1.1: Toxicología ambiental
- Page ID
- 70460
1.1. Toxicología ambiental
Si desea reutilizar este capítulo, por ejemplo, en su entorno de aprendizaje electrónico, no dude en copiar esta url: Maken.wikiwijs.nl/120137/1__Introducción
Autor: Ad Ragas
Revisores: Kees van Gestel, Nico van Straalen
Objetivos de aprendizaje
Deberías ser capaz de
- caracterizar el campo de la toxicología ambiental;
- explicar qué tipo de conocimientos de química ambiental, toxicología y ecología son relevantes para la toxicología ambiental;
- explicar la diferencia entre la toxicología ambiental y la ecotoxicología.
Palabras clave: Toxicología ambiental, química ambiental, toxicología, ecología, ecotoxicología
La toxicología ambiental es la ciencia que estudia el destino y los efectos de los productos químicos potencialmente peligrosos en el medio ambiente. Se trata de un campo multidisciplinario que asimila y construye sobre conocimientos, conceptos y técnicas de otras disciplinas, como la toxicología, la química analítica, la bioquímica, la genética, la ecología y la patología. La toxicología ambiental surgió en respuesta a la creciente conciencia en la segunda parte del siglo XX de que los químicos emitidos al medio ambiente pueden desencadenar efectos peligrosos en los organismos que viven en este ambiente, incluidos los humanos. En la sección 1.3 se ofrece un breve resumen de la historia de la toxicología ambiental.
Una forma de representar el campo de la toxicología ambiental es mediante un triángulo compuesto por químicos, el medio ambiente y organismos (Figura 1). El triángulo ilustra que el destino y los posibles efectos peligrosos de los químicos emitidos al ambiente están determinados por las interacciones entre estos químicos, el medio ambiente y los organismos. El destino de las sustancias en el ambiente es el tema de la química ambiental, los efectos de las sustancias en los organismos vivos se estudian por toxicología, y las implicaciones de estos efectos en niveles superiores de organización biológica son analizadas por el campo de la ecología .
Otro término ampliamente utilizado para referirse a este campo de estudio es la ecotoxicología. La principal distinción es la inclusión de la salud humana como punto final en la toxicología ambiental, mientras que la ecotoxicología está restringida a criterios de valoración ecológicos. Dado que el libro actual incluye la salud humana como punto final de evaluación de contaminantes ambientales, se prefiere el término toxicología ambiental sobre ecotoxicología.
Los químicos ambientales estudian el destino de los químicos en el ambiente, por ejemplo, su distribución en diferentes compartimentos ambientales y cómo esta distribución es influenciada por las propiedades fisicoquímicas de una sustancia química y las características del ambiente. Su objetivo es comprender las vías y procesos involucrados en el destino ambiental de una sustancia química después de que ha sido emitida al ambiente, incluyendo procesos como advección, deposición y (bio) degradación. En el contexto de la toxicología ambiental, el objetivo último es producir una evaluación confiable de la exposición de los organismos, un objetivo que a menudo se complica por la enorme heterogeneidad del medio ambiente.
Los químicos ambientales utilizan una variedad de herramientas para analizar y evaluar el destino de los químicos en el medio ambiente. Dos herramientas fundamentales son las mediciones analíticas y la modelización matemática. Las mediciones son esenciales para adquirir nuevos conocimientos y conocimientos sobre el comportamiento de los químicos en el medio ambiente., por ejemplo, mediciones de emisiones, concentraciones ambientales y procesos específicos como la biodegradación. Estas mediciones se analizan para descubrir patrones, por ejemplo, entre las propiedades de la sustancia y las características ambientales. Una vez revelados, tales patrones pueden integrarse en un modelo matemático integral para predecir el destino y la exposición a las sustancias en el ambiente. Si se validan suficientemente, estos modelos pueden ser utilizados posteriormente por los evaluadores de riesgos para evaluar la exposición de los organismos a los productos químicos, reduciendo la necesidad de mediciones costosas.
El capítulo 2 se centra en los tipos de químicos que ocurren en el ambiente, sus fuentes y las concentraciones encontradas en sitios contaminados. En el Capítulo 3, la atención se centrará en el destino y el transporte de estos químicos, incluyendo aspectos de biodisponibilidad y bioacumulación en organismos.
Los toxicólogos estudian los efectos de los químicos sobre los organismos, a menudo a nivel individual. Los toxicólogos fundamentales tienen como objetivo comprender los mecanismos involucrados en la toxicidad de un compuesto, mientras que los toxicólogos más aplicados están principalmente interesados en la relación entre exposición y efecto, a menudo con el objetivo de identificar un nivel de exposición que pueda considerarse seguro. En este contexto, el concepto de dosis introducido por Parcelsus a principios del siglo XVI es esencial (ver Sección 1.3), es decir, la probabilidad de efectos adversos depende de la dosis a la que están expuestos los organismos.
Los procesos que tienen lugar después de la exposición de un organismo a un tóxico a menudo se dividen en procesos toxicocinéticos y toxicodinámicos. Los procesos toxicocinéticos son aquellos que describen el destino del tóxico en el organismo, incluyendo procesos como la absorción, distribución, metabolismo y excreción (ADME). Estos procesos toxicocinéticos o ADME a veces se denominan colectivamente “Lo que el cuerpo hace a la sustancia” y determinan el nivel de exposición en el sitio de acción tóxica, o dosis interna. Los procesos toxicodinámicos son aquellos que describen la evolución de un efecto adverso desde el momento en que el tóxico, o uno de sus metabolitos, interactúa con un receptor molecular en el organismo. Esta interacción a menudo se conoce como la lesión primaria o evento de iniciación molecular (MIE). Los procesos toxicodinámicos a veces se denominan colectivamente “Lo que la sustancia le hace al cuerpo” y la cadena de eventos que conducen a un resultado adverso como la vía de resultado adverso (AOP).
Por lo tanto, la toxicidad de un compuesto depende tanto de los procesos toxicocinéticos como toxicodinámicos. Tradicionalmente, esta toxicidad se determina exponiendo organismos enteros en el laboratorio a la sustancia de interés, y posteriormente monitoreando el estado de salud de estos organismos. Sin embargo, como resultado de la creciente presión social para reducir las pruebas en animales, así como el aumento de la comprensión mecanicista y la mejora de las técnicas moleculares, este llamado “enfoque de caja negra” está siendo reemplazado cada vez más por una combinación de pruebas de toxicidad in vitro y predictivo “in silico” enfoques. Los modelos toxicocinéticos de base fisiológica (PBTK) se utilizan cada vez más para modelar el destino de los químicos en el cuerpo, lo que resulta en una predicción de la exposición interna. Posteriormente se pueden utilizar pruebas in vitro y técnicas moleculares avanzadas a nivel génico (genómica) o proteómica (proteómica) para determinar si estos niveles de exposición interna desencadenarán efectos adversos, aunque quedan muchos desafíos en la predicción de efectos adversos basados en prueba vitro e información ómica. El capítulo 4 se centra en las relaciones dosis-respuesta, los modos de acción, las diferencias de las especies en la sensibilidad y la resistencia a los tóxicos.
Los ecologistas estudian las interacciones entre los organismos y su entorno. La ecología es un pilar importante de la toxicología ambiental, ya que se necesita conocimiento ecológico para traducir los efectos a nivel individual al nivel de ecosistema; un punto final importante de las evaluaciones de riesgos ecológicos. Tal traducción requiere conocimientos específicos, por ejemplo, sobre los ciclos de vida de los organismos, los factores naturales que regulan sus poblaciones, la variabilidad genética dentro de las poblaciones, los patrones de distribución espacial y el papel que desempeñan los organismos en procesos como el ciclo de nutrientes y la descomposición. Efectos considerados relevantes a nivel individual, como el riesgo de un tumor, pueden resultar irrelevantes a nivel poblacional o ecosistémico. De manera similar, los efectos sutiles a nivel individual pueden resultar altamente relevantes a nivel de ecosistema, por ejemplo, cambios de comportamiento después de la exposición ambiental a antidepresivos que pueden afectar la dinámica poblacional de especies de peces. En los últimos años, existe un creciente interés por el papel de la configuración del paisaje, los patrones de distribución y su dinámica en la toxicología ambiental. La configuración espacial del paisaje, la distribución de las especies y el momento de los eventos de exposición resultan ser determinantes importantes de los efectos ecosistémicos. Los aspectos ecológicos de la toxicología ambiental se discutirán en el Capítulo 5.
¿Cuál es la diferencia entre la toxicología ambiental y la ecotoxicología?
Indicar a partir de los siguientes términos si estos pertenecen a la química ambiental, toxicología o ecología?
(Bio) degradación
Modelo de destino y exposición
Dosis
Toxicodinámica
Vía de desenlace adverso
Dinámica poblacional
Configuración de paisaje
Dé un ejemplo de cómo los efectos sutiles que pueden permanecer sin ser detectados en una prueba de toxicidad pueden ser relevantes a nivel de la población o ecosistema.