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REVISTA CON-CIENCIA N°1/VOL. 1 (2013) 123-130
Contaminantes atmosféricos que ocasionan efectos genotóxicos y mutagénicos en la humanidad
HUANCA COPA, GABY PAMELA1
Riesgo de cáncer y mutación por contaminantes ambientales
Abstract
Advances in manufacturing technolo- gy and increasing the number of pollutants concentration, exceeding the allowable val- ues (100 mg/m3); thus causing changes in human bodies, and thus the development of cancer and mutations in humans. The in- crease in air pollution problems has been linked to lung function and increases in heart attacks. The overall air quality has im- proved over the last 20 years but urban ar- eas are still a concern.
Air pollution is the presence in the at- mosphere of substances (physical, chemical or biological) or combinations that may be harmful to health, safety or welfare of the population. Although it can occur by natu- ral causes, such as volcanic eruptions, for- est fires unprovoked or activity of some liv- ing things, but most of the current pollution
1 Estudiante de Química Farmacéutica (FCFB)
(the most consistent and damaging) is due to human activities, especially industrial processes and the burning of fossil fuels.
exhosto vehicular, mutágeno, tumorogénicos, mutacarcinógenos
KEY WORDS
vehicular exhauster, mutagenic, tumorigenic, mutacarcinógenos
La contaminación atmosférica es la presencia de sustancias en una can- tidad que implique molestias o riesgo para la salud de las personas y de los demás seres vivos, que puedan atacar a distintos materiales, reducir la visi- bilidad o producir olores desagradables. El nombre de la contaminación at- mosférica se aplica por lo general a las alteraciones que tienen efectos perni- ciosos en los seres vivos y los elementos materiales, y no a otras alteraciones inocuas. Los principales mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y calefacciones residenciales, que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros contaminantes.
La contaminación puede surgir a partir de ciertas manifestaciones de la naturaleza (fuentes naturales) o bien debido a los diferentes procesos pro- ductivos del hombre (fuentes antropogenicas) que conforman las actividades de la vida diaria. Las fuentes que generan contaminación de origen antropo- genico mas importantes son: industriales (frigoríficos, mataderos y curtiem- bre, actividad minera y petrolera), comerciales (envolturas y empaques), agrí- colas (agroquímicos), domiciliarias (envases, pañales, restos de jardinería) y fuentes móviles (gases de combustión de vehículos). Los humanos están ex- puestos a un amplio rango de mezclas ambientales complejas, liberados de fuentes industriales, mezclas presentes en el condensado del humo del ciga- rrillo, los componentes tóxicos de alimentos asados, emisiones vehiculares, residuos de petróleo, entre otras.
Las principales fuentes de contaminación del aire en las ciudades se atri- buyen a las que se consideran como fijas (la industria, los desechos domés- ticos, los agroquímicos, combustiones, entre otros) y las móviles, producidas por el parque automotor (vehículos de motor de gasolina o diesel). Los conta- minantes emitidos por ambas fuentes son sustancias inorgánicas como óxidos de azufre, nitrógeno, carbono y sustancias orgánicas adheridas a material par- ticulado suspendido (MPS) constituido por los aerosoles. (Quintero, 2009: 34)
Las partículas de polvo forman parte del material particulado respirable, que se encuentran mutacarcinógenos como los hidrocarburos policíclicos
aromáticos (HPA), entre ellos el Benzo(a) pireno (BP). Estas emisiones, ade- más de permanecer suspendidas en el aire, también afectan la mutagenici- dad en suelos y agua. Algunos de estos contaminantes atmosféricos, como los HPA, requieren activación metabólica del huésped a través de diferentes vías, que involucran varias enzimas (citocromo P450, epóxido hidrolasas) para pro- ducir especies electrofílicas altamente reactivas (metabolitos carcinogénicos definitivos) capaces de interactuar con macromoléculas celulares, particular- mente, ácidos nucleídos y proteínas, y ejercer, de esta manera, sus efectos tumorogénicos, carcinogénicos y mutagénicos.(Flowers- Geary, 1996:55-72)
El exhosto vehicular es considerado como un factor causante de enfermeda- des alérgicas asociadas con rinitis, asma, faringitis, además de varios desórde- nes en el sistema digestivo (Watanabe, 2003:97). Adicionalmente, la exposición ocupacional y medioambiental a HPA o sustancias que los contengan puede incrementar el riesgo de desarrollar cáncer en humanos (Bolognesi, 1999:187).
Los contaminantes del aire se clasifican en primarios y secundarios: los pri- marios son aquellos en los que una fuente emite directamente al ambiente, mientras que los secundarios se forman en el ambiente a través de reacciones químicas y fotoquímicas de los contaminantes primarios (Pereira, 2004:75).
En las áreas urbanas, el material particulado primario está conformado, principalmente, por carbón (hollín) que emite el transporte automotor; el material de los caminos sin asfaltar y el procedente de las operaciones de molienda de piedras, de construcción y de la metalurgia. El material particu- lado secundario se forma en la atmósfera con las partículas finas de los gases e incluye a los sulfatos, nitratos y al carbón (Environmental Protection Agen- cy, 2004:1).
Monóxido de Carbono (CO): Es un gas inodoro e incoloro. Cuando se lo in- hala, sus moléculas ingresan al torrente sanguíneo, donde inhiben la distribu- ción del oxígeno. En bajas concentraciones produce mareos, jaqueca y fatiga, mientras que en concentraciones mayores puede ser fatal. Se produce como consecuencia de la combustión incompleta de combustibles a base de carbo- no, tales como la gasolina, el petróleo y la leña, de productos naturales y sin- téticos, como por ejemplo el humo de cigarrillos (Mercado, 2001:341-411).
y en la elaboración de bienes de consumo. Cuando son liberados a la atmós- fera, ascienden hasta la estratosfera. Una vez allí, los CFC producen reacciones químicas que dan lugar a la reducción de la capa de ozono que protege la superficie de la Tierra de los rayos solares (Mercado, 2001:341-411).
Son compuestos químicos que afectan la salud y el medio ambiente. Pue- den causar cáncer, malformaciones congénitas, trastornos del sistema nervio- so y hasta la muerte. Las emisiones de HAP provienen de fuentes tales como fábricas de productos químicos, productos para limpieza en seco, imprentas y vehículos (automóviles, camiones, autobuses y aviones) (Pereira, 2004:75-83).
Los contaminantes externos como el dióxido de azufre, ozono, óxido ní- trico, monóxido de carbono y los compuestos orgánicos volátiles, provienen, sobre todo, de las emisiones de automotores y centrales eléctricas, de la que- ma al aire libre de desechos sólidos, del sector de la construcción y activida- des relacionadas (Pereira, 2004:75).
La exposición ocupacional y medioambiental a HPA o sustancias que los contengan puede incrementar el riesgo de desarrollar cáncer en humanos. El benceno es uno de los químicos que más contaminan el ambiente. Es usa- do como materia prima en la síntesis de varios compuestos y es esencial en la gasolina, también se asocia con desarrollo de leucemia en humanos y sus metabolitos inducen daño en el ADN de células humanas y de ratón (Mars- ton, 2001:1077).
La contaminación ambiental ha surgido con la historia de la humanidad, desde el momento en el que el hombre utiliza el fuego como elemento para su subsistencia. Esto ocasiona la producción de sustancias derivadas de la combustión de compuestos orgánicos. A finales del siglo XIX, con el inicio de la primera Revolución Industrial, se establece que el uso generalizado del carbón como combustible y la inducción de varios procesos químicos, pro- ducen emisiones de gases sulfurosos y humos negros, lo que incrementa los problemas de salud (CEPIS, 2002:2).
La relación entre exposición a agentes químicos y cáncer se inicia con una observación efectuada por el médico británico Percival Pott en Londres en 1775, quien describió una incidencia elevada de cáncer en los genitales, epi- telioma de escroto, entre los deshollinadores de cierta edad, que práctica- mente no se daba en otros pacientes que acudían a su consulta.
Dedujo que, tras años y años de exposición al hollín, algunos trabajado- res acababan por desarrollar este peculiar y poco común tipo de tumor ma- ligno (Koss, 1999:41).
Durante la primera guerra mundial surge en Londres la palabra “smog”, que está formada por la contracción de “fog” (niebla) y “smoke” (humo), que hoy se utiliza en la mayor parte de los países industrializados para designar a cualquier zona sometida a un problema de contaminación atmosférica y que, con el tiempo, se instaura en aquellas ciudades con un aumento masivo en el uso de automóviles.
La hipótesis de que los mutágenos presentes en el ambiente son respon- sables de las mutaciones que explican el desarrollo del cáncer, soportada por un gran número de estudios epidemiológicos observacionales y experimenta- les, y el hecho de que pocos cánceres son hereditarios, es decir, transmitidos por mutaciones en genes de células germinales, apoyaría la hipótesis de que la mayoría de los cánceres se deben a factores ambientales (Minamoto, 1999:20).
Las mutaciones que ocurren en el material genético de una célula, pasan a las células hijas. Dichas mutaciones se acumulan y cuando estas alteracio- nes comprometen genes que actúan porque regulan la proliferación celu-
lar (protooncogenes) y genes supresores tumorales, se favorece la formación de células cancerosas. Los protooncogenes son genes normales responsables de la codificación de proteínas nucleares, citoplasmáticas y de membrana, que intervienen en el mantenimiento del equilibrio de las funciones celula- res (Seoanez, 2002:7).
Otras mutaciones que contribuyen al desarrollo de neoplasias son las que alteran enzimas asociadas con el proceso de detoxificación de los mutágenos, tales como glutation -s-transferasa y algunas isoenzimas citocromo p450. Las alteraciones en proteínas involucradas en la reparación y replicación del ADN pueden contribuir a la carcinogénesis porque inducen inestabilidad genómi- ca (Hartwell, 1994:266). Es importante tener en cuenta que las mutaciones acumuladas en las células germinales incrementan la presencia de enferme- dades hereditarias, pero si éstas se acumulan en las células somáticas favore- cen la aparición del cáncer.
Los efectos de los compuestos orgánicos volátiles para la salud varían se- gún sus características y comprenden desde un alto grado de toxicidad hasta ausencia de efectos conocidos. Esos efectos dependerán de la naturaleza de cada uno de ellos y del grado y del período de exposición al mismo. Los con- taminantes tóxicos actúan como agentes ambientales no infecciosos que tie- nen variados efectos, desde la irritación hasta la muerte de las células y teji- dos, incluso, el organismo.
Se define como tóxico cualquier agente capaz de producir una respuesta adversa en un sistema biológico. Estos agentes pueden ser formas de energía como calor y radiaciones, toxinas y vegetales como algunos alcaloides o pro- ductos sintéticos (xenobióticos). Existe una clase particular que produce al- gún tipo de alteración en el material genético o en sus componentes asocia- dos, por lo que se les reconoce como agentes genotóxicos. Dentro de este término se incluyen los agentes que interaccionan tanto directa como indi- rectamente con el ADN, lo que provoca mutaciones y los que interfieren en algunos procesos enzimáticos de la reparación o en la génesis o polimeriza- ción del material proteico involucrado en la segregación cromosómica (Gon- zalez, 2004:23)
La exposición a largo plazo a estos agentes genotóxicos, puede producir lesiones del hígado, riñones y el sistema nervioso central, entre otros. La ex- posición a corto plazo puede generar irritación de los ojos y vías respiratorias, dolor de cabeza, mareo, trastornos visuales, fatiga pérdida de coordinación, reacciones alérgicas de la piel, náusea y trastornos de la memoria (Hengst- ler, 2007:5).
Otros compuestos orgánicos volátiles sufren reacciones químicas comple- jas en la atmósfera y pueden causar efectos indirectos, en particular en la for- mación de oxidantes fotoquímicos, como el ozono. Este fenómeno es cono- cido comúnmente como “smog de verano”.
Concentraciones altas de ozono en el suelo (troposférico), pueden dañar la vegetación y afectar la salud humana. Los miembros más vulnerables de la po- blación, niños y ancianos, pueden experimentar síntomas tales como afeccio- nes en ojos y garganta, así como serios problemas respiratorios (Valko, 2005:12).
De acuerdo con su efecto, los contaminantes tóxicos presentan diferen- tes clasificaciones:
Mutágenos. Sustancias que producen mutaciones en el material genético y alteran el control de la actividad celular, desde la pro- ducción de energía hasta su reproducción. Lo que conduce a un funcionamiento inadecuado de la célula. La alteración del material genético de una célula puede adoptar tres formas:
Cambio en la composición química del ADN: se considera una mutación porque incluye el cambio en la constitución de las di- ferentes bases químicas que componen los genes.
Alteración del ajuste físico del ADN: se considera un hecho clas- togénico (inductor de rupturas cromosómicas).
Adición o supresión de cromosomas: formación de una célula con aneuploidías (presencia de un número anormal de cromo- somas (CEPIS, 2002:4-5).
Carcinógenos. Son sustancias químicas que inducen cáncer, tam- bién llamado neoplasia o tumor (crecimiento anormal e incontrola- do de células). Todos los tipos de cáncer están relacionados con fac- tores ambientales que pueden estar asociados con el estilo de vida, la exposición industrial y ocupacional (Seoanez, 2002:8).
El cáncer presenta relación con los genes, tanto por cambios epige- néticos (alteración en la expresión de ciertos genes) como por cam- bios genéticos inducidos por mutaciones que pueden afectar a ge- nes como: protooncogenes (aquellos que inducen la aparición de cáncer) y genes oncosupresores (supresores de tumores).
Como resultado de la mutación, los genes expresan proteínas alte- radas que modifican la división celular y ocasionan una prolifera- ción excesiva o reducción en la muerte celular programada (apop- tosis) como ocurre en la mutación del gen supresor que sintetiza la proteína p53.
La carcinogénesis empieza con una primera etapa en la que un quí- mico (iniciador) ocasiona una alteración genética. La etapa siguien- te involucra una sustancia química promotora (carcinógeno que trabaja para aumentar la incidencia de cáncer después de que ha ocurrido la enfermedad). El desarrollo de cáncer requiere, expo- siciones repetidas por un periodo prolongado y los efectos pue- den ser reversibles cuando cesa la exposición. Algunos carcinóge- nos para humanos son: Asbesto, Benceno, Berilio, Cromo, Cloruro de Vinilo (Seoanez, 2002:8).
Teratógenos. Estos agentes que dañan directamente al feto en dosis que no afectan a la madre, son un tipo de sustancias tóxicas del de- sarrollo. Entre los efectos teratogénicos se pueden mencionar: ór- ganos o estructuras tisulares anormales, funcionamiento metabóli- co o químico deficiente y retardo mental.
Otros teratógenos químicos supuestos o conocidos incluyen la dio- xina, el mercurio orgánico, el arseniato de sodio y varias sustancias contenidas en el humo del cigarrillo (Seoanez, 2002:9).
La investigación sobre el efecto carcinogénico y/o mutagénico de mezclas complejas de contaminantes antropogénicos, no es tarea fácil. Los efectos so- bre la salud de los mutágenos presentes en mezclas complejas atmosféricas, dependen de las interacciones químicas generadas entre ellos, de sus carac- terísticas biológicas y químicas, de la especie animal, del sitio afectado, del nivel de expresión de las enzimas involucradas en la activación y detoxifica- ción de estos mutágenos, entre otros.
La exposición a contaminantes ambientales puede llevarse a cabo por va- rias vías: inhalación, ingestión o absorción dérmica, etc., que ubica a varios sectores de la población como blanco de alteraciones, causadas por la ex- posición crónica a estas fuentes contaminantes. El problema frecuente es la dificultad para identificar los componentes tóxicos en una mezcla comple- ja (efluentes, basura sólida, aire contaminado, suelo contaminado) y la poca disponibilidad de datos acerca del comportamiento genotóxico de las sus- tancias en una mezcla.