer pulmonar y mutaciones en las c�lulas germinales.
El ozono es, como ya mencionamos, un contaminante secundario. La concentraci�n de ozono en el aire se mantiene constante cuando coexisten los �xidos de nitr�geno, los hidrocarburos y la luz solar. Por esta raz�n, la concentraci�n m�xima de ozono en la atm�sfera se encuentra al mediod�a y la m�nima por la noche. Tambi�n, como es l�gico, los niveles de ozono son muy variables, de acuerdo con las estaciones del a�o. Es un agente oxidante y por lo tanto muy nocivo para los seres vivos, reacciona con las prote�nas celulares, genera peroxidaci�n de los l�pidos y ligamientos cruzados con diversas macromol�culas en animales de laboratorio.
En los seres humanos, niveles medios de ozono producen irritaci�n ocular, reducci�n en la agudeza visual y, en individuos con problemas asm�ticos y pulmonares, aumenta el consumo de ox�geno.
La capa superficial del suelo se llama tierra arable, la capa subyacente se denomina subsuelo. En los suelos agr�colas existen cuatro elementos muy importantes que son la arcilla, la arena, la caliza y los elementos org�nicos.
La arcilla proporciona al suelo su plasticidad; la arena su porosidad; la caliza modifica las propiedades f�sicas del suelo y la materia org�nica o humus est� formada por los vegetales en descomposici�n y da origen a los nitratos y �cido carb�nico que tienen propiedades fertilizantes.
El suelo es el dep�sito natural de los contaminantes provenientes del aire y del agua, en donde se sedimentan y por efecto de los vientos se dispersan. El agua presente en el suelo favorece la penetraci�n de los contaminantes a las plantas, en donde se acumulan.
El suelo tiene tambi�n la capacidad de disolver algunos contaminantes y de neutralizar a los �cidos provenientes de la contaminaci�n atmosf�rica. Sin embargo, esta capacidad tiene un l�mite.
La pr�ctica de enterrar desechos s�lidos t�xicos es muy peligrosa, ya que el agua de la lluvia y de la nieve penetra en los suelos y dispersa las sustancias qu�micas que ah� se encuentren.
Como hemos mencionado, en la vida moderna es muy alta la exposici�n a agentes qu�micos ambientales potencialmente nocivos. Por lo tanto debe establecerse el riesgo que representa para el ser humano y para su salud la continua exposici�n a los mismos. Una vez identificado el problema, mediante modelos biol�gicos es posible determinar las relaciones dosis-respuesta, calcular la exposici�n y tomar medidas administrativas y pol�ticas apropiadas para su manejo. El control se establece de diferentes maneras, tomando en consideraci�n circunstancias peculiares tales como los costos y beneficios sociales, los costos econ�micos asociados a las medidas de control, la tecnolog�a disponible para ejercer el control, el grado de concientizaci�n de la poblaci�n y la comunicaci�n que se establece entre los cient�ficos, los productores, el gobierno, los consumidores, los trabajadores y la poblaci�n abierta.
El proceso de evaluaci�n del riesgo y su manejo debe realizarse por medio de los organismos gubernamentales que establecen las decisiones pol�ticas para controlar el riesgo asociado a la exposici�n de la poblaci�n a agentes t�xicos. El proceso, por lo tanto, consta de dos pasos: el primero consiste en evaluar el riesgo y el segundo permite decidir qu� se debe hacer para reducir la exposici�n a los agentes t�xicos, con el prop�sito de proteger la salud p�blica.
La evaluaci�n del riesgo es, por lo tanto, una aproximaci�n organizada que permite valorar los datos cient�ficos y responder dos tipos de preguntas: 1) �qu� tan probable ser� que un evento ocurra?, y 2) si ocurre, �qu� resultados tendr� en t�rminos cuantitativos? Esta aproximaci�n ha sido utilizada durante mucho tiempo para estimar el riesgo asociado a diversas actividades humanas tales como la seguridad en el transporte, la seguridad de las plantas nucleares y la exposici�n a radiaciones. En algunos pa�ses se est� empleando este enfoque para estimar el riesgo asociado a la exposici�n a agentes qu�micos ambientales.
La exposici�n a agentes qu�micos ambientales y la estimaci�n del riesgo gen�tico que �stos representan se realiza en cuatro etapas: 1) la identificaci�n del problema; 2) el establecimiento de los modelos de dosis-respuesta; 3) la estimaci�n de la exposici�n; y 4) la caracterizaci�n del riesgo.
La identificaci�n del problema se realiza por medio de estudios epidemiol�gicos y de estudios de laboratorio, utilizando los diferentes sistemas de prueba in vivo o in vitro, los que permiten establecer y caracterizar el efecto potencial que se provocar�a en las poblaciones humanas expuestas.
