El Análisis Químico Toxicológico Intoxic Int oxica ació ción debe debe fun unda dame ment nta arse rse parámetros analíticos.
en
la
valora loraci ción ón
de
Los Los da dato tos s obte obteni nido dos s medi median ante te el an anál ális isis is qu quím ímic ico o de la sustancia: en medios biológicos (uidos orgánicos, teidos! " otros (bebidas, alimentos, etc.!. Los Los m#tod #todos os qu quím ímic ico$ o$a ana nalí líti tico cos, s, es aport porta ar da dattos qu que e contribu"an a comprender la sintomatología " dictaminar el diagnóstico clínico. %n la práctica todo diagnóstico toxicológico se basa en: &bservación de los síntomas. %valuación de las funciones 'siológicas, conseguidas a trav trav#s #s de la expe experi rime ment ntac ació ión n con con an anim imale ales, s, ensa ensa"o "os s inmunológicos " análisis químicos. La an anal alít ític ica a toxi toxico coló lógi gica ca,, está está orie orient ntad ada a a dete detect ctar ar vestigios del tóxico "o sus metabolitos
Características del Procedimiento Analítico )oma " preparación de la muestra. %lección de la t#cnica analítica. *edidas para eliminar las posibles interferencias. +eparación " puri'cación del analito problema. Identi'cación " valoración del analito. Límite de detección, ebe eben n ap apli lica cars rse e Métodos Normalizados, aquellos aquellos que cump cu mple len n con con fact factor ores es de ca cali lida dad d qu que e ga gara rant ntii-an an la 'abili 'abilidad dad de sus result resultado ados: s: especi especi'ci 'cidad dad,, exacti exactitud tud,, límite de detección, precisión, repetibilidad, reproductibilidad, seguridad " sensibilidad. %n resumen dos propiedades importantes: encillez en el mane!o de las muestras" #a$idez en a$ortar resultados
%&!eti'os del Análisis Químico ( Toxicológico Toxicológico etección " cuanti'cación de aquellos xenobióticos que se encuentran a niveles de vestigios o tra-as. aracteri-ación de las formas químicas bao las que se encuentra la estructura del xenobiótico. /econocer aquellos metabolitos producidos en su biotransformación. %sclarecer la presencia de tóxicos ignorados
igni)cación de los #esultados 0actores 0actores que impiden la atribución de un carácter absoluto, o de'nitivo,
a! %l tóxico no se detecta en en la muestra, porque "a fue eliminado cuando #sta fue tomada.
b! e'ciencias in1erentes a la metodología analítica, que dan lugar a la destrucción del tóxico. c! %scasa sensibilidad de la t#cnica. d! Interferencias ocasionadas por otras sustancias. %n la correcta interpretación de los resultados a! As$ecto metodológico, posibles limitaciones de las t#cnicas, imprecisiones, interferencias. b! As$ecto analítico, correlación signi'cativa entre los datos num#ricos " el fenómeno tóxico. c! As$ecto )siológico, existencia de una relación entre las alteraciones detectadas " alguna patología concreta. d! As$ecto clínico
Prue&as Analíticas * Pre'ención del #iesgo Tóxico 2o siempre resulta factible evitar el contacto de los tóxicos con el ser vivo. La toxicología trata de:
a! +alvaguardar la salud publica. b! %studiar las perturbaciones funcionales ocasionadas, a 'n de detectarlas antes de que alcancen niveles tóxicos.
Las pruebas analíticas permiten establecer un diagnóstico
Las estructuras xenobióticas, primarias o secundarias, dan lugar a interferencias metabólicas, mani'estas por perturbaciones funcionales, detectables en los análisis de orina, sangre " aire espirado. %s importante tambi#n la valoración de tales sustancias en los diferentes teidos del organismo vivo: 34+3
Posi&ilidades de actuación de un +eno&iótico Am&iental
Esuema de la meta&olización * eliminación del &enceno
Prue&as Analíticas * Pre'ención del #iesgo Tóxico Tri$le actuación analíticaInvestigación xenobiótico.
"
valoración
de
la
estructura
primaria
del
Investigación de los metabolitos en los medios biológicos. aracteri-ación de las perturbaciones observadas, que darán idea acerca de ciertas lesiones bioquímicas
.
Métodos Ex$erimentales de E'aluación de la Toxicidad ependen de dos factores: a! el uso que va"a a tener el compuesto (medicamentos, aditivos alimentarios, compuestos de uso industrial!. b! e su importancia económica, por eemplo preparaciones de uso dom#stico. Primer .ru$o, ensa"os dise5ados para evaluar efectos globales de los químicos. a/ Prue&as de toxicidad L , L " L . 67 86 766
aguda, permiten
determinar
&/ Ensa*os de toxicidad su&crónica, abarcan la d#cima parte del tiempo vital del organismo. 9arias tomas regulares o irregulares. onen de mani'esto posible acumulación del tóxico. c! Estudios crónicos de toxicidad a largo $lazo, abarcan ;< de la vida del animal. onen de mani'esto algunas formas de toxicidad, sugieren pruebas complementarias.
d! Estudios &iouímicos, informan sobre transformaciones metabólicas e identi'cación de metabolitos. egundo .ru$o, permiten prever alg=n aspecto especí'co " concreto de la toxicidad causada por cierto agente. a! Estudios so&re 0unciones de re$roducción, eval=a efectos embriotóxicos, antes, durante " despu#s del periodo embrionario. b! Estudios so&re $otencialidades mutagénicas, incidencia sobre el genoma. c! Estudios so&re carcinogenicidad, desarrollo de tumores. d! Estudios so&re com$ortamiento, manifestaciones neurotóxicas de algunos compuestos. e! Estudios inmunológicos, alteraciones del sistema inmune. f! Estudios so&re e0ectos de $otencialización, la toxicidad se ve incrementada en ciertos estados (alco1olismo, 1ipopproteinemia, etc!.
Criterios so&re el 1ise2o de la Ex$erimentación Toxicológica Las propiedades moleculares de las sustancias a ensa"ar. %species animales a elegir. osis a ensa"ar " vías de administración. uración de la experiencia. &tros factores importantes: 2aturale-a " pure-a del compuesto en estudio. isponibilidad de m#todos analíticos adecuados. omprobar la estabilidad del compuesto si va 1a ser administrado en dosis repetidas. +olubilidad del compuesto (agua " suero 'siológico!, (aceite vegetal, propil#nglicol!. )ama5o del animal elegido, limita el volumen requerido para administrar cierta dosis.
Estudios de Toxicidad Aguda 2o deben considerarse como estudios de letalidad, dise5ados para determinar la dosis mortal. 3ctualmente permiten caracteri-ar los efectos agudos del compuesto (órganos diana, signos clínicos, datos de intoxicación!. eben aplicarse a todos los compuestos químicos de inter#s biológico. +e administra una sola toma en dosis crecientes: actividad tóxica " nivel de letalidad. &bservación sintomatológica no sobrepasa los 7> días. %species: ratón " rata, si se trata de evaluar la dosis máxima tolerada: coneos, perros, primates. )ipos de efectos observables: sensibilidad al dolor, sonido, tacto, alteraciones de la actividad reea, del comportamiento, respiración, defecación, +2, etc. %xamen macro " microscópico durante " despu#s de la autopsia.
Estudios de Toxicidad u&crónica o Prolongada la administración diaria de dosis para reconocer " valorar los efectos producidos por una exposición periódica. ebe elegirse dos especies animales: ratas o ratones, perros o monos, en base a ello la duración de las pruebas oscila entre 7> días " tres meses (776 parte de la vida de los animales!. La vía de administración debe ser cuidadosamente elegida. %s imprescindible la observación semanal del estado de salud de los animales: estado general, comportamiento, alimentación, peso. ruebas 1ematológicas: leucocitos, 1ematocrito, ?b., etc. ruebas bioquímicas: 2a, @, l, a, proteínas, 2 ureico, transaminasas, etc. ruebas de orina: p?, densidad, sedimentos, bilirrubina, etc. Locali-ación " distribución del xenobióticometabolitos: en diferentes órganos, por uorescencia, autorradiografía, etc. ruebas de sensibili-ación " adicción: reacciones al#rgicas. 2ecropsia de todos los animales al 'nal del estudio, peso de órganos, análisis 1istopatológico de órganos " teidos.
Estudios de Toxicidad a Largo Plazo o Crónica
atan sobre los efectos resultantes de la administración diaria de un compuesto químico, aun a dosis reducidas, por un largo periodo de tiempo. determinar la toxicidad que requiere un largo periodo de latencia. ermiten detectar afecciones cardiacas o renales relacionadas con la edad. uración entre ; " A a5os. La vía de administración debe ser la misma a la que podría someterse el ser 1umano. urante todo el ensa"o se controla periódicamente: eso corporal " examen físico cada semana. ruebas analíticas de sangre " orina cada <$B meses. )est funcionales a intervalos de <$B meses. +acri'cio frecuente de algunos animales, veri'cación de lesiones 1istopatológicas " evolución en el tiempo.
3ntroducción a la Ciencia Toxicológica #elaciones E0ecto41osis4Tiem$o En la práctica se manejan dos conceptos de efecto tóxico: E0ecto tóxico gradual, que aumenta de modo progresivo con el incremento de la dosis hasta llegar a una dosis en la que se alcanza el efecto máximo . Aparece en estudios in vitro sobre órganos aislados, tejidos o clulas Ej. !asa de crecimiento, peso de órganos, presión sangu"nea, glicemia, etc. E0ecto tóxico cuántico, un individuo puede manifestar una alteración, que será la máxima posible o no presentará modi#cación alguna.
#e$resentaciones de la #elación 1osis ( E0ecto
$ebido a la variabilidad biológica las curvas dosis% respuesta de letalidad suelen mostrar una distribución normal. &i se efect'a una representación acumulativa de frecuencia, se obtiene curvas sigmoideas en las que fácilmente se reconoce la $( )*.
#e$resentación .rá)ca de las #elaciones 1osis4 #es$uesta en una 1istri&ución Normal de la 5recuencia de la Mortalidad * en una Acumulati'a
#elaciones E0ecto41osis4Tiem$o +ara calcular las dosis letales, se trabaja con un n'mero su#ciente de animales a #n de que los resultados sean aceptados. $e esta manera se pueden calcular: a" 1osis letal a&soluta 61L788 /, m"nima cantidad desustancia capaz de provocar la muerte de todos los animales del grupo ensaado. &" 1osis letal 98 61L98 /, cantidad de sustancia que mata al )*- de la población. c" 1osis letal mínima 61L /, menor cantidad de sustancia capaz 87 de provocar la muerte de alg'n animal en el grupo experimental. d" 1osis um&ral 61u/, nivel de sustancia debajo del cual no deben aparecer efectos nocivos.
#elaciones E0ecto41osis4Tiem$o +ara indicar la potencia de cualquier tipo de tóxico, se utiliza una escala de valores basada en la $(
de la sustancia )*
Patrones de Referencia sobre la Peligrosidad de una Sustancia 1. Extremadamente tóxico
2. Altamente tóxico
3. Moderadamente tóxico
.
DL 50 < 1 mg/Kg 1 - 50 mg/Kg 50 - 500 mg/Kg
4. Ligeramente tóxico
0.5 – 5 g/Kg
). +rácticamente no tóxico
) /) g%0g
&i se trata de cuanti#car la magnitud del efecto tóxico, se debe considerar el Tiem$o de Ex$osición" dosis alta 'nica, genera En intoxicaciones agudas, efectos inmediatos graves. En intoxicaciones crónicas, dosis peque1as, acumulativas, dan lugar a efectos tard"os. Periodo de latencia, tiempo transcurrido desde la exposición hasta la aparición de s"ntomas
resulta insu#ciente para estimar la toxicidad de )* una sustancia ante una exposición crónica. (a $( actualmente sólo se usa referencialmente su )* determinación es 'til para calcular otros parámetros toxico mtricos
(a $(
Clasi)cación $ara E'aluar la ustancia
Potencialidad de una
Potencialidad
CATA
CATC
1. !mamente tóxica
<"
# 10$0
2. M!% tóxica
< 1&
# 5.0
3. Moderadamente tóxica
< 50
# 2$5
4. Ligeramente tóxica
# 50
< 2$5
Coe)ciente de acción tóxica aguda 6CATA/ CATA = DL50 Du Coe)ciente de acción tóxica crónica 6CATC/ 2A!2 3 Du (única exposición) Du ( exposición frecuente)
electi'idad, ensi&ilidad * Margen de eguridad
electi'idad, se re#ere a la actuación preferencial de la sustancia tóxica sobre ciertos tipos de clulas o sistemas biológicos. ensi&ilidad, diferente capacidad de respuesta de los organismos vivos a una determinada sustancia tóxica 45rupos normales, hiposensibles, hipersensibles6. Margen de seguridad, está determinado por dos extremos en las dosis administradas: $osis inocua 4$i6 $osis letal 4$(6.
#es$uestas de 3ndi'iduos Normales 6A/, :i$osensi&les 6;/ e :i$ersensi&les 6C/ en una #e$resentación .rá)ca 1osis4 #es$uesta
#e$resentación .rá)ca de Márgenes de eguridad $ara las ustancias A, ; * C
Margen de eguridad En la toxicolog"a ambiental en la alimentaria &e emplean dos parámetros importantes: a" 3ngesta diaria admisi&le 631A/, máxima cantidad que diariamente puede ingerirse de un aditivo dentro de la alimentación, sin que aparezcan efectos nocivos. &"
5actores Moleculares ue in>u*en en la Toxicidad de una ustancia medida Coe)ciente de re$arto lí$ido?agua- #sicoqu"mica de su distribución entre dos disolventes no miscibles. Constante * grado de ionización- el p8 del medio as" como el p0 a de la sustancia tóxica, determinarán la magnitud de las fracciones ionizadas o no ionizadas Acción caótro$a o desesta&ilización de mem&rana- efecto disruptivo del estado normal de la membrana celular, que consiste en la integración de ciertas sustancias qu"micas dentro de la estructura de las membranas biológicas, con lo que modi#can su funcionalidad. +uede ser reversible o irreversible
A)nidad $or algunos com$uestos celulares- algunos xenobióticos poseen a#nidad por compuestos tisulares, esto facilita su transporte. Acción uelante- formación de un complejo qu"mico con un agente quelante, bloqueando as" la actividad biológica del xenobiótico. algunas caracter"sticas articularidades estructurales: estructurales de familias de compuestos ponen de mani#esto su actividad tóxica:
