CHINA QUIERE SER SUPERPOTENCIA CONTAMINANDO CON MERCURIO Y PLOMO LA CAPA DE OZONO
Los satélites de la NASA para la Asociación Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) han captado desde el espacio la nube contaminante que está afectando a 12 provincias de China y que, según los expertos, es una de las peores registradas en la última década.
los niveles de contaminación en la capital de China, Pekín, que habían alcanzadoniveles muy por encima de los considerados peligrosos para la salud humana. Concretamente, el medidor de partículas de la Embajada estadounidense alcanzó un índice de 728, más del doble del límite de partículas contaminantes establecido por la Organización Mundial de la Salud como nocivo para la salud. Otras zonas de la capital registran índices de entre 176 y 442. Ante esta situación, el Gobierno de la ciudad decidió anular todas las actividades deportivas al aire libre, tal y como se registra en la normativa cuando el índice excede los 500.
Estas cifras de polución son inusualmente altas pero el exceso de contaminación suele ser habitual en la capital de China, en especial cuando se dan las condiciones como la falta de viento y la densa humedad.
las autoridades de Pekín han implementado por primera vez el plan de emergencia para combatir la contaminación, según ha informado la agencia de noticias Xinhua. El jefe del Centro de Control Ambiental de Pekín, Zhang Dawei, ha atribuido la contaminación en la capital china al aumento del uso del carbón para combatir las temperaturas invernales, a la actividad industrial, al tráfico y a la ausencia de viento.
Por ello, las autoridades pequinesas han ordenado suspender las operaciones a 58 empresas altamente contaminantes, reducir en un 30% las emisiones contaminantes a otras 41 y paralizar 28 obras, de acuerdo con el subdirector de la Comisión de Economía, Tecnología e Información de Pekín, Li Hong.
CONSECUENCIAS:
L
A GENÉTICA toxicológica es la disciplina científica que identifica y analiza la acción de un grupo de agentes tóxicos que son capaces de interactuar con el material genético de los organismos (compuestos genotóxicos). Su objetivo primordial es, pues, detectar y entender las propiedades de los agentes físicos y químicos genotóxicos que producen efectos hereditarios desde deletéreos hasta letales. Es, por lo tanto, una ciencia esencialmente multidisciplinaria que pretende establecer la correlación que existe entre la exposición a agentes xenobióticos y la inducción de alteraciones genéticas tanto en las células germinales como en las células somáticas de los organismos, y definir a partir de ello los efectos que las toxinas ambientales producen sobre la integridad genética de los seres vivos.
Surgió entonces el término mutación, adoptado por Hugo de Vries en 1901 para describir los cambios morfológicos que observó en las plantas polipétalas del género Oenothera(prímula) que él estudiaba. Este investigador propuso que el "conocimiento del principio general de las mutaciones y la inducción artificial de las mismas podrían producir variedades superiores de animales y plantas cultivadas". El mismo De Vries también sugirió en 1904 que los rayos X, descubiertos desde 1895 y capaces de penetrar en las células vivas, podrían emplearse para alterar las partículas hereditarias de las células germinales.
Posteriormente se demostró que muchos agentes químicos representan un riesgo tan o más importante que las radiaciones en la producción de alteraciones genéticas heredables. Asimismo, surgió la preocupación de que algunas enfermedades hereditarias que se observan en las poblaciones pudieran tener un origen ambiental.
A finales de los setentas se demostró la correlación que existe entre la inducción por diversos agentes químicos de mutaciones, o mutagénesis, y el desarrollo de algunos tipos de cáncer, o carcinogénesis. Esta correlación se estableció debido a que la mayoría de los carcinógenos interactúan directa o indirectamente con los ácidos nucleicos, y por lo tanto tienen la capacidad de producir cambios heredables.
Las mutaciones se producen tanto en las células germinales como en las células somáticas. Las consecuencias de una y otra son distintas, en términos de la población y del individuo. Los cambios que se generan en los gametos pueden provocar esterilidad en el individuo portador o bien fijarse en el material genético, lo cual se traduce en cambios heredables (mutagénesis). Si las mutaciones se producen en células somáticas el individuo puede desarrollar enfermedades, o bien iniciar el proceso canceroso (carcinogénesis). Los cambios genéticos también pueden provocar durante el desarrollo embrionario alteraciones en el embrión, proceso conocido como teratogénesis (Figura 25).
Las alteraciones heredables inducidas en las células germinales están bien documentadas en organismos empleados en bioensayos. De hecho, gran mayoría de agentes genotóxicos se han detectado a través de los cambios transmisibles a las generaciones sucesivas. Una vez que se fija una mutación, ésta resulta ser tan estable como la secuencia original.
Sin embargo, entre los seres humanos no ha sido posible detectar los efectos de ningún agente genotóxico en relación con el nacimiento de niños portadores de alteraciones genéticas. La frecuencia espontánea de alteraciones genéticas en la población humana es muy alta. Alrededor del 2% de los niños recién nacidos portan una mutación, sea puntual o bien cromosómica. Para mostrar el efecto de algún compuesto genotóxico se requiere del análisis de poblaciones muy grandes, y de la comparación con un grupo testigo que solamente estuviera expuesto a "genotoxinas naturales". Sin embargo, en el mundo moderno esta situación no se presenta, ya que prácticamente todos los individuos estamos expuestos a diversos agentes químicos o físicos altamente reactivos. Por esto, el nacimiento de un niño con alteraciones genéticas no prueba que los padres estuvieron expuestos a un agente genotóxico. Esto significa que es muy difícil establecer relaciones causa-efecto a partir de casos aislados. Como veremos más adelante, las investigaciones que se realizan con animales en el laboratorio solamente permiten establecer estimaciones del riesgo genético potencial.
Los agentes genotóxicos que provocan alteraciones durante el desarrollo embrionario se conocen desde la tragedia ocasionada por la talidomida, que en 1962 provocó el nacimiento de 10 000 niños malformados en Alemania, Japón y otros países. La droga sedativa ejerce sus efectos nocivos entre los días 35 y 50 del embarazo, pero no produce ningún efecto en el embrión en desarrollo antes o después de este periodo.
Hoy día se conocen muchos factores que alteran el desarrollo y producen niños malformados. Entre ellos destaca el genético, debido a la herencia de genes o combinaciones cromosómicas, la exposición a radiaciones, las enfermedades virales (como la rubeola) y a diversos agentes químicos que han mostrado ser teratógenos en animales de laboratorio en ciertas etapas del desarrollo, específicamente durante la formación de los órganos del cuerpo, u organogénesis (Figura 26).
Sin embargo, el número de teratógenos químicos conocidos para los seres humanos es muy reducido; la mayoría pertenece al grupo utilizado en la quimioterapia del cáncer.
LA CARCINOGÉNESIS
La inducción de cáncer provocado por la exposición crónica a sustancias químicas fue originalmente descrita por Percival Pott en 1775, quien descubrió la aparición de cáncer de escroto en algunos limpiadores de chimeneas. El médico inglés estableció la inducción de tumores por exposición a agentes cancerígenos (hollín), propuso la prevención por medio de la reducción a la exposición y comprobó la sensibilidad individual, ya que no todos los deshollinadores desarrollaban cáncer de escroto. A principios del siglo XX se hicieron experimentos con animales de laboratorio, los cuales demostraron que el alquitrán, que contiene grandes cantidades de hidrocarburos aromáticos policíclicos, genera tumores. Asimismo se demostró que otro grupo de compuestos, las aminas aromáticas, producen cáncer de vejiga. Otros compuestos con gran potencia carcinogénica fueron descubiertos durante los experimentos realizados para provocar cáncer experimentalmente, como ocurrió con las diferentes nitrosaminas. Algunos ejemplos de estos carcinógenos se muestran en la figura 27.
Las radiaciones han estado presentes en la Tierra desde que nuestro planeta se formó. Hoy en día existen fuentes naturales y artificiales de radiaciones electromagnéticas, tanto ionizantes como no ionizantes. Las radiaciones ionizantes son aquellas radiaciones electromagnéticas 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.
