Introduccion a la toxicologia

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Introducción a la Toxicología
Anabel G. Tatis R. M.Sc.
Biotecnología - ULatina
Etimología : “Ciencia que estudia los venenos”
Definición actual de Toxicología
Ciencia que estudia las sustancias químicas y los agentes físicos en cuanto son capaces de producir alteraciones patológicas a los seres vivos, a la par que estudia los mecanismos de producción de tales alteraciones y los medios para contrarrestarlas, así como los procedimientos para detectar, identificar y determinar tales agentes y valorar su grado de toxicidad.
TOXICOLOGÍA
Toxicología
Química
Biología
Fisiología
Farmacología
Patología
Medicina General
Ciencias Básicas
Disciplinas o especialidades de la toxicología
	La toxicología ambiental, que estudia las sustancias químicas que contaminan los alimentos, el agua, el suelo o la atmósfera. Estudia la forma en que las diferentes plantas, animales y seres humanos son afectados por la exposición a las sustancias tóxicas.
	La toxicología ocupacional (industrial), que analiza los efectos en la salud que tiene la exposición a las sustancias químicas en el lugar de trabajo. 
	La toxicología reglamentaria, que reúne y evalúa información toxicológica existente para establecer normas de exposición "sin riesgos" sobre la base de las concentraciones. 
	La toxicología de los alimentos, que aborda el abastecimiento al consumidor de alimentos seguros y comestibles.
	La toxicología clínica, que analiza enfermedades y afecciones relacionadas con la exposición a sustancias tóxicas a corto y a largo plazo.
Disciplinas o especialidades de la toxicología
 La toxicología descriptiva, que gira en torno a la recolección de información toxicológica derivada de la experimentación en animales. Estos experimentos se usan para establecer la cantidad de una sustancia química que puede producir una enfermedad o la muerte. 
 La toxicología mecanicista, que realiza observaciones sobre la manera en que las sustancias tóxicas producen sus efectos. 
	La toxicología forense, que se emplea para ayudar al establecimiento de relaciones causa-efecto entre la exposición a un medicamento o a una sustancia química y los efectos tóxicos o mortales que causa esa exposición.
	La toxicología analítica, que identifica la sustancia tóxica a través del análisis de los líquidos corporales, el contenido estomacal, los excrementos o la piel.
Papiro de Ebers (año 1500 a de C)
 
 Primera referencia escrita sobre venenos tan conocidos como la cicuta, el opio, metales como el plomo, cobre, antimonio y alcaloides como la belladona y la digital.
Prehistoria: Existía la Toxicología en cuanto que los hombres usaban venenos de plantas y animales para la caza, la guerra, el asesinato.
Antecedentes históricos
Grecia antigua: los venenos eran un modo de ejecución del estado (la cicuta de Sócrates, 399 a.C.)
Teofrasto, 370-286 AC (discípulo de Aristóteles):Descripción de plantas venenosas.
Antecedentes históricos
Hipócrates (400 a.C.)
	Veneno de las serpientes, intoxicaciones por metales y otras enfermedades asociadas con determinadas actividades profesionales
Mitridates, Rey de Ponto (132 –136 a.C.): Tomaba mezclas de antídotos. Desarrollo el primer antídoto: mitridatum.
Dioscórides, 40-80 d.C.: agrupó venenos y antídotos según su origen vegetal, animal y mineral.
Antecedentes históricos
EDAD MEDIA
El progreso es mínimo, se destacan los escritos de venenos de Maimónides y Pietro D’abano. 
Maimónides
1135-1204 
EL RENACIMIENTO
Paracelso
1493-1541 
Introducción de productos como tabaco, coca, curare y mescal. 
Etapa de la primera ampliación de los tóxicos de origen natural.
Antecedentes históricos
Paracelsus (1493-1541)
¿Hay algo que no sea veneno?
Todo es veneno y no hay nada que no lo sea.
Solamente la dosis determina que una cosa
sea o no veneno: Dosis sola facit venenum.
Theophrastus Bombastus von Hohenheim
Antecedentes históricos
Antecedentes históricos
Plinio (23 a 70 D.C.)
Primero en sugerir la utilización de máscaras 
protectoras durante exposiciones ocupacionales
Georgius Agrícola (1494-1555)
Describió enfermedades asociadas con la minería y la metalurgia, sugiriendo métodos de prevención, incluso la ventilación de las minas.
Antecedentes históricos
Bernardino Ramazzini (1633-1714)
Ha sido llamado padre de la medicina ocupacional.
Discutió muchas enfermedades a nivel ocupacional en mineros, pintores y otros. 
Las dos obras más antiguas sobre la acción de los tóxicos en el ambiente:
“De morbis artificium diatriba“
Del italiano Ramazzini (1700)
“De los daños que pueden ocasionar a la salud pública la tolerancia de algunas manufacturas dentro de los pueblos”
Del sevillano Ximenez de Lorite (1790)
 James Marsh, 1836
Descubrió un método de determinación del arsénico.
Mathieu Bonaventure Orfila, 1815
Publicó el primer libro dedicado a la toxicología.
Antecedentes históricos
Antecedentes históricos
La toxicología moderna, como hoy se entiende, comenzó hacia 1850 con la explosión de la ciencia, el desarrollo de anestésicos, desinfectantes y otras sustancias químicas y se ha desarrollado de manera exponencial en los últimos 30-50 años.
	Personaje 	Fecha 	Aportación 
	Gula 	4500 AC 	Primera deidad asociada con los envenenamientos 
	Shen Nung 	2000 AC 	Emperador chino, experimentó con venenos y antídotos vegetales. 
	Papiro de Ebers 	1500 AC 	Proporciona las descripciones más antiguas de los venenos. 
	Homero 	850 AC 	Describe como Ulises envenenaba sus flechas con venenos de serpientes. 
	Aristóteles 	384-322 AC 	Describe la preparación y uso de las flechas envenenadas. 
	Teofrastro 	370-286 AC 	En su historia Plantarum se refiere a las plantas venenosas. 
	Hipócrates 	460-370 AC 	Escribió de las serpientes e intoxicación por metales 
	Sócrates 	470-399 AC 	Ejecutado con envenenamiento con cicuta. 
	Mitridates 	132-63 AC 	Desarrolló uno de los primeros antídotos universales: mitridatum. 
	Cleopatra 	69-30 AC 	Suicidio con veneno de áspid. 
	Dioscórides 	40-80 	En su materia médica, primera clasificación de los venenos en animales, vegetales y minerales. 
	Galeno 	129-200 	Teriaca contra mordeduras, picaduras y venenos. 
	Maimonides 	1135-1204 	Tratado acerca de venenos y antídotos. 
	Paracelso 	1493-1541 	Introduce el concepto de dosis en toxicología (dosis sola facit venenum) 
	Catalina de Medicis 	1500?s 	Introduce en Francia técnicas italianas de envenenamiento. 
	H. Spara 	Ejecutada en 1659 	Enseña a las mujeres como envenenar a sus maridos. 
	Bernardino Ramazzini 	1633-1714 	Considerado como el padre de la Toxicología Laboral. 
	P. Physick 	1768-1837 	Utilidad de lavado gástrico para eliminar venenos. 
	M. Bertrand 	1813 	Demuestra eficacia del carbón en la ingestión del arsénico. 
	PF. Touery 	1831 	Eficacia del carbón activado contra la estricnina. 
	Orfila 	1787-1853 	Introduce el método experimental en toxicología. 
	RA. Peters 	Siglo XX 	Introdujo los conceptos de “lesión bioquímica” y “síntesis letal” 
Gases como el gas lacrimógeno, el gas cloro y fosgeno (irritantes de los pulmones), y el gas mostaza (que produce graves quemaduras) se utilizaron por primera vez en la 1a Guerra Mundial (1914-1918).
"Guerra química y biológica", Enciclopedia Encarta® 98 
2a Guerra Mundial
(1939-1945)
Se agravan los casos de contaminación, cuando el mundo aumentó el consumo de energía, la extracción, producción y uso de diversas sustancias 
químicas.
Varios episodios dramáticos en el mundo impulsan la legislación ambiental 
 Estados Unidos, 1952
 Centro de lucha contra las intoxicaciones.
Fornier y Ministerio de Educación Nacional Francés, 1968 
 Reconocen la necesidad de enseñar Toxicología 
 en Medicina.
“Smog” de 
Londres
1952
 4076
 defunciones
Grandes “incidentes tóxicos”
Japón
1955
Enfermedad 
de Itai-Itai 
200 casos graves
Turquía
Hexaclorobenceno
en semillas
3,000 casos
Grandes “incidentes tóxicos”
Bahía de Minamata, Japón
1956
Contaminación con 
Metilmercurio 
200 casos graves
www.corbis.com/MichaelS. Yamashita 
Década 60 
Paquistán y Guatemala contaminación por descargas de aguas residuales industriales. 
 
Envenenamiento por consumo de pan contaminado con mercurio en Pakistán e Irak.
Más incidentes tóxicos…
1961
Alemania y otros países europeos. 10000 niños nacidos con focomelias (malformaciones en las extremidades) por el uso de talidomida (hipnótico y tranquilizante) por gestantes (entre las semanas 3 a 6).
Introducción en la legislación de estudios teratológicos de los medicamentos en animales.
“La Primavera Silenciosa” 
Raquel Carson, 1962
Primer libro que llama la atención sobre los graves problemas ambientales que el uso indiscriminado de las sustancias químicas (los plaguicidas) podría causar a largo plazo. 
1976
Fuga de Dioxina (TCCD) en Seveso, Italia.
> 200 casos con cloracné, abortos espontáneos y contaminación del suelo. * 730 evacuados *
1970-80
Costa Rica 
1500 trabajadores bananeros afectados de infertilidad tras utilizar un nematocida (DBCP)
Más incidentes tóxicos…
Fuga de Isocianato de metilo
1986. Accidente nuclear en Chernobyl, Rusia. Libera Cesio 137 por Europa y Asia Central.
Accidentes tóxicos
1989. Derrame de petróleo por Exxon Valdés en Alaska.
Colombia, 1992
Méjico, 1994
1999
Tauccamarca, Perú
24 niños muertos
Parathion?
Septiembre, 2002
Las Tablas, Panamá
Julio, 2002
Culebras Venenosas de Panamá
2003
Divisa, Panamá
Desastres Químicos
DEFINICIONES DE INTERES EN TOXICOLOGIA 
Anabel Tatis R., M.Sc.
Ecotoxicóloga
TOXICOLOGÍA
ESTUDIO DE LA NATURALEZA, MECANISMOS Y CUANTIFICACIÓN DE LOS EFECTOS NOCIVOS PRODUCIDOS EN LOS ORGANISMOS VIVOS DEBIDO A LA EXPOSICIÓN A AGENTES QUÍMICOS Y FÍSICOS.
TÓXICO
Cualquier sustancia capaz de producir un efecto nocivo en un organismo vivo, desde el daño de sus funciones hasta la muerte.
Sustancia tóxica
Sustancia que causa lesión a organismos vivos como resultado de interacciones fisicoquímicas.
XENOBIÓTICO
Compuestos extraños o exógenos a un organismo o medio en particular. 
para vivir, formando asentamientos, del cual obtienen los elementos necesarios para satisfacer sus necesidades espirituales y físicas, y en el cual arrojan sus productos de desecho.
Ambiente
Es un sistema
complejo y sensible 
en el cual se instalan
los seres humanos
El ambiente está divido en cuatro (4) compartimientos:
Litósfera: corteza
Hidrósfera: agua
Atmósfera: aire
Biosfera: seres vivos
La hidrosfera y la atmósfera 
tienen una movilidad característica.
Contaminante 
Todo elemento, compuesto, sustancia, derivado químico o biológico, energía, radiación, vibración, ruido o una combinación de ellos, cuya presencia en el ambiente, en ciertos niveles, concentraciones o períodos pueda constituir un riesgo para la salud y la calidad de vida de la población, la preservación de la naturaleza o la conservación del patrimonio ambiental.
Es cualquier sustancia química que está presente en el medio o entran a él como resultado de la actividad humana o está presente en una concentración más altas que lo normal.
Químico Ambiental 
Las formas de materia que 
exceden las concentraciones
naturales en un momento y 
sistema dados y causan
efectos adversos en él.
Contaminante tóxico
agua
Toxicidad
Capacidad inherente del agente tóxico de producir un efecto nocivo sobre los organismos vivos.
Se requiere la interacción de 3 elementos:
 Agente tóxico
 Sistema biológico
 Medio de contacto
Factores que modifican la 
toxicidad de los agentes químicos
Factores propios del agente
Factores propios del medio ambiente
Factores propios del individuo
Factores propios del agente 
químico
Propiedades fisicoquímicas
Solubilidad
Presión de vapor
Constante de ionización
Estabilidad
Vías de administración, velocidad de ésta y vehículo utilizado
Dosis y/o Concentración
Factores propios del 
individuo
 ♪ Absorción, distribución, metabolismo, eliminación
♪ Reactividad de los receptores
♪ Factores genéticos
♪ Estado nutricional ♪ Estado de salud
♪ Sexo ♪ Edad 
♪ Personalidad	 ♪ Raza
Factores propios del 
medio ambiente
 Temperatura ambiental
 Humedad
 Hora del día
 Estación del año
 Incidencia solar
 Administración simultánea de otros 
 agentes químicos
DAÑO
DETERIORO O ALTERACIÓN DE LAS FUNCIONES FISIOLÓGICAS, BIOQUÍMICAS O HISTOLÓGICAS DE UNA CÉLULA, TEJIDO U ÓRGANO.
EXPOSICIÓN
MEDIDA DE CONTACTO ENTRE LA SUSTANCIA Y LA SUPERFICIE EXTERNA DEL ORGANISMO.
EFECTO TÓXICO
PROPIEDADES FÍSICOQUÍMICAS DE LA SUSTANCIA
Solubilidad
Presión de vapor
Pka
Coeficiente de partición
Tamaño, etc.
RUTA DE EXPOSICIÓN
Vía de administración
Dosis
Vehículo
FACTORES BIOLÓGICOS
Absorción, distribución, biotransformación, excreción
Edad, peso, sexo, estado de salud, etc.
FACTORES
AMBIENTALES
Temperatura
Humedad
Presión
Además,
Parenteral
Mucosas (ocular, vaginal…)
El peligro no está necesariamente relacionado a la toxicidad, es más bien un producto de la exposición y de la toxicidad. 
PELIGRO Y RIESGO
Peligro: es el potencial de causar daño, y
Riesgo: es la probabilidad de que se cause daño
RIESGO VS. PELIGRO...
PELIGRO
Cualquier cosa/situación que tenga la capacidad o potencial de causar daño. 
El peligro asociado con una sustancia tóxica depende de su toxicidad y del potencial de exposición a la sustancia. 
La probabilidad de exposición a la sustancia es un factor de riesgo.
RIESGO
No debe confundirse con "peligro". 
Se aplica de manera más correcta a la frecuencia pronosticada o real de la ocurrencia de un efecto adverso de una sustancia química u otro peligro.
SEGURIDAD
Probabilidad de que no se produzca daño en el uso de una sustancia en condiciones específicas.
SUSTANCIA PELIGROSA
 Cualquier material que amenaza la salud humana y/o el medio ambiente.
 Están presentes en el aire, agua, suelo, o alimento.
Provienen de fuentes naturales y artificiales .
Pueden ingresar al ambