EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN

El interés de la epidemiología ambiental se enfoca directamente en la interacción entre la exposición a un agente ambiental y la reacción del organismo humano a esa exposición (Figura 1). En esta interfase, el rol del laboratorio es identificar y definir la pato-biología de la exposición y su relación con la enfermedad bajo consideración, ya que determinar epidemiológicamente si los problemas de salud son debidos a la contaminación ambiental es difícil o a veces prácticamente imposible, debido a los pobres datos de exposición. Idealmente, los datos de exposición deberían considerar lo siguiente:

•

Reflejar cuantitativamente la duración, frecuencia e intensidad de la exposición.

•

Identificar a las personas expuestas y conocer cuándo comienza su exposición, aún a exposiciones bajas (deberían ser indicadores sensibles).

•

Deberían identificar a los no expuestos como realmente sin exposición.

1.

Monitoreo ambiental

El monitoreo ambiental es la recolección sistemática de muestras representativas de aire, agua, alimentos o suelo para determinar la presencia y concentración de contaminantes específicos en esos medios.

Los niveles de concentraciones ambientales son los más comunes indicadores de exposición. Además, es bueno utilizarlos cuando se necesita hacer una evaluación rápida de alguna condición de peligro. La preparación de las muestras y su análisis es relativamente más fácil comparado con el proceso de las muestras de tejidos y líquidos humanos.

La dosis diaria depende de los siguientes factores:

•

Propiedades físico-químicas de los contaminantes.

•

La concentración de contaminantes en aire, agua, alimentos y suelo, a los que una persona está expuesta.

•

Condiciones ambientales (temperatura, velocidad del viento, pH, radiación, humedad y otros).

•

El porcentaje del tóxico que es absorbido por inhalación, ingestión o contacto dérmico (la suma de todas las posibles rutas de exposición).

Las mediciones ambientales proveen considerable información acerca de los niveles usualmente encontrados en diferentes medios. La EPA y agencias estatales ambientales de EUA tienen bases de datos con las concentraciones ambientales permisibles para una gran cantidad de sustancias. La OMS tiene valores recomendados para algunas sustancias seleccionadas.

Cuando se interpretan adecuadamente los resultados del monitoreo, se puede proteger la salud de las personas. El monitoreo ambiental siempre es importante para identificar y controlar la fuente de exposición.

• SUELO

• MODALIDADES

MONITOREO AMBIENTAL

MONITOREO MÉDICO

• DETERIORO MANIFIESTO DE LA SALUD • CONCENTRACIÓN EN EL TEJIDO BLANCO

MONITOREO BIOLÓGICO

• EFECTOS PRECOCES

• BIOINDICADORES DE EFECTOS

EFECTOS BIOLÓGICOS

• CARGA COSPORAL

• DOSIS ABSORBIDA

INDICADORES DE DOSIS INTERNA

FUENTE: ADAPTADO DE ELINDER, C.G. ET AL. BIOLOGICAL MONITORING OF TOXIC METALS. OVERVIEW. EN: CLARKSON. T.W. ET AL. (EDS.) BIOLOGICAL MONITORING OF TOXIC METALS. PLENUM PRESS, NEW YORK, USA, 1988.

MONITOREO DE EMISIONES

CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES

• AGUA

• FRECUENCIA

• ALIMENTOS

• AIRE

EXPOSICIÓN

• FUENTES

EMISIONES DE SUSTANCIAS

DIFERENTES TIPOS DE MONITOREO Y SUS RELACIONES CON EXPOSICIÓN, DOSIS Y EFECTOS

FIGURA 1

Los Cuadros 1 y 2 presentan las principales ventajas y limitaciones del monitoreo ambiental, las cuales deben tenerse presentes especialmente ante la necesidad urgente de investigar un brote.

Es posible tener errores de clasificación de los expuestos.

•

En el mejor de los casos, las muestras ambientales proveen información de naturaleza ecológica. Por ejemplo, el promedio de la concentración ambiental del agente a la cual una comunidad está expuesta en el área monitoreada.

•

Las muestras ambientales no proporcionan información sobre la exposición potencial individuo. Las personas pueden variar marcadamente en la cantidad del agente a la que están expuestas y la cantidad que absorben. Ejemplo: Para una exposición a un mismo compuesto, la cantidad que una persona absorbe a través de la piel, depende de su hidratación, temperatura, integridad de la piel, partes del cuerpo expuestas, edad, sexo y estado nutricional.

En un estudio epidemiológico ambiental, los errores de clasificación de los expuestos distorsionan la relación exposición-enfermedad.

Si el indicador de exposición es pobre, la capacidad para evaluar el verdadero riesgo, es deficiente. •

•

La inconsistencia en diferentes estudios de la relación exposición-enfermedad puede ser causa de errores de clasificación de exposición. En el diseño de estudios donde sólo existen dos niveles de clasificación (expuestos y no expuestos), el sesgo de clasificación se resuelve en la hipótesis nula.

En exposiciones continuas (por ejemplo plomo en el suelo de la casa), el error de la varianza en las variables de exposición puede ser más grande comparada con la verdadera varianza. •

•

Debido a errores en la medición (ejemplo, error en la colección y análisis de las muestras ambientales). La mayoría no recolecta suficientes muestras por sujeto, área de exposición o por puesto de trabajo.

Los niveles de contaminantes en suelo y polvo son especialmente difíciles de interpretar. •

Es difícil estimar cuanta tierra o polvo se respira, se tiene sobre la piel o se ingiere a través de los alimentos mal lavados.

Alternar resultados: investigar la relación entre las mediciones de los niveles en suelo y polvo, y los biomarcadores de exposición a esas concentraciones. Un ejemplo es usar el nivel de plomo en suelo como predictor del nivel de plomo en sangre. Esta predicción en los niños es diferente según el ambiente. Un nivel de plomo en suelo de 500 ppm, predijo un promedio de plomo en sangre de 11 mg/dl en niños en Idaho y Montana. Además, es necesario conocer si la reducción de los niveles de contaminantes en polvo y tierra, reduce la exposición.

Es más fácil interpretar los resultados en agua, alimentos y aire que en suelo; porque es posible predecir con buena precisión cuanto la gente respira, come, bebe o se baña durante un período determinado.

CUADRO 1

MONITOREO AMBIENTAL VENTAJAS E INDICACIONES

•

Permite evaluar fuentes emisoras

•

Permite verificar normas de emisiones

•

Permite verificar normas de calidad ambiental

•

Permite evaluar cinética ambiental de sustancias

•

Primer paso lógico de detección de un problema de salud ambiental

•

Permite verificar niveles ambientales de exposición

•

Permite elaborar mapas ambientales de riesgo

•

Permite adoptar medidas preventivas primarias al dar énfasis al monitoreo de procesos productivos y de emisiones

•

Instrumento básico de programas de vigilancia sanitaria ambiental

•

Apoyo a estudios epidemiológicos ecológicos

•

Medición de diversidad de parámetros (volumen de muestras)

•

Otorga perfil completo de concentraciones ambientales

•

Establece niveles, distribución y tendencias de sustancias en ambiente

•

Permite identificar precozmente agentes químicos nuevos

•

Fácil implementación

•

Permanente

•

Independiente de aceptación comunitaria

Fuente: G. Corey. Taller de Capacitación en Epidemiología Ambiental. 1990; ECO/OPS Metepec, México

CUADRO 2

LIMITACIONES DEL MONITOREO AMBIENTAL

Ø

Ø

Redes de monitoreo pueden no ser representativas de condiciones y situaciones de exposición:

•

Coberturas insuficientes

•

Mediciones infrecuentes

•

Mal ubicadas

Poco práctico para evaluar exposición total real. Se requieren cálculos complejos de dosis de exposición para cada medio contaminado que represente una posibilidad de exposición y luego integrarlas

.

Fuente: G. Corey. Taller de Capacitación en Epidemiología Ambiental. 1990; ECO/OPS Metepec, México

Para algunos tipos de exposición, el monitoreo personal refiere una mejor medición de los niveles de contaminantes en el ambiente inmediato de la persona.

2.

Monitoreo biológico y marcadores biológicos (biomarcadores) de exposición:

Los biomarcadores han incrementado su importancia en los estudios epidemiológicos al sustentar con más exactitud la estimación de la exposición (Cuadro 3).

Las técnicas de laboratorio y el monitoreo sensible que se han empezado a usar en lo que se ha dado en llamar epidemiología molecular o bioquímica, para detectar alteraciones en la estructura química o en la fisiología, pueden cuantitativa o cualitativamente complementar otras medidas de exposición. Esos eventos moleculares no sólo son marcadores de exposición, sino que también representan la fase intermedia de continuidad entre la exposición y la enfermedad.

2.1 Un biomarcador es la concentración detectable de un tóxico o su metabolito en tejidos o líquidos biológicos, indicando que las personas han estado expuestas a dicho tóxico.

Los datos del biomonitoreo representan más fielmente la dosis, que está más relacionada con los efectos adversos en la salud, que los datos del monitoreo ambiental. Valoran mejor la estimación de los efectos y el riesgo que sigue a la exposición de uno o varios compuestos. De primera intención, las mediciones del biomonitoreo pueden utilizarse para identificar exposiciones peligrosas antes que se manifiesten los efectos adversos.

Aunque existen diferencias entre los individuos (debidas a varios factores, tales como el metabolismo) con respecto a la acumulación de las sustancias y a la expresión de los biomarcadores, algunos grupos de la población monitoreados pueden ser utilizados para hacer inferencias de la exposición en toda la población.

2.2

Los biomarcadores han sido clasificados en marcadores de exposición, de susceptibilidad y de efecto (Figura 2 y Cuadro 3).

Un marcador biológico de exposición es una sustancia exógena, su metabolito o el producto de una interacción entre un agente xenobiótico y alguna célula blanco, que es medido dentro del organismo y puede correlacionarse con la exposición a un compuesto específico.

Un marcador biológico de efecto es la medición de una alteración en el organismo que puede ser bioquímica, fisiológica u de otro tipo que, dependiendo de su magnitud, puede ser reconocida como un potente deterioro a la salud o enfermedad. Estos marcadores indican la capacidad funcional del sistema o una alteración, que puede ser medida.

Un marcador biológico de susceptibilidad es un indicador de una limitación inherente o adquirida en la habilidad del organismo para responder a las exposiciones a una sustancia específica.

Ejemplos de biomarcadores se muestran en Cuadro 4.

CUADRO 3

MONITOREO BIOLÓGICO

DETERMINACIÓN DE

EN MEDIOS BIOLÓGICOS

SUSTANCIA

•SUSTANCIA ORIGINAL •METABOLITOS

ALTERACIONES INICIALES

MARCADORES DE ENFERMEDAD

•CELULARES

•FLUIDOS

•BIOQUÍMICAS •MOLECULARES

En este nivel influyen: •vida media •dosis circulante pico •dosis acumulativa

INDICADORES DE EXPOSICIÓN

DOSIS BIOLÓGICAMENTE EFECTIVA Y RESPUESTA BIOLÓGICAMENTE TEMPRANA

INDICADORES PRECLÍNICOS DE DAÑO (TAMIZAJE) (VIGILANCIA)

INDICADORES DE EFECTO

Fuente: G. Corey. Taller de Capacitación en Epidemiología Ambiental. 1990; ECO/OPS Metepec, México

•CÉLULAS •TEJIDOS

Secuencia de eventos desde la exposición hasta la enfermedad

DOSIS INTERNA

HUMANOS

CUADRO 4

EXPOSICIÓN

DOSIS

Reparación del DNA Replicación del DNA

Mutaciones en oncogenes, genes supresores de tumores, manifestaciones citogenéticas

RESPUESTA BIOLÓGICA

Tumor maligno

ENFERMEDAD

Fuente: P. Söderkvist, O. Axelson. On the use of molecular biology data in occupational and environmental epidemiology. Jour Occup and Env Medicine, Vol 37, Nº 1, January, 1995.

Proliferación celular Expansión celular

Mutación, amplificación de genes, trnslocación, supresión, inestabilidad genómica

FUNCIÓN/ ESTRUCTURA ALTERADAS

MARCADORES DE EFECTO

FACTORES DE SUSCEPTIBILIDAD

DNA y aductos en proteínas

EFECTIVA

BIOLÓGICAMENTE

Biotransformación

Metabolitos en fluidos corporales

DOSIS INTERNA

MARCADORES DE EXPOSICIÓN

RELACIONES DE MARCADORES BIOLÓGICOS CON EXPOSICIÓN Y ENFERMEDAD

FIGURA 2

EJEMPLOS DE INDICADORES BIOLÓGICOS

SUSTANCIA Anilina

INDICADOR Metahemoglobina en sangre p-Aminofenol en orina

Benceno

Fenol en orina Benceno en aire espirado Benceno en sangre

Cadmio

Cadmio en orina Cadmio en sangre beta-2-microglobulina en orina DDT en el suero

DDT

DDE en el suero DDA en orina DDT en tejido adiposo DDE en tejido adiposo Mercurio

Mercurio en orina Mercurio en sangre Mercurio en cabello Mercurio en saliva

Paratión

p-Nitrofenol en orina

Plaguicidas organofosforados y carbámicos

Actividad colinesterásica en sangre

Plomo

Plomo en sangre Plomo en orina delta-ALA en orina Coproporfirinas en orina Deshidratasa del delta-ALA eritrocitaria Zinc protoporfirinas en eritrocitos

Tolueno

Ácido hipúrico en orina Tolueno en sangre Tolueno en aire espirado

Fuente: G. Corey. Serie Vigilancia 1: Vigilancia en Epidemiología Ambiental. ECO/OPS, Metepec, México, 1989.

2.3

Los biomarcadores disponibles son buenas medidas de exposición:

−

−

Proveen información acerca de la cantidad absorbida de la sustancia química.

Dependiendo la sustancia, pueden determinar lo siguiente: •

Exposición reciente.

Ejemplo: niveles de cotinina (un metabolito de la nicotina) en orina. •

Carga corporal

Ejemplo: niveles de metales en hueso; niveles de PCBs en tejido adiposo •

Cantidad que interactúa con las células blanco Ejemplo: los niveles de carboxihemoglobina miden la cantidad de monóxido de carbono que interfiere con el transporte de oxígeno.

−

Confirman la exposición de una persona. Hay necesidad de ajustar la variabilidad en los niveles de actividad personal, el tiempo que se pasa en el área contaminada, hacer suposiciones acerca de la cantidad absorbida de la sustancia o la cantidad potencialmente absorbida a través de las diferentes rutas de exposición.

−

Son adecuados para relacionar directamente los efectos adversos a la salud. Ejemplo: intercambio de cromátidas hermanas en trabajadores expuestos a PCBs.

−

No es necesario hacer análisis de sensibilidad para estimar la exposición. Ejemplo: niveles séricos de plomo inorgánico.

El Cuadro 5 muestra las ventajas del monitoreo biológico.

2.4

Límitaciones de los biomarcadores (ver Cuadro 6):

−

La disponibilidad de muestras reales, métodos de análisis y marcadores consolidados, sólo existen para algunos compuestos. Ejemplo: muestras de plomo en sangre, muestras de orina para los niveles de cotinina (cotinina es un metabolito de la nicotina que se usa como un biomarcador de exposición al humo del tabaco).