Los modelos de dosis-respuesta se caracterizan por ser de dos tipos: efectos con umbral y efectos sin umbral. Las dosis asociadas a efectos con umbral permiten determinar la dosis que se requiere para producir un da�o dado, es decir, no existe un riesgo significativo para la salud humana hasta que se llega a cierta dosis y por lo tanto se determinan los factores de seguridad, o tambi�n las llamadas dosis de referencia. Los efectos sin umbral representan riesgos reales, ya que existe un riesgo asociado con cualquier exposici�n. Sin embargo, este modelo est� asociado a diferentes valores tales como el tiempo de exposici�n, diferentes procesos farmacocin�ticos, tales como la absorci�n y distribuci�n del agente qu�mico en el cuerpo, la ruta de exposici�n y la v�a de ingreso al organismo, la tasa de mutaci�n, la proporci�n de proliferaci�n celular y otros.
Una vez establecida la estimaci�n del riesgo deben tomarse las decisiones pol�ticas para su manejo. Existen diferentes factores que se toman en consideraci�n para decidir qu� tanto riesgo es posible aceptar. Estos incluyen consideraciones tales como los costos y beneficios sociales, los costos econ�micos asociados a las medidas de control y la tecnolog�a disponible para establecer el control. Por lo tanto, la estimaci�n del riesgo y su manejo es un proceso que se ve afectado por diferentes restricciones legales y circunstancias de �ndole pr�ctica.
El manejo del riesgo puede realizarse para exposiciones cr�nicas y bajas, o bien para exposiciones agudas y altas. En este �ltimo caso hablamos de los accidentes que obviamente requieren de un manejo r�pido y consistente, estableci�ndose las �reas que requieren ser evacuadas, la medici�n de la dosis y la identificaci�n de los efectos sobre la salud humana. Por ejemplo, en el caso de las exposiciones cr�nicas y bajas en el control de la calidad del aire, la lista de contaminantes ambientales peligrosos para la salud es muy grande, y por lo tanto es necesaria la reglamentaci�n de las fuentes emisoras.
Los cientos de agentes qu�micos presentes en el aire como contaminantes poseen diferentes propiedades qu�micas, tales como su reactividad, su potencia y su persistencia en el ambiente; por esto, algunos agentes qu�micos representan un riesgo mayor que otros contaminantes. As�, los hidrocarburos arom�ticos polic�clicos, que son tan ubicuos en el ambiente, tienen una potencia tres �rdenes de magnitud mayor que, por ejemplo, el cloruro de vinilo.
En el caso de los pesticidas, las estimaciones del riesgo se basan en estudios realizados con los diferentes sistemas de prueba, con los que puede establecerse si estos son o no carcin�genos. Por ejemplo, el clorobenzilato, que es empleado como pesticida en los cultivos de c�tricos, es un carcin�geno humano. La exposici�n en la poblaci�n abierta es muy baja, del orden de uno en un mill�n, pero el riesgo de cualquiera manera existe, y por lo tanto su empleo debe regularse. En cambio no se demostr� que el amitraz, otro pesticida que es utilizado en los cultivos de pera y manzana, sea carcin�geno, y por lo tanto su empleo no est� prohibido. Otros pesticidas, como el heptacloro, que es un carcin�geno hep�tico muy potente que adem�s se bioacumula y se almacena en el tejido adiposo del hombre, est� fuera del mercado en muchos pa�ses donde existe el control para su uso.
Con estos ejemplos se ve claramente que el proceso de evaluaci�n del riesgo empieza con la producci�n de datos, en los cuales se basa el an�lisis cient�fico que permite estimar los riesgos para la salud, tanto en t�rminos cualitativos como cuantitativos. El manejo de los riesgos comprende consideraciones sociales, legales y econ�micas. La comunicaci�n de los riesgos es tambi�n un factor importante, ya que la poblaci�n cada vez m�s est� desempe�ando un papel activo en los problemas derivados de la contaminaci�n que afectan la salud p�blica.
El riesgo se refiere a la posibilidad de que suceda un da�o. En otros casos, el riesgo se refiere al efecto que una determinada exposici�n puede provocar. Por supuesto, el riesgo tambi�n se establece en t�rminos del individuo, o bien en t�rminos de la poblaci�n expuesta.
El beneficio se refiere al bien que se recibe en t�rminos sociales como resultado de los avances tecnol�gicos y en contra de los riesgos que puedan producir; por lo tanto, el beneficio siempre est� asociado al riesgo.
Como hemos venido mencionando, la exposici�n natural a agentes mutag�nicos y carcinog�nicos es muy alta. Muchos agentes qu�micos han mostrado ser genot�xicos; por supuesto, en algunos casos el empleo de agentes terap�uticos establece el dilema riesgo-beneficio. El problema se da cuando un agente ha mostrado ser mutag�nico, pero su empleo en la medicina es importante para curar o mejorar la salud.
Por ejemplo, el metronidazol, que se emplea para combatir la amibiasis, es mutag�nico en casi todos los organismos de prueba. A pesar de ello, en pa�ses como el nuestro, en los que las diarreas son una de las cinco causas m�s importantes de muerte en los infantes, el agente terap�utico se emplea por periodos cortos de tiempo, con el prop�sito de restablecer la salud.
Muchas otras drogas que son empleadas en la quimioterapia del c�ncer son mutag�nicas, ya que interact�an directamente con los �cidos nucleicos. Estas drogas no son selectivas. Las c�lulas cancerosas se originan a partir de c�lulas que fueron normales, y por lo tanto ambas estirpes celulares son similares y susceptibles a los mismos agentes. La mayor�a de los compuestos qu�micos empleados en la terapia del c�ncer producen efectos colaterales adversos en las c�lulas normales.
Los criterios normativos del riesgo se establecen tomando en cuenta diversos par�metros, todos basados en el an�lisis previo con animales de laboratorio; as�, por ejemplo, se establecen los niveles permitidos de exposici�n ocupacional, los l�mites m�ximos de concentraci�n de agentes qu�micos en el ambiente abierto, etc�tera.
El an�lisis del costo-beneficio se basa, en t�rminos generales, en el criterio de que los beneficios que se obtengan deben siempre exceder el riesgo o costo. Es decir, las decisiones acerca de una exposici�n se toman considerando el costo-beneficio, estableci�ndose as� que los riesgos sean aceptablemente reducidos, bajo las condiciones particulares de exposici�n.
Por otro lado, la repercusi�n que tiene un accidente normalmente se extiende m�s all� de los efectos da�inos sobre las personas expuestas, o sobre las propiedades da�adas. Los efectos a largo plazo de los accidentes son dif�ciles de medir, no s�lo por la aparici�n de enfermedades a largo plazo, sino por la repercusi�n que tiene en el entorno natural.
Sin embargo, la identificaci�n de un factor de riesgo no siempre es la causa para su eliminaci�n del ambiente, ya que en la vida moderna las demandas y beneficios de un producto est�n �ntimamente relacionadas.
La epidemiolog�a es la ciencia que estudia la forma de distribuci�n de los problemas de salud, de las enfermedades en la poblaci�n y de los factores que influyen en su distribuci�n. La idea de que el ambiente influye en la distribuci�n de las enfermedades es muy antigua, ya que el mismo Hip�crates habla de la importancia de los factores ambientales sobre las enfermedades. As�, en su libro Sobre aires, aguas y lugares, menciona que para estudiar la medicina deben considerarse las estaciones del a�o, la colocaci�n de los vientos, la calidad y caracter�sticas del agua y el g�nero de vida del ser humano.
La epidemiolog�a se estudia en tres etapas distintas: la recolecci�n de datos de una poblaci�n, la descripci�n de las asociaciones encontradas, el an�lisis de los datos recolectados, la experimentaci�n con organismos de laboratorio y el establecimiento de las medidas preventivas para la poblaci�n en estudio.
Por lo tanto, los estudios epidemiol�gicos relacionados con problemas de contaminaci�n ambiental y de la gen�tica toxicol�gica son vitales por sus alcances y aplicaciones. La asociaci�n entre factores de riesgo y la manifestaci�n de efectos nocivos permite establecer medidas de control adecuadas. La extrapolaci�n de los resultados obtenidos en estudios con organismos de bioensayo para predecir el riesgo de c�ncer en los seres humanos tiene valor en cuanto a la potencia de un agente, y en t�rminos generales, en cuanto a las caracter�sticas cualitativas del mismo. As�, por ejemplo, la relaci�n que existe entre la potencia de un agente y la toxicidad aguda que provoca, puede establecer una correlaci�n v�lida acerca de su carcinogenicidad. La sacarina, que es un sustituto del az�car ampliamente utilizado, tiene una toxicidad aguda muy baja y es un carcin�geno muy d�bil a concentraciones muy altas. Por otro lado, la dioxina es un pesticida muy t�xico en exposiciones agudas y se ha demostrado que es un potente carcin�geno en roedores expuestos a ella aun a concentraciones muy bajas. Sin embargo, aunque estas correlaciones existen para muchos compuestos qu�micos, otros no la manifiestan, como el dibromo etileno, que es altamente carcin�geno a dosis que no producen ninguna toxicidad.
Por otra parte, en lo que se refiere a las relaciones entre dosis administrada y efectos biol�gicos encontrados, un buen ejemplo es el del formaldeh�do, que a concentraciones altas induce c�ncer nasal en las personas expuestas. A concentraciones bajas, sin embargo, no se produce ning�n efecto. Esta relaci�n se debe a la capacidad de las c�lulas de reparar el da�o provocado en concentraciones bajas, mientras que en concentraciones altas se induce proliferaci�n celular y c�ncer.
