La Toxicología Laboral es la ciencia que se dedica al estudio de las acciones tóxicas producidas por los compuestos químicos utilizados en la industria y que suelen penetrar en el hombre como consecuencia de sus manipulaciones y usos.
En términos amplios, se entiende por acción tóxica o toxicidad a la capacidad relativa de un compuesto para ocasionar daños mediante efectos biológicos adversos, una vez ha alcanzado un punto susceptible en el organismo.
Para el desarrollo de la Toxicología Industrial y conocimiento de los efectos adversos que los contaminantes químicos producen sobre los trabajadores, se utilizan tres procedimientos: la experiencia animal con extrapolación al hombre, la epidemiología y la analogía química.
Para que se dé una intoxicación sistemática es necesario un medio de transporte del tóxico, este medio normalmente es la sangre. Una vez que el tóxico se introduce en el flujo sanguíneo, éste circula alcanzando la zona en la que ejerce su acción. Posteriormente se deposita o se eliminará, transformándose mediante reacciones metabólicas.
Podemos considerar, secuencialmente, el movimiento del tóxico en el interior del organismo (cinética) de la siguiente forma: Absorción, Distribución, Localización, Acumulación o Fijación y Eliminación.
La Absorción consiste en el paso del tóxico al sistema circulatorio, para lo que tendrá que atravesar, en todo caso, algún tipo de membrana biológica, por ejemplo: la membrana alveolar. La membrana de la célula está formada por tres capas. Cada una de estas capas tiene un espesor de 25 A. Los dos estratos proteicos son responsables de la elasticidad, resistencia y de la hidrofilia, y estos van a estar en contacto con los medios acuosos del exterior y del interior de la célula. La capa intermedia lipídica es bimolecular y constituye el esqueleto principal. Esta estructura va a regular el paso de los tóxicos a través de ella. La córnea lipoide va a favorecer el paso de sustancias liposolubles, es decir, neutras, pero la fuerte carga eléctrica de la membrana entorpece el paso de sustancias ionizadas.
Los mecanismos por los que un tóxico puede atravesar la membrana serán: por difusión simple, por filtración, o bien mediante transporte activo. En este último caso se requiere aporte de energía, que proporciona la propia célula.
Por difusión sólo pueden penetrar moléculas neutras, y su velocidad depende del coeficiente de partición lípido/agua, o sea, la relación de las solubilidades del tóxico en esos medios, y la diferencia de concentraciones de tóxico en ambos lados de la membrana.
Hay una forma de absorción que es la difusión catalizada, la cual requiere la presencia en la membrana celular de un portador, que puede combinarse con la sustancia tóxica y moverse con libertad a través de la membrana. Dado que es una forma de difusión, el traslado se efectuará siempre hacia valores más bajos de un grandiente electroquímico.
Este tipo de uniones es específico, los portadores sólo se unen a un mínimo limitado de sustancias de estructura química semejante. Estas sustancias pueden competir entre sí por el portador y causar inhibición.
Por filtración pueden penetrar pequeños aniones a través de los poros que tienen ciertas células, debido a las agrupaciones de cargas positivas, que a la vez impiden el paso de los cationes.
El transporte activo, que permite el paso de sustancias cargadas eléctricamente, se produce sólo con la ayuda de enzimas específicas y con el empleo de energía, proporcionada ésta por el ATP que proviene de los procesos de fosforilización oxidativa que continuamente tiene lugar en el interior de la célula. La enzima portadora se une al tóxico a transportar, modifica su estructura de forma que facilita su paso por la membrana y una vez dentro de la célula el complejo se desdobla y el ciclo se renueva.
Absorción por la piel
En este tipo de penetración el tóxico debe cruzar muchas capas de células hasta llegar a los capilares. El tóxico debe ser más o menos soluble en las distintas capas de la piel, cada una con sus propias características químicas. En líneas generales, la absorción será más favorable para los compuestos liposolubles como los disolventes, siendo casi nula para compuestos metálicos, salvo que se produzcan fenómenos de quelación y desnaturalización de las proteínas.
Los anexos de la piel, glándulas, pelos, etc., así como las zonas deterioradas de la piel, modifican importantemente su capacidad de absorción con respecto a la capacidad transepidérmica.
Absorción por vía digestiva
En este caso, los compuestos liposolubles se absorberán fácilmente y los ionizados estarán influidos por los cambios de pH del tracto digestivo. Los estados de ionización de las moléculas variarán en función del pH y, como consecuencia, su mayor o menor facilidad para la absorción. En el estómago y en el intestino delgado existen «portadores» especializados para la absorción de iones metálicos.
Absorción por vía respiratoria
La vía inhalatoria constituye la vía de absorción más importante en Higiene Industrial, por su facilidad de penetración y por su gran superficie de intercambio.
Los gases y vapores liposolubles llegan al volumen alveolar y se diluyen en el aire ya presente; la absorción se produce por difusión y dependerá de la concentración del tóxico en el volumen alveolar, del coeficiente de difusión a través de la membrana alveolar y del coeficiente de partición entre el aire y la sangre.
La concentración alveolar irá en función de la concentración ambiental del tóxico y del tiempo de exposición. El coeficiente de partición dependerá de la solubilidad del tóxico en los lípidos plasmáticos, su capacidad de ligarse a las proteínas plasmáticas y su solubilidad en las membranas tisulares.
Distribución: Cuando el tóxico ha pasado a la sangre, ésta lo difunde por todo el cuerpo. La incorporación a la sangre puede realizarse por simple disolución o mediante
una fijación a las proteínas o a las células sanguíneas. La rapidez de difusión del tóxico depende principalmente de la modalidad de esta incorporación a la sangre, así como de la vía de penetración seguida.
Acumulación: Los productos tóxicos distribuidos por la sangre a todo el organismo pueden fijarse en aquellos órganos por los que tengan más afinidad. Los órganos más afectados suelen ser los más vascularizados o los que poseen una constitución rica en lípidos. Cuando la fijación no origina un efecto local, constituye un proceso de acumulación, que es capaz de prolongar los efectos del tóxico, tras cesar la exposición, debido a la liberación progresiva del producto acumulado.
Metabolismo: Los compuestos químicos pueden ser alterados por su interacción con el organismo. Esta acción metabólica tiende a transformar las moléculas del compuesto en productos más solubles en agua en el plasma sanguíneo para facilitar su eliminación.
Este proceso significa una detoxificación, excepto en algunos casos en que la primera etapa del metabolismo origina un producto más tóxico que el de partida.
Eliminación: Los tóxicos absorbidos pueden ser eliminados del organismo por diversas rutas en función de varios factores.
Los productos volátiles son eliminados en parte por vía respiratoria, en un proceso contrario al de su absorción. La mayoría de los compuestos se eliminan en gran proporción por la orina, ya sea inalterados o como productos de su metabolización. Algunos tóxicos son eliminados por la bilis, en cuyo caso pueden ser reabsorbidos por el intestino, prolongándose así la intoxicación.
La presencia de un contaminante en el medio ambiente en el que se halla un individuo origina la exposición de éste al contaminante en cuestión. La consecuencia de esta exposición (exposición externa) es que cierta cantidad del contaminante podrá alcanzar o incorporarse al organismo del trabajador, produciendo determinados efectos (intoxicación) sobre el mismo
A la cantidad de tóxico que el organismo absorbe (incorpora) se denomina dosis.
Generalmente suele expresarse en mg/Kg. de peso del sujeto.
La intensidad del daño en el trabajador expuesto a sustancias tóxicas es proporcional no obstante a una serie de factores, unos propios de la naturaleza humana, otros característicos del contaminante como su toxicidad, la velocidad de absorción del contaminante por el organismo, concentración y tiempo de exposición.
Dado que los factores humanos, la toxicidad y la velocidad de absorción son constantes para cada caso, podemos decir que en una persona el concepto de exposición,
como magnitud, integra dos factores variables diferentes: la concentración o nivel de presencia del contaminante en el medio y el tiempo o duración de la propia exposición. E = f (c,t)
El efecto producido por un tóxico en un organismo no es sólo función de la dosis que recibe, sino también de la forma y del tiempo que tarda en administrarse esa dosis.
Se conocen tres intoxicaciones según la velocidad de penetración en el organismo:
Da lugar a una alteración grave del organismo y se manifiesta en un periodo corto de tiempo. Para que se dé es necesario una exposición aguda al tóxico y una absorción rápida del mismo por parte del organismo.
Presenta un grado inferior de gravedad a la intoxicación aguda y sigue un curso subclínico, sin manifestaciones aparentes hasta pasado un tiempo.
El tóxico penetra en pequeñas dosis repetidas durante un largo periodo de tiempo de la vida del sujeto.
Hemos concretado el efecto tóxico ( o intoxicación ) en la capacidad que tienen los compuestos químicos de producir efectos biológicos adversos. En realidad no existen productos químicos inocuos. Entre estos efectos se dan las siguientes dualidades, que se emplean como sistema para clasificar los contaminantes químicos:
Locales y generales
Los primeros aparecen en el lugar de contacto del tóxico con el organismo y los segundos se manifiestan en puntos apartados de dicho lugar.
Agudos y crónicos
Responden a una distinción desde el punto de vista clínico según la duración de la evolución de las manifestaciones.
Reversibles e irreversibles
Hace referencia a la posibilidad de recuperación del estado normal tras la remisión de los cambios biológicos producidos por el tóxico.
Acumulativos y no acumulativos
Diferencia entre los tóxicos que actúan por acumulación en el organismo, al ser eliminados muy lentamente, y aquellos otros cuya eliminación es mucho más rápida, y que actúan cuando la exposición es suficientemente intensa.
Estocásticos (cuantales) y no estocásticos (graduados)
En el primer grupo, la posibilidad de que se produzca el efecto aumenta con la dosis de tóxico recibida (ej.: los cancerígenos). En el segundo, es la intensidad o gravedad del efecto la que depende de la dosis (ej.: los corrosivos).
Por otro lado, los efectos pueden deberse a la exposición a un solo producto o bien a una exposición combinada, es decir, una exposición simultánea a una mezcla de substancias tóxicas. Así, pueden presentarse tres tipos de efectos combinados:
- Independientes: cada uno de los tóxicos concurrentes produce un efecto distinto a través de un modo de acción diferente.
- Sinérgicos: el efecto combinado es mayor que el de cada uno de los componentes de la mezcla. A su vez, los efectos sinérgicos pueden ser de dos clases:
- aditivos, cuando la magnitud del efecto combinado es igual a la suma de los efectos producidos separadamente por cada uno de los tóxicos.
- potenciales, cuando el efecto combinado es más que aditivo.
- Antagónicos: el efecto combinado es inferior al aditivo.
Se denomina relación dosis-efecto a la correspondencia entre la dosis de exposición y la magnitud de un efecto específico en un individuo determinado, y se entiende por relación dosis-respuesta a la correspondencia entre la dosis de exposición y la proporción de individuos, dentro de un grupo definido de sujetos, que presenta un efecto específico con una magnitud determinada.
Ambas relaciones pueden representarse de modo gráfico.
El conocimiento completo de estas relaciones permite la determinación de la dosis máxima con la que no se observa respuesta en condiciones definidas, es decir, el nivel umbral de respuesta, de evidente interés en Prevención.
Para determinar la toxicidad de una substancia nos hemos de asegurar en primer lugar de su grado de pureza y, si se trata de un producto mezcla de varios compuestos, cuales son estos y la proporción exacta en que se encuentran.
Una vez conocida la composición y concentración, así como sus propiedades y constantes fisico-químicas, se procede a determinar varios parámetros a fin de fijar el potencial tóxico del mismo. El más usual y útil es el cálculo de la toxicidad aguda, para lo cual se calculan las llamadas dosis efectiva 50 (DE5O) y la dosis letal 50 (DL50), sea cuál sea la vía de entrada del tóxico en el organismo, excepto para la vía respiratoria, para la que se utiliza la concentración efectiva 50 (CE50) y la concentración letal 50 (CL50).
Para el cálculo de la DE50 o la DL50 se administra a lotes de animales (ratas, cobayas…) por la vía que se desee estudiar en dosis progresivas el compuesto a investigar y se van observando los efectos producidos. Las dosis se expresan en mg/kg. de peso del animal.
Así, se llega a calcular la dosis que afecta al 50% de los animales del lote, o sea, la DE50. Si el efecto estudiado es la muerte, se determina la DL50
Desde el punto de vista de la prevención de riesgos laborales, los índices señalados no son de gran utilidad práctica, ya que no permiten deducir unos niveles admisibles de exposición.
Para establecer unas adecuadas medidas preventivas seria preciso conocer las relaciones dosis-efecto y dosis-respuesta de cada posible contaminante, principalmente en el punto referente a valores umbral de respuesta, para poder deducir los niveles máximos de concentración ambiental que no producen efectos nocivos ni desagradables bajo una exposición crónica. El conocimiento de estas relaciones no siempre es fácil, por lo que los niveles indicados deben establecerse en función de toda la información disponible, sea toxicológica, epidemiológica o clínica.