Röetgen descubre en 1895 los rayos X y un año después Becquerel encuentra que los cristales de uranio emiten radiaciones. En 1898 los esposos Curie aislaron de la pechblenda el radio, que emite partículas alfa, beta y gamma. Hoy día 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 células, ponerse en contacto con los átomos y provocar la emisión de electrones, convirtiéndolos en átomos ionizados, como los radicales. La emisión de electrones de los isótopos radiactivos conforman los rayos beta, y los rayos alfa son emitidos por sustancias radiactivas como el radón. Los protones se producen en generadores nucleares y los neutrones se originan en los reactores atómicos (Figura 33).
Al atravesar las células, las radiaciones ionizantes se ponen en contacto con los átomos y moléculas nucleofílicas y les arrancan electrones, de modo que las moléculas así ionizadas son incapaces de realizar sus funciones normales. Los efectos biológicos de las radiaciones están íntimamente relacionados con el tipo de radiación y con la dosis o cantidad absorbida, la cual se traduce en el número de pares de iones generados por la exposición. 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 macromoléculas celulares en general y con los ácidos nucleicos en particular, provocando roturas en la doble hélice y en los cromosomas, lo cual altera la estructura original.
Las fuentes naturales de radiaciones ionizantes son variadas, e incluyen las radiaciones cósmicas, las emitidas por los radionúclidos que se encuentran en la corteza terrestre, y las que se originan por los radioisótopos. Los minerales radiactivos constituyen la fuente principal de radiaciones naturales, y entre ellos los más 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 años, respectivamente. La vida media de un compuesto o de un elemento es el tiempo que transcurre hasta tener sólo 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 radón 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 calefacción o aire acondicionado. De hecho, ésta es la fuente principal de radiación natural para los seres humanos.
Las radiaciones ionizantes también son artificiales, producto de diversas actividades humanas. Entre éstas se incluyen las que resultan de los ensayos nucleares, las radiaciones producto del manejo de material radiactivo y las recibidas con fines médicos y terapéuticos.
En el periodo comprendido entre 1945 y 1983 se realizaron en el mundo alrededor de 1 500 explosiones nucleares, produciéndose cantidades importantes de sustancias radiactivas después de cada explosión. Estas se depositarán en la superficie de la Tierra y entrarán a la cadena alimenticia a través de los moluscos, de las raíces de las plantas, o se depositarán directamente en el follaje.
Como es bien sabido, hoy día los rayos X se emplean en la medicina con fines de diagnóstico, de manera que la dosis que cada ser humano recibe por esta fuente depende de la frecuencia con que se realizan estos exámenes. Los dentistas y los médicos radiólogos 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 núcleos radiactivos, en medicina nuclear, generan dosis menores de radiación y, por supuesto, el número de individuos expuestos a este tipo de prueba es mucho menor. Los seres humanos también se ven expuestos a radiaciones con fines terapéuticos, o radioterapia. En estos casos, la dosis recibida suele ser alta, pero por este medio se han salvado muchas vidas de pacientes con cáncer.
Los efectos genéticos de las radiaciones ionizantes fueron descubiertos en organismos empleados para el bioensayo, y se encontró que aun a dosis bajas son agentes mutagénicos muy eficientes. En la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, dosis de 25 r producen una frecuencia de mutaciones similar a la basal o espontánea, mientras que en los roedores se ha demostrado que dosis bajas de radiación producen efectos muy severos en los embriones en gestación. Por esto se recomienda a las mujeres embarazadas no exponerse durante las primeras semanas de desarrollo intrauterino a radiografías innecesarias, ya que el estado embrionario es más radiosensible que el adulto.
Entre las anomalías más frecuentes que se inducen al irradiar experimentalmente a embriones in utero está la microcefalia, las cataratas y la hidrocefalia. La exposición a radiaciones ionizantes puede producir cáncer, de los cuales el más frecuente suele ser la leucemia, cuando hay exposición 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 última tiene una longitud de onda que es absorbida de manera eficiente por los ácidos nucleicos y, por lo tanto, es capaz de provocar cambios fotoquímicos importantes en esta macromolécula.
La fuente natural de luz ultravioleta es el Sol, pero la mayor parte de la radiación
UV del Sol no entra a la Tierra porque es absorbida en la estratosfera por el ozono, que se forma en esa capa atmosférica por acción de los rayos UV. Actualmente la capa de ozono estratosférico 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 interactúan con las proteínas y los ácidos nucleicos. En estos últimos producen dimerizaciones de pirimidinas, tal como se observa en la figura 34. De todas estas reacciones, la que une dos moléculas adyacentes es la más importante. Este efecto se repara eficientemente. Sin embargo, la alta incidencia de cáncer de piel se ha asociado a exposiciones prolongadas a la luz ultravioleta, baños de Sol o por la destrucción de la capa de ozono que permite la entrada de mayor cantidad de radiación
UV. De hecho, se ha calculado que una reducción del 5% de la capa de ozono incrementaría hasta 20% la frecuencia de cáncer de piel entre los seres humanos.
El estudio de los efectos genéticos de la luz ultravioleta permitió descubrir los diferentes procesos enzimáticos de reparación del ácido desoxirribonucleico. La enzima que interviene en la reparación por fotorreactivación depende de la luz. Esta enzima repara el dímero de la hebra de ADN, y a expensas de la hebra complementaria no dañada se restaura la secuencia original. El proceso de corrección de dímeros también se logra por enzimas que operan en la oscuridad, que también restituyen la información original.
Entre los seres humanos existe una enfermedad rara de carácter recesivo, llamadaxeroderma pigmentosa. Debido a que estos individuos carecen de las enzimas que reparan los daños inducidos por la luz ultravioleta, tienen alta incidencia de cáncer de piel. El origen de la enfermedad se determinó, de hecho, gracias al estudio de las células en cultivo de estos individuos.
Ya hemos mencionado que los seres vivos han estado expuestos desde su origen a numerosas toxinas de origen natural. Vimos también que a través de la evolución orgánica; se fueron desarrollando mecanismos de protección en contra de los efectos adversos de las mismas.
Sin embargo, a partir de la Revolución Industrial del siglo
XVIII se comenzó a producir en grandes volúmenes no sólo maquinaria, sino diversos productos químicos, de manera tal que hoy día se calcula que la industria ha generado alrededor de 100 000 productos que se utilizan ampliamente, y que ingresan al mercado cada año 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 genotóxico se han valorado alrededor de 10 000 sustancias químicas y los resultados indican que cerca de 1000 son genotóxicas. También se han identificado entre estos agentes químicos a grupos capaces de interactuar en las células con macromoléculas vitales, entre los que se incluyen a los pesticidas, los metales, los aditivos de alimentos y los derivados de la combustión incompleta de productos energéticos, como el carbón y las gasolinas.
El empleo de productos químicos sintéticos en las prácticas agrícolas se incrementó notablemente a partir de la segunda Guerra Mundial. Aunada al uso de fertilizantes, la utilización de pesticidas fue la responsable de la revolución verde, al permitir la erradicación de plagas para los cultivos con valor alimenticio. Su empleo también ha permitido el control de insectos responsables de epidemias severas, como la malaria y ciertas encefalitis. Sin embargo, su uso indiscriminado ha provocado graves desórdenes ecológicos en el planeta. En los años setenta se reconoció el daño que provoca la utilización a gran escala de estos productos químicos, no sólo en el ambiente sino en la salud pública, lo que provocó que en
EUA y en otros países se promulgaran leyes que regulan la producción, distribución y uso de agroquímicos.
Uno de los primeros pesticidas utilizados en Europa fue el piretreno, que Marco Polo llevó 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, también son nocivos (aunque en menor grado) para otras especies. En el hombre son tóxicos tanto por envenenamiento accidental agudo, como por exposiciones crónicas. Por ejemplo, en los trabajadores expuestos ocupacionalmente durante la producción, o durante el trabajo en el campo, la contaminación por pesticidas se debe al uso inapropiado y a la falta de medidas de protección. En el mundo moderno los seres humanos estamos expuestos a la acción de pesticidas, ya que existen residuos de éstos en los alimentos que a diario ingerimos.
Hay diversas clases de pesticidas, y entre éstos están los insecticidas, raticidas, acaricidas, herbicidas, etcétera.
Entre los insecticidas mejor conocidos por su acción se encuentra el
DDT, diclorodifeniletano, que fue desarrollado en 1945 para controlar a los mosquitos portadores de malaria. Se estima que este insecticida salvó tantas vidas humanas como las que murieron durante la segunda Guerra Mundial (unos 30 millones de personas). ElDDT 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 crónica, produce cambios en el hígado. El DDT es insoluble en agua, pero soluble en las grasas corporales, y entra a la cadena trófica porque se acumula en las plantas. En los mamíferos el insecticida produce estimulación 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 energético 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 paratión, son mucho más tóxicos que los organoclorados. Sus efectos suelen acumularse en los organismos sometidos tanto a exposiciones agudas como crónicas. Su toxicidad se debe en gran medida a la inhibición de las enzimas colinesterasas, que en las células son las responsables de hidrolizar la acetilcolina hasta colina y acetato. La acumulación de acetilcolina en las células provoca la estimulación excesiva de los nervios, efecto que llega a ser letal.
Este mecanismo de acción se debe a que la acetilcolina y los insecticidas organofosforados tienen el mismo sustrato, la acetilcolinesterasa. En el caso del neurotransmisor, la degradación se realiza por hidrólisis; sin embargo, cuando el sustrato es un compuesto organofosforado, éste se mantiene unido a la enzima y se forma un complejo, que aunque puede hidrolizarse lentamente, tiende a provocar la acumulación de acetilcolina en las células.
Muchos insecticidas, tanto organoclorados como organofosforados, han mostrado ser mutagénicos en diferentes sistemas de prueba, ya que inducen tanto micro como macrolesiones en los ácidos nucleicos.
Los primeros herbicidas fueron desarrollados en los años 1930-1940. La mayoría 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 arsénico, 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 plantíos de mariguana, y puede provocar la muerte cuando es ingerido accidentalmente por los trabajadores expuestos ocupacionalmente, produciendo fibrosis pulmonar progresiva. El mecanismo de acción se descubrió al tratar a animales experimentalmente, y al observar que se generan radicales libres, cuya acumulación produce la peroxidación de los lípidos de las membranas. Ello implica, por supuesto, que el paraquat es también mutagénico.
La mayoría de los raticidas son cardiotóxicos y eméticos, y suelen ser altamente persistentes y muy tóxicos para los mamíferos.
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 intoxicación masiva por ingestión de alimentos contaminados con este fungicida.
La historia del hombre está íntimamente ligada al uso de diferentes metales. Durante el neolítico, 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 fundían y moldeaban. Los etruscos utilizaron diversas aleaciones de metales, y los cretenses fundaron su riqueza en el comercio con el estaño. En la Edad Media se llegó a producir hierro colado y se descubrió la pólvora, lo que le permitió a los hombres de aquella época fabricar nuevas máquinas de artillería. Durante la Revolución Industrial, los ingleses consiguieron el acero fundido y emplearon diversos metales tales como el zinc, el níquel y el platino.
La mayoría de los elementos que se encuentran en la corteza terrestre son metales. Algunos de ellos son esenciales para las células, ya que intervienen como cofactores en reacciones enzimáticas, o porque forman parte constitutiva de importantes macromoléculas (Figura 35).
La exposición del hombre a diversos metales en cantidades elevadas, por fuente alimenticia, por inhalación o por el agua de consumo diario, se debe a las altas concentraciones naturales, a la contaminación de las fuentes, al empleo de utensilios de cocina metálicos, a la persistencia y bioconcentración de metales empleados como pesticidas. La exposición ocupacional de los obreros metalúrgicos hizo evidente las relaciones entre la exposición y el desarrollo de algunos neoplasmas. Posteriormente fue posible establecer el vínculo entre los niveles elevados de metales en la atmósfera provenientes de los residuos industriales y de las gasolinas, con el desarrollo de enfermedades crónicas y degenerativas entre los seres humanos.
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