−

Para medir algunos compuestos se puede requerir de métodos invasivos o procedimientos de laboratorio especializados. Ejemplo: Medir 2,3,7,8 dioxin-p-tetraclorobenceno (TCDD) o dioxina en muestras de sangre, requiere una alta determinación, análisis de espectrometría de masa o cromatografía de gases.

−

Si la exposición no es continua o si la sustancia es rápidamente eliminada por el cuerpo, los niveles de detección de los biomarcadores pueden no estar presentes al momento de la prueba. La vida media de las sustancias y sus metabolitos es variable y el conocer sus valores es útil para la indicación precisa de pesquisar el biomarcador más indicado. El Cuadro 7 da algunos ejemplos al respecto.

−

Aún cuando la sustancia es almacenada en el cuerpo y está presente a niveles detectables, la información acerca de la toxicocinética puede ser insuficiente para reconstruir la exposición original.

−

La conclusión acerca de la relación dosis-respuesta puede requerir de más información acerca de la toxicocinética y toxicodinámica que lo disponible.

−

Puede necesitarse explicar la variabilidad en las proporciones del metabolito atribuibles al consumo de drogas, ingesta de alimentos, edad y/o sexo.

−

Puede ser difícil identificar un incremento en la exposición a sustancias normalmente encontradas en tejidos o líquidos corporales. Ejemplo: zinc, cobre, selenio.

−

Puede ser costoso. Por ejemplo, el costo por muestra para análisis de TCDD es del equivalente de US$ 1,250.

CUADRO 5

MONITOREO BIOLÓGICO, VENTAJAS

•

Ayuda importante para estudios epidemiológicos en evaluación más precisa de la exposición

•

Refleja exposición total a través de todas las vías (dosis interna)

•

Evalúa exposición actual y pasada

•

Evalúa tendencias en la exposición

•

Refleja mejor el daño biológico

•

Indicadores biológicos se relacionan más directamente con los efectos adversos

•

Evalúa carga corporal de sustancias

•

Útil para apreciar evolución de tratamientos quelantes

•

Permite establecer límites biológicos de exposición (ltb), por tanto contribuyente a fijar niveles ambientales máximos permisibles

•

Útil como método de detección precoz de enfermedades (tamizaje, vigilancia)

•

En vigilancia epidemiológica: ◊

Permite apreciar si la exposición está en nivel seguro

◊

Permite verificar normas biológicas de exposición

◊

Ofrece mejor estimación del riesgo

Fuente: G. Corey. Taller de Capacitación en Epidemiología Ambiental. 1990; ECO/OPS Metepec, México

CUADRO 6

MONITOREO BIOLÓGICO, LIMITACIONES

•

Costoso y complejo, si es para vigilancia extensa y prolongada

•

Dificultades de aceptación por parte de comunidad

•

Persistencia variable de sustancias o efectos, lo que dificulta evaluar exposición reciente

•

Relativamente pocos indicadores biológicos desarrollados hasta el momento

Fuente: G. Corey. Taller de Capacitación en Epidemiología Ambiental. 1990; ECO/OPS Metepec, México

CUADRO 7

EJEMPLOS DE PERSISTENCIA

SUSTANCIA

MARCADOR

VIDA MEDIA

TRICLOROETILENO

TRICLOROETANOL SÉRICO

12 Horas

TRICLOROETILENO

AC. TRICLORO-ACÉTICO SÉRICO

4 Días

BENZO (α)PIRENO

ADUCTO

7 Días

B(α)P-DNA EN CÉLULAS BRONQUIALES

DIVERSOS

ICH EN LINFOCITOS

Meses

DIVERSOS

ABERRACIONES CROMOSÓMICAS

Años

EN LINFOCITOS

DIVERSOS

PCBs EN TEJIDO GRASO

Fuente: G. Corey. Taller de Capacitación en Epidemiología Ambiental. 1990; ECO/OPS, Metepec, México

Permanente