Toxicidad

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Toxicidad
Calavera y tibias cruzadas.svg
La calavera y las tibias cruzadas es un símbolo común de toxicidad.

La toxicidad es el grado en que una sustancia química o una mezcla particular de sustancias pueden dañar un organismo . [1] La toxicidad puede referirse al efecto sobre un organismo completo, como un animal , una bacteria o una planta , así como el efecto sobre una subestructura del organismo, como una célula ( citotoxicidad ) o un órgano como el hígado . ( hepatotoxicidad ). Por extensión, la palabra puede usarse metafóricamente para describir los efectos tóxicos en grupos más grandes y complejos, como la familia .unidad o sociedad en general. A veces, la palabra es más o menos sinónimo de envenenamiento en el uso cotidiano.

Un concepto central de la toxicología es que los efectos de un tóxico dependen de la dosis ; incluso el agua puede provocar intoxicación por agua cuando se toma en dosis demasiado altas, mientras que incluso para una sustancia muy tóxica como el veneno de serpiente hay una dosis por debajo de la cual no hay un efecto tóxico detectable. La toxicidad es específica de la especie, lo que hace que el análisis entre especies sea problemático. Nuevos paradigmas y métricas están evolucionando para eludir las pruebas con animales , manteniendo el concepto de puntos finales de toxicidad. [2]

Tipos

Generalmente hay cinco tipos de entidades tóxicas; toxicidad química, biológica, física, de radiación y conductual:

  • Los microorganismos y parásitos causantes de enfermedades son tóxicos en un sentido amplio, pero generalmente se les llama patógenos en lugar de sustancias tóxicas. La toxicidad biológica de los patógenos puede ser difícil de medir porque la "dosis umbral" puede ser un solo organismo. Teóricamente, un virus , una bacteria o un gusano pueden reproducirse para causar una infección grave . Sin embargo, en un huésped con un sistema inmunitario intacto , la toxicidad inherente del organismo se equilibra con la capacidad del huésped para defenderse; la toxicidad efectiva es entonces una combinación de ambas partes de la relación. En algunos casos, por ejemplo, el cólera, la enfermedad es causada principalmente por una sustancia no viva secretada por el organismo, más que por el propio organismo. Estos tóxicos biológicos no vivos generalmente se denominan toxinas si los produce un microorganismo, planta u hongo, y venenos si los produce un animal.
  • Los tóxicos físicos son sustancias que, por su naturaleza física, interfieren en los procesos biológicos. Los ejemplos incluyen polvo de carbón , fibras de asbesto o dióxido de silicio finamente dividido , todos los cuales pueden ser fatales en última instancia si se inhalan. Los productos químicos corrosivos poseen toxicidad física porque destruyen los tejidos, pero no son directamente venenosos a menos que interfieran directamente con la actividad biológica. El agua puede actuar como un tóxico físico si se toma en dosis extremadamente altas porque la concentración de iones vitales disminuye drásticamente si hay demasiada agua en el cuerpo. Los gases asfixiantes pueden considerarse tóxicos físicos porque actúan desplazando el oxígeno del ambiente pero son gases inertes, no químicamente tóxicos.
  • La radiación puede tener un efecto tóxico en los organismos. [3]
  • La toxicidad conductual se refiere a los efectos indeseables de niveles esencialmente terapéuticos de medicación clínicamente indicados para un trastorno determinado (DiMascio, Soltys y Shader, 1970). Estos efectos indeseables pueden incluir efectos anticolinérgicos, bloqueo alfa-adrenérgico y efectos dopaminérgicos, entre otros. [4]

Medir

La toxicidad se puede medir por sus efectos sobre el objetivo (organismo, órgano, tejido o célula). Debido a que los individuos generalmente tienen diferentes niveles de respuesta a la misma dosis de una sustancia tóxica, a menudo se usa una medida de toxicidad a nivel de población que relaciona las probabilidades de un resultado para un individuo dado en una población. Una de esas medidas es la LD 50 . Cuando no existen tales datos, las estimaciones se hacen por comparación con cosas tóxicas similares conocidas, o con exposiciones similares en organismos similares. Entonces, " factores de seguridada una sustancia química recién sintetizada y no estudiada anteriormente que se cree que tiene un efecto muy similar a otro compuesto se le podría asignar un factor de protección adicional de 10 para tener en cuenta las posibles diferencias en los efectos que probablemente sean mucho menores. Este enfoque es muy aproximado, pero tales factores de protección son deliberadamente muy conservadores, y se ha encontrado que el método es útil en una amplia variedad de aplicaciones.

Evaluar todos los aspectos de la toxicidad de los agentes causantes de cáncer implica problemas adicionales, ya que no es seguro si existe una dosis efectiva mínima para los carcinógenos o si el riesgo es demasiado pequeño para ver. Además, es posible que una sola célula transformada en una célula cancerosa sea todo lo que se necesita para desarrollar el efecto completo (la teoría de "un golpe").

Es más difícil determinar la toxicidad de las mezclas químicas que de un producto químico puro porque cada componente muestra su propia toxicidad y los componentes pueden interactuar para producir efectos mejorados o disminuidos. Las mezclas comunes incluyen gasolina , humo de cigarrillos y desechos industriales . Aún más complejas son las situaciones con más de un tipo de entidad tóxica, como el vertido de una depuradora averiada, tanto con agentes químicos como biológicos.

Las pruebas preclínicas de toxicidad en varios sistemas biológicos revelan los efectos tóxicos específicos de especies, órganos y dosis de un producto en investigación. La toxicidad de las sustancias se puede observar (a) estudiando las exposiciones accidentales a una sustancia (b) estudios in vitro utilizando células/líneas celulares (c) exposición in vivo en animales de experimentación. Las pruebas de toxicidad se utilizan principalmente para examinar eventos adversos específicos o criterios de valoración específicos, como el cáncer, la cardiotoxicidad y la irritación de la piel y los ojos. Las pruebas de toxicidad también ayudan a calcular la dosis del nivel sin efecto adverso observado (NOAEL) y son útiles para los estudios clínicos. [5]

Clasificación

El pictograma internacional para productos químicos tóxicos.

Para que las sustancias se regulen y manejen adecuadamente, deben clasificarse y etiquetarse adecuadamente. La clasificación está determinada por cálculos o medidas de prueba aprobadas y tiene niveles de corte determinados establecidos por gobiernos y científicos (por ejemplo, niveles sin efectos adversos observados , valores límite de umbral y niveles de ingesta diaria tolerable ). Los pesticidas brindan el ejemplo de sistemas de clasificación de toxicidad y etiquetas de toxicidad bien establecidos . Si bien actualmente muchos países tienen diferentes regulaciones con respecto a los tipos de pruebas, el número de pruebas y los niveles de corte, la implementación del Sistema Globalmente Armonizado [6] [7]ha comenzado a unificar estos países.

La clasificación global analiza tres áreas: peligros físicos (explosiones y pirotecnia), [8] peligros para la salud [9] y peligros ambientales . [10]

Peligros para la salud

Los tipos de toxicidades donde las sustancias pueden causar letalidad en todo el cuerpo, letalidad en órganos específicos, daño mayor/menor o causar cáncer. Estas son definiciones globalmente aceptadas de lo que es la toxicidad. [9] Todo lo que se salga de la definición no puede clasificarse como ese tipo de sustancia tóxica.

Toxicidad aguda

La toxicidad aguda analiza los efectos letales después de la exposición oral, dérmica o por inhalación. Se divide en cinco categorías de gravedad donde la Categoría 1 requiere la menor cantidad de exposición para ser letal y la Categoría 5 requiere la mayor exposición para ser letal. La siguiente tabla muestra los límites superiores para cada categoría.

Método de administración Categoría 1 Categoría 2 Categoría 3 Categoría 4 Categoría 5
Oral: LD 50 medida en mg/kg de peso corporal 7 50 300 2 000 5 000
Dérmico: LD 50 medido en mg/kg de peso corporal 50 200 1 000 2 000 5 000
Inhalación de gas: LC 50 medido en ppmV 100 500 2 500 20 000 Indefinido
Inhalación de vapor: LC 50 medido en mg/L 0.5 2.0 10 20 Indefinido
Inhalación de polvo y niebla: LC 50 medido en mg/L 0.05 0.5 1.0 5.0 Indefinido

Nota: Se espera que los valores no definidos sean aproximadamente equivalentes a los valores de la categoría 5 para la administración oral y dérmica. [ cita requerida ]

Otros métodos de exposición y gravedad

La corrosión y la irritación de la piel se determinan mediante un análisis de prueba de parche en la piel, similar a una prueba de parche para inflamación alérgica . Esto examina la gravedad del daño causado; cuándo se incurre y cuánto tiempo permanece; si es reversible y cuántos sujetos de prueba se vieron afectados.

La corrosión cutánea de una sustancia debe penetrar a través de la epidermis hacia la dermis dentro de las cuatro horas posteriores a la aplicación y no debe revertir el daño dentro de los 14 días. La irritación de la piel muestra un daño menos severo que la corrosión si: el daño ocurre dentro de las 72 horas posteriores a la aplicación; o durante tres días consecutivos después de la aplicación dentro de un período de 14 días; o causa inflamación que dura 14 días en dos sujetos de prueba. La irritación leve de la piel es un daño menor (menos grave que la irritación) dentro de las 72 horas posteriores a la aplicación o durante tres días consecutivos después de la aplicación.

El daño ocular grave implica daño tisular o degradación de la visión que no se revierte por completo en 21 días. La irritación ocular implica cambios en el ojo que se revierten por completo en 21 días.

Otras categorías

  • Los sensibilizantes respiratorios provocan hipersensibilidad respiratoria cuando se inhala la sustancia.
  • Una sustancia que es un sensibilizador de la piel provoca una respuesta alérgica a partir de una aplicación dérmica.
  • Los carcinógenos inducen cáncer o aumentan la probabilidad de que ocurra cáncer.
  • La neurotoxicidad es una forma de toxicidad en la que un agente biológico, químico o físico produce un efecto adverso en la estructura o función del sistema nervioso central y/o periférico . Ocurre cuando la exposición a una sustancia, específicamente, una neurotoxina o neurotóxico , altera la actividad normal del sistema nervioso de tal manera que causa daño permanente o reversible al tejido nervioso .
  • Las sustancias tóxicas para la reproducción causan efectos adversos en la función sexual o en la fertilidad de los padres o de la descendencia.
  • Las toxinas de órganos diana específicos dañan solo órganos específicos.
  • Los peligros de aspiración son sólidos o líquidos que pueden causar daños por inhalación.

Peligros ambientales

Un peligro ambiental se puede definir como cualquier condición, proceso o estado que afecte negativamente al medio ambiente. Estos peligros pueden ser físicos o químicos y estar presentes en el aire, el agua y/o el suelo. Estas condiciones pueden causar un gran daño a los humanos y otros organismos dentro de un ecosistema.

Tipos comunes de peligros ambientales

  • Agua : detergentes, fertilizantes, aguas residuales sin tratar, medicamentos recetados, pesticidas, herbicidas, metales pesados, PCB
  • Suelo : metales pesados, herbicidas, pesticidas, PCB
  • Aire : partículas, monóxido de carbono, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, amianto, ozono troposférico, plomo (de combustible para aviones, minería y procesos industriales) [11]

La EPA mantiene una lista de contaminantes prioritarios para pruebas y regulación. [12]

Riesgos laborales

Los trabajadores en diversas ocupaciones pueden tener un mayor nivel de riesgo de varios tipos de toxicidad, incluida la neurotoxicidad. [13] La expresión "Loco como un sombrerero" y el "Sombrerero loco" del libro Alicia en el país de las maravillas se derivan de la conocida toxicidad ocupacional de los sombrereros que usaban un químico tóxico para controlar la forma de los sombreros. La exposición a productos químicos en el entorno laboral puede ser necesaria para la evaluación por parte de profesionales de la higiene industrial. [14]

Peligros para las pequeñas empresas
Peligros derivados de la eliminación de desechos médicos y medicamentos recetados
Peligros en las artes

Los peligros en las artes han sido un problema para los artistas durante siglos, aunque no siempre se comprendió adecuadamente la toxicidad de sus herramientas, métodos y materiales. El plomo y el cadmio, entre otros elementos tóxicos, a menudo se incorporaban a los nombres de las pinturas al óleo y los pigmentos de los artistas, por ejemplo, "blanco de plomo" y "rojo de cadmio".

Los grabadores del siglo XX y otros artistas comenzaron a ser conscientes de las sustancias tóxicas, las técnicas tóxicas y los vapores tóxicos en los pegamentos, los medios de pintura, los pigmentos y los solventes, muchos de los cuales en sus etiquetas no indicaban su toxicidad. Un ejemplo fue el uso de xilol para limpiar pantallas de seda . Los pintores comenzaron a notar los peligros de respirar medios y diluyentes de pintura como la trementina . Consciente de los tóxicos en estudios y talleres, en 1998 el grabador Keith Howard publicó Non-Toxic Intaglio Printmaking , que detalla doce técnicas innovadoras de grabado tipo Intaglio , que incluyen grabado fotográfico , imágenes digitales ,Los métodos de grabado a mano resistentes al acrílico y la introducción de un nuevo método de litografía no tóxica . [15]

Mapeo de peligros ambientales

Hay muchas herramientas de mapeo de salud ambiental. TOXMAP es un Sistema de Información Geográfica (SIG) de la División de Servicios de Información Especializados [16] de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos (NLM) que utiliza mapas de los Estados Unidos para ayudar a los usuarios a explorar visualmente los datos de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) Inventario de Emisiones Tóxicas y programas Superfund . TOXMAP es un recurso financiado por el Gobierno Federal de los Estados Unidos. La información química y de salud ambiental de TOXMAP se toma de la Red de datos de toxicología (TOXNET) de la NLM [17] y PubMed , y de otras fuentes autorizadas.

Toxicidad acuática

Las pruebas de toxicidad acuática someten a especies indicadoras clave de peces o crustáceos a ciertas concentraciones de una sustancia en su entorno para determinar el nivel de letalidad. Los peces se exponen durante 96 horas, mientras que los crustáceos se exponen durante 48 horas. Si bien el GHS no define la toxicidad por encima de 100 mg/l, la EPA actualmente enumera la toxicidad acuática como "prácticamente no tóxica" en concentraciones superiores a 100 ppm. [18]

Exposición Categoría 1 Categoría 2 Categoría 3
Agudo ≤ 1,0 mg/L ≤ 10 mg/L ≤ 100 mg/L
Crónico ≤ 1,0 mg/L ≤ 10 mg/L ≤ 100 mg/L

Nota: Se establece una categoría 4 para exposición crónica, pero simplemente contiene cualquier sustancia tóxica que es mayormente insoluble, o no tiene datos de toxicidad aguda.

Factores que influyen en la toxicidad

La toxicidad de una sustancia puede verse afectada por muchos factores diferentes, como la vía de administración (si el tóxico se aplica en la piel, se ingiere, se inhala, se inyecta), el tiempo de exposición (un encuentro breve o prolongado), el número de exposiciones (una dosis única o dosis múltiples a lo largo del tiempo), la forma física del tóxico (sólido, líquido, gas), la composición genética de un individuo, la salud general de un individuo y muchos otros. Varios de los términos utilizados para describir estos factores se han incluido aquí.

exposición aguda
Una sola exposición a una sustancia tóxica que puede resultar en un daño biológico grave o la muerte; las exposiciones agudas generalmente se caracterizan por no durar más de un día.
Exposición crónica
Exposición continua a un tóxico durante un período prolongado de tiempo, a menudo medido en meses o años; puede causar efectos secundarios irreversibles.

Alternativas al marco de dosis-respuesta

Teniendo en cuenta las limitaciones del concepto dosis-respuesta , recientemente se ha propuesto un nuevo índice abstracto de toxicidad de fármacos (DTI). [19] La DTI redefine la toxicidad de los medicamentos, identifica los fármacos hepatotóxicos, brinda información sobre los mecanismos, predice los resultados clínicos y tiene potencial como herramienta de detección.

Etimología

"Tóxico" y palabras similares derivan del griego τοξον toxon (" arco "), una referencia al uso de flechas envenenadas como armas. Se eligió esta raíz porque la transliteración de 'ιον ion , la palabra griega clásica habitual para "veneno", no se distinguía lo suficiente de la palabra inglesa " ion ", derivada de una raíz griega similar pero no relacionada. El significado literal de la raíz toxo- se refleja en nombres biológicos como Toxodon ("dientes de arco").

Véase también

Referencias

  1. ^ "Definición de TOXICIDAD" .
  2. ^ "Pruebas y puntos finales de toxicidad" . AltTox.org. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2018 . Consultado el 25 de febrero de 2012 .
  3. ^ Matsumura Y, Ananthaswamy HN (marzo de 2004). "Efectos tóxicos de la radiación ultravioleta en la piel". Toxicología y Farmacología Aplicada . 195 (3): 298–308. doi : 10.1016/j.taap.2003.08.019 . PMID 15020192 . 
  4. ^ "Toxicidad conductual: una descripción general | Temas de ScienceDirect" .
  5. ^ Parasuraman S. Detección toxicológica. J Pharmacol Pharmacother [serie en línea] 2011 [citado el 12 de octubre de 2013];2:74-9. Disponible en: http://www.jpharmacol.com/text.asp?2011/2/2/74/81895
  6. ^ "Acerca del GHS - Transporte - UNECE" .
  7. ^ EPA, OCSPP, OPP, EE. UU. (2015-08-25). "Etiquetas de plaguicidas y GHS: comparación y muestras" .{{cite web}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. ^ "Transporte - Transporte - CEPE" (PDF) .
  9. ^ a b "Transporte - Transporte - CEPE" (PDF) .
  10. ^ "Transporte - Transporte - CEPE" (PDF) .
  11. ^ "Información básica sobre la contaminación del aire por plomo". EPA. Agencia de Protección Ambiental, 17 de marzo de 2017. Web. Beaubier, Jeff y Barry D. Nussbaum. "Enciclopedia de Análisis y Evaluación Cuantitativa de Riesgos". Wiley. Np, 15 de septiembre de 2008. Web. "Contaminantes atmosféricos de criterio". EPA. Agencia de Protección Ambiental, 2 de marzo de 2017. Web. "Lista de Contaminantes Prioritarios de la USEPA". La ciencia ambiental del agua potable (2005): 243–45. EPA, 2014. Web "¿Cuáles son algunos tipos de peligros ambientales?" Referencia. IAC Publishing, nd Web.
  12. ^ https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-09/documents/priority-pollutant-list-epa.pdf
  13. ^ Neurotoxicología ambiental . Consejo Nacional de Investigación (EE.UU.). Comité de Neurotoxicología y Modelos para la Evaluación del Riesgo. Washington, DC: Prensa de la Academia Nacional. 1992. ISBN 0-585-14379-X. OCLC  44957274 .{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  14. ^ "Criterios de salud ambiental: evaluación del riesgo de neurotoxicidad para la salud humana: principios y enfoques" . Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, Organización Internacional del Trabajo y Organización Mundial de la Salud, Ginebra. 2001.
  15. ^ Keith Howard; et al. (1988). Grabado en huecograbado no tóxico / por Keith Howard; prólogo de Monono Rossol . prólogo de Monona Rossol; contribuciones de Elizabeth Dove. Grand Prairie, Alberta: Recursos de grabado. ISBN 978-0-9683541-0-0.
  16. ^ "Información confiable sobre educación científica K-12, química, toxicología, salud ambiental, VIH / SIDA, preparación y respuesta ante desastres / emergencias, y alcance a minorías y otras poblaciones específicas" .
  17. ^ "TOXNET" .
  18. ^ EPA: evaluación de riesgos ecológicos
  19. ^ Dixit, Vaibhav (2019). "Un modelo simple para resolver un problema complejo de toxicidad de fármacos" . Investigación en Toxicología . 8 (2): 157–171. doi : 10.1039/C8TX00261D . PMC 6417485 . PMID 30997019 .  

Enlaces externos