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La Dosis Hace al Veneno ¿Cierto o No?

Nancy Trautmann

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¿Cómo debe determinarse el grado de toxicidad de las substancias? Existen dos opiniones opuestas:

  • “La dosis hace al veneno” mantiene que todos los químicos son tóxicos cuando la dosis es lo suficientemente alta.
  • El contra-argumento dice que la sensitividad a los químicos varía considerablemente, dependiendo en la especie y en el estadio de su vida.

A pesar de esta incertidumbre, y para poder proteger la salud de la gente y del medio ambiente, algunos gobiernos se adhieren al Principio Precaucionario.

January 2005

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Un árbol coffea arabica en una plantación brasileña. Demasiada cafeína en la dieta humana puede ser tóxica. Foto: Fernando Rebêlo.

La toxicidad indica el grado al cual una sustancia es venenosa.

Las noticias frecuentemente incluyen historias sobre químicos tóxicos encontrados en nuestros alimentos, en el agua y en el medio ambiente. ¿Pero qué significa el llamar a una sustancia “tóxica” versus “no tóxica?

La toxicidad indica el grado al cual una sustancia es venenosa a los organismos biológicos, incluyendo a los seres humanos. La forma tradicional de hacer pruebas de toxicidad es la de contar cuántos organismos de laboratorio se mueren o sufren problemas de salud cuando se ven expuestos a varias concentraciones de una sustancia en particular. Sin embargo, en años recientes, este método para estimar el grado de riesgo que presentan los contaminantes químicos se ha visto atacado. La controversia se basa en cual es la mejor manera de determinar la toxicidad de químicos selectos con el fin de poder fijar límites diseñados para la protección de la salud pública. Los dos puntos de vista opuestos se presentan a continuación.

Argumento: La dosis hace al veneno

Cualquier químico puede ser tóxico si se come, ingiere o absorbe en exceso.

A pesar de que algunas sustancias son consideradas como no tóxicas, el hecho es que cualquier químico puede ser tóxico si es ingerido, bebido o absorbido en mucha cantidad. Hasta los químicos que se encuentran presentes naturalmente en nuestra comida y bebida son tóxicos si son consumidos en cantidades lo suficientemente grandes. Por ejemplo:

  • La cafeína en la dieta humana normal no causa enfermedad. Sin embargo, solo cincuenta veces esta cantidad puede ser letal.
  • El ácido oxálico que se encuentra en la espinaca es inofensivo en las cantidades que uno normalmente las ingiere, pero si se consumen entre 10 a 20 libras en una sola sentada, puede causar daños a los riñones.
La exposición a un químico puede ser a través de la comida, agua, aire u otras fuentes.

La toxicidad de cualquier sustancia química depende de muchos factores, incluyendo la cantidad de actualmente entra al cuerpo de un individuo. Una vez que el químico es absorbido por un organismo, puede ser metabolizado o convertido en otras formas químicas a través de procesos biológicos. La toxicidad de cada tipo de sustancia química también depende de si es excretado del cuerpo o almacenado en el hígado, los riñones, la grasa o en otros tejidos.

Durante los años 1.500, un doctor suizo con el nombre trabalenguas de Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim (conocido comúnmente como Paracelso) hizo la observación de que un químico puede ser inofensivo o hasta beneficioso a bajas concentraciones pero venenoso a altas:

Todas las sustancias son venenos; no existe ninguna que no lo sea. La dosis diferencia a un veneno de una medicina. (Von der Besucht, Paracelso, 1567).

Considere cuan importante es tomar la dosis correcta de una medicina o de un suplemento vitamínico. La vitamina D, por ejemplo, es un nutriente importante que promueve la buena salud cuando es ingerido en la dosis recomendada. Sin embargo, la vitamina D es también un químico altamente tóxico que, al ser ingerido en exceso, puede causar serios problemas de salud, incluyendo cálculos renales, presión alta, sordera y hasta la muerte.

Los efectos agudos vienen de exposiciones a corto plazo, como entrar a un cuarto lleno de gases tóxicos.

La noción de que “la dosis hace al veneno” provee las bases para los estándares de salud pública, los cuales especifican las concentraciones máximas aceptables de varios contaminantes en los alimentos, en el suministro público de agua potable y en el medio ambiente. La definición de estos estándares es un proceso complicado que incluye a la investigación científica y a las decisiones de políticas públicas. El primer paso es el de evaluar la toxicidad a corto plazo, o toxicidad aguda, de un químico. Ésta se mide por medio de experimentos de dosis-respuesta en organismos de laboratorio expuestos a varias dosis del químico en cuestión.

  • La dosis se refiere a la cantidad de una sustancia que es ingerida, inhalada o absorbida a través de la piel por un organismo. Colectivamente, estas cantidades forman la exposición de ese organismo a esa sustancia en particular.
  • La respuesta se refiere a los cambios que ocurren en los seres vivos como consecuencia de la exposición a una sustancia en particular. Típicamente, a medida que aumenta la dosis de una sustancia tóxica, aumenta el número de organismos que muere o que muestra señales de efectos negativos sobre su salud.
Los efectos crónicos se desarrollan lentamente debido a exposición a los contaminantes a largo plazo

Sin embargo, la toxicidad química es más complicada que los efectos agudos causados por la exposición a corto plazo en altas dosis. En años recientes ha aumentado la preocupación acerca de los efectos crónicos de la exposición a largo plazo a dosis relativamente bajas de contaminantes en las aguas, el alimento y el medio ambiente. Debido a que nuestros cuerpos metabolizan a diferentes químicos en varias maneras, las pequeñas dosis de algunos contaminantes crean efectos acumulativos que eventualmente afectan negativamente a nuestra salud, mientras que la exposición similar a otros químicos no causa ningún daño. El plomo es un ejemplo de un químico en el cual pequeñas dosis pueden resultar en una acumulación en una concentración tóxica sobre el tiempo, resultando en problemas de crecimiento y retardo mental en niños que consumen agua contaminada con plomo o que viven en hogares que tienen pinturas viejas a base de plomo en estado de degradación. Estos efectos crónicos no ocurren de repente, sino que se desarrollan gradualmente a través de la exposición a concentraciones bajas a largo plazo.

Los estándares de agua potable mencionan la exposición química durante una vida entera.

Una forma de proteger al público de las exposiciones agudas y crónicas es por medio del control de las concentraciones máximas permisibles de contaminantes designados en el agua, el alimento y en el aire. La Agencia de Protección Ambiental (EPA, en sus siglas en inglés), bajo el Acta Federal de las Aguas Potables Seguras (Safe Drinking Water Act) establece los niveles máximos de contaminantes para una larga lista de químicos que potencialmente pueden encontrarse en los suministros de agua. La meta no es solo la de proteger al público del envenenamiento agudo, sino también asegurar que las concentraciones permanezcan lo suficientemente bajas para proveer protección a lo largo de toda la vida contra los efectos crónicos tales como el cáncer, los defectos de nacimiento o los daños al hígado o a otros órganos. La ley asume que para cada contaminante existe una concentración umbral por debajo de la cual el agua permanece siendo relativamente segura de tomar. El imponer estándares implica varios pasos:

  • Primero, las concentraciones umbral son determinadas por medio de experimentos de dosis y respuesta en animales de laboratorio. Estos indicadores de toxicidad aguda se emparejan con la búsqueda de evidencia de los impactos potenciales de la exposición a largo plazo a dosis de bajo nivel, ya sea en animales como en humanos.

  • Debido a la falta de certeza inherente en la traducción entre los efectos de un químico en animales de laboratorio y los efectos estimados en los seres humanos, la EPA aplica un factor de seguridad cuando calcula las dosis aceptables. Este factor de seguridad se encuentra entre 10 y 1000, dependiendo del grado de confianza que se tiene de que los datos disponibles proveen un estimado exacto de los efectos del químico en la salud de los seres humanos.

  • Luego de haberse determinado la concentración umbral deseada para cada uno de los contaminantes de las aguas potables de consumo público, la EPA estudia las posibilidades técnicas y financieras de la provisión de agua que cumpla con estas metas deseables.

  • Finalmente, la EPA combina los resultados de los estudios de salud y de factibilidad con el fin de seleccionar un estándar legal de agua potable que se acerque lo más posible a la meta de salud deseada.

Para los químicos que se conoce o sospecha que causan cáncer en los seres humanos se utiliza un proceso diferente. Para los carcinógenos los datos obtenidos en los experimentos con animales o en las exposiciones a los humanos son analizados para determinar si se puede identificar una dosis segura. Si no se puede determinar una dosis bajo la cual el químico se puede considerar como seguro, el estándar para agua potable se coloca a la concentración más baja que se puede obtener con la tecnología existente.

Contra-argumento: La cosa no es tan sencilla.

La idea de que “la dosis hace al veneno” depende de la asunción de que a mayor dosis de un químico en particular los efectos tóxicos en organismos vivientes son mayores. Sin embargo, esta asunción no es siempre la correcta. A medida que aprendemos más sobre las formas complejas en que los organismos interactúan con los químicos a los que se ven expuestos, se hace más difícil sacar conclusiones que puedan ser generalizadas a diferentes organismos y a diferentes sustancias químicas.

No todos somos iguales

Las especies pueden responder a los químicos tóxicos en diferentes maneras.
Algunos individuos son más sensibles a un químico específico.
Algunos químicos son particularmente peligrosos en cantidades extremadamente bajas.
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Exceso de nitrato en agua potable puede causar el síndrome del bebé azul. Foto: Microsoft Images.

La sensibilidad a los químicos varía de una especie a otra, de manera tal que las respuestas de los organismos de laboratorio usados en las pruebas pueden o no ser representativos de las respuestas que ocurren en los humanos. Otro problema con los estudios de dosis y respuesta es que la sensitividad a los contaminantes varía dependiendo del estadio de vida, tanto en los humanos como en otros tipos de organismos. Los individuos inmaduros, incluyendo los fetos, los infantes y los niños, muestran sensitividades mucho más grandes a ciertos químicos que los adultos. En el proceso de fijar estándares para las sustancias carcinogénicas en el agua potable, el EPA usa un adulto promedio que pesa 70 Kg. (154 libras) y que bebe dos litros de agua por día a lo largo de 70 años de vida. Claramente, no todos somos hombres adultos que pesan 70 Kg., pero esta generalización es solo utilizada para hacer los cálculos. Si se conoce que un subgrupo de seres humanos es particularmente sensible al químico en cuestión, entonces el estándar se fija para proteger al sector de la población que es más sensible. Por ejemplo, el estándar de 10 miligramos por litro (mg/L) para nitratos en agua potable se basa en que los infantes son más sensibles que los adultos a esta sustancia. (El exceso de nitrato puede causar el “síndrome del bebé azul,” el cual baja la habilidad de la sangre de un bebé de poder acarrear el oxígeno.) Idealmente, todos los estándares de salud pública serían diseñados para proteger a los sectores más sensibles de la población, pero en realidad nosotros no sabemos lo suficiente acerca de los efectos crónicos de muchos contaminantes como para poder diseñar estos estándares de esta manera.

Cada químico es diferente

Otro problema con el concepto de que la dosis hace al veneno es que no todas las toxicidades químicas caen dentro del patrón esperado de resultados. En una curva típica de dosis y respuesta uno puede observar que ocurren efectos tóxicos mayores con una exposición en mayores dosis a un compuesto dado. Los reguladores utilizan esta relación esperada cuando fijan los estándares que indican las concentraciones umbral bajo las cuales se cree que los contaminantes posan poco peligro. Sin embargo, los científicos han descubierto que dosis muy bajas de ciertos compuestos pueden inducir respuestas tóxicas más fuertes que dosis mucho más grandes de los mismos, aún en el mismo estadio de vida de los organismos experimentales. Los contaminantes que imitan a las hormonas son de preocupación especial por esta razón. Las hormonas son químicos producidos por nuestro cuerpo para estimular o regular funciones tales como el crecimiento, la digestión, la reproducción y la función sexual. Los contaminantes que imitan a las hormonas pueden perturbar las funciones cruciales de la vida en dosis mucho más bajas de las que antes se creían seguras, especialmente en fetos y en niños. Quizás para este tipo de compuesto el eslogan debería ser “Ninguna dosis es lo suficientemente baja.”

Cantidades muy bajas de otros contaminantes pueden ser beneficiosos para algunos organismos.

El cuadro se hace aún más complicado cuando uno considera que para algunos pocos contaminantes, se ha descubierto que en dosis extremadamente pequeñas ellos son beneficiales en vez de causar efectos negativos en organismos de laboratorio. Se cree que la causa de esto es la respuesta adaptativa del organismos al estrés. Aún cuando dosis más altas causan daño, el estrés de bajo nivel causado por las dosis extremadamente bajas parece iniciar los procesos de reparación y mantenimiento celular, lo cual lleva a resultados beneficiosos tales como la reducción del riesgo a ciertos tipos de cáncer en animales de laboratorio. A pesar de que esto parece ser una buena noticia, es importante recordar que un químico que da beneficios en una forma puede también estar causando daño en otras. Por ejemplo, a pesar de que la exposición a diminutas cantidades de un contaminante puede aumentar la respuesta del sistema inmune en hombres adultos sanos, esta misma concentración puede causar daño a los niños, a mujeres embarazadas o a personas con su sistema inmune comprometido. Antes de decidir que la exposición a niveles bajos de un contaminante es una buena idea, necesitaríamos investigar los impactos potenciales de esta exposición sobre la salud, el crecimiento, la reproducción y el comportamiento de los individuos en sus varios estadios de vida.

¿Por qué es esto importante?

La manera más simple de hacer pruebas sobre la toxicidad de un químico es contar cuántos organismos sufren serios problemas de salud o mueren al ser expuestos a altas dosis. Sin embargo, estas medidas de toxicidad aguda no ayudan a los reguladores a determinar cual exposición diaria promedio de este contaminante puede ser considerada como relativamente segura sobre varios años de exposición. La toxicidad crónica es difícil de medir porque nuestros cuerpos responden a la exposición química de varias maneras. Para cada contaminante en cuestión es necesario investigar muchos efectos potenciales, respondiendo a preguntas tales como las siguientes:

  • ¿Cuáles son las probabilidades de que la exposición a largo plazo a niveles bajos de este contaminante pueda causar cáncer, asma u otra enfermedad?

  • ¿Daña esta sustancia a las células o al material genético?

  • ¿A qué concentraciones y sobre cual estadio de vida ocurren efectos que se pueden medir? ¿Cuál es la probabilidad de que ocurran defectos de nacimiento, tasas de crecimiento reducidas u otros impactos a los fetos o a los niños expuestos a dosis bajas de este contaminante?

  • ¿Existe alguna evidencia de la relación potencial entre exposiciones durante estadios tempranos del crecimiento e impactos en la salud más tarde en la vida?

  • ¿Qué tipo de pruebas de laboratorio se han llevado a cabo y hasta dónde corresponden las respuestas en organismos de laboratorio con las respuestas conocidas en los humanos?

  • ¿Exhibe esta sustancia algún efecto inesperado en dosis extremadamente bajas?

Siempre habrán incertidumbres científicas acerca de las toxicidades químicas.

Hace falta más investigación para clarificar las relaciones de causa y efecto entre la exposición a químicos y los efectos potenciales sobre la salud. Se han llevado a cabo muy pocos estudios en muchos contaminantes. En muchos casos, la evidencia científica es compleja, incompleta y plagada de incertidumbre. La continuación de los estudios científicos nos seguirá ayudando a entender mejor el juego complejo entre los organismos biológicos y los contaminantes químicos en los alimentos, en el agua potable y en el medio ambiente. Hace falta más investigación, pero esto siempre será el caso. Nunca vamos a entender por completo como cada uno de los incontables contaminantes a los que estamos expuestos puede afectar a la salud humana. Los reguladores deben fijar los estándares de salud pública basados en la evidencia científica disponible mientras a la vez decidir en las prioridades de financiamiento para las nuevas investigaciones científicas que estudien las áreas en donde existe el mayor potencial de riesgo y sobre las cuales nuestro conocimiento es más incierto.

Invocando al Principio Precaucionario

El Principio Precaucionario provee protección frente a la certeza científica.

Usted puede haber oído sobre el Principio Precaucionario, una estrategia desarrollada en Europa para proteger a la salud humana y al medio ambiente como respuesta a las muchas preguntas sin respuesta (y que no se pueden responder) relacionadas a la salud ambiental y humana. El principio exige la implementación de medidas preventivas para proteger la calidad del medio ambiente y la salud pública a pesar de la incertidumbre científica. En vez de esperar a que las agencias gubernamentales fijen los estándares o las regulaciones por escrito, algunas municipalidades de los EE.UU., algunos estados y otras entidades están invocando al Principio Precaucionario para evitar la posibilidad de daños serios o irreversibles, aunque el conocimiento científico sea incompleto o no concluyente. Por ejemplo, en 1999, el Distrito Escolar Unificado de Los Ángeles invocó al Principio Precaucionario en su decisión de limitar el uso de pesticidas en las escuelas. En el 2003, San Francisco se convirtió en la primera ciudad de los EE.UU. en adoptar un Principio Precaucionario en una ordenanza, diciendo:

La falta de certeza científica absoluta sobre causas y efectos no será vista como una razón suficiente para que la Ciudad posponga la implementación de medidas económicamente efectivas para prevenir la degradación del medio ambiente o para proteger la salud de sus ciudadanos en los casos donde exista la amenaza de daños potenciales serios o irreversibles a las personas o a la naturaleza. Cualquier deficiencia descubierta en los datos científicos durante el examen de las alternativas proveerá una guía para las investigaciones futuras, pero no preverá que la Ciudad tome acciones protectoras. A medida que se haga disponible nueva información científica, la Ciudad revisará sus decisiones y hará ajustes cuando éstos sean justificados.

El principio Precaucionario no afecta a los temas científicos relacionados con la medición de la toxicidad crónica o aguda. Al contrario, establece la idea de que las acciones de protección pueden y deben ser tomadas antes de tener prueba definitiva del daño potencial que el uso de cualquier químico que se sospeche pueda tener impactos tóxicos sobre la salud de los humanos o del medio ambiente.

Nancy Trautmann, M.S., es directora del Programa de Indagación Ambiental (Environmental Inquire) de la Universidad de Cornell (http://ei.cornell.edu), el cual tiene como foco el enriquecimiento de la ciencia a nivel secundario a través de la ayuda a los estudiantes y a los educadores en el diseño y llevado a cabo de proyectos de investigación en ciencias ambientales. Ella es el autor líder de la serie Cornell Science Inquire, publicada por la Asociación Nacional de Educadores en Ciencias. Uno de los títulos en la serie, Midiendo el Riesgo Tóxico, provee direcciones sobre cómo medir la toxicidad química utilizando protocolos de bioevaluación similares a los usados por los científicos profesionales. Trautmann recibió en 1980 su Master en Ciencias de la Universidad de Cornell y actualmente es candidato al doctorado en la misma universidad.
http://www.dnr.cornell.edu/cals/dnr/people/academic-staff.cfm

La Dosis Hace al Veneno ¿Cierto o No?

Estas referencias están en inglés. Las referencias no han sido traducidas al español dado que la mayoría de los artículos citan fuentes en el idioma inglés.

  • » Goldstein, I.F., and M. Goldstein. 2002. How Much Risk? A Guide to Understanding Environmental Health Hazards. New York: Oxford University Press.
  • » Klaassen, C.D., and J.B. Watkins, III, eds. 2003. Casarett and Doull’s Essentials of Toxicology. New York: McGraw-Hill Professional Publishing.
  • » Klaassen, C.D., ed. 2001. Casarett and Doull’s Toxicology: The Basic Science of Poisons, 6th ed. New York: McGraw-Hill.
  • » Ottoboni, M.A. 1997. The Dose Makes the Poison: A Plain-Language Guide to Toxicology, 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, Inc.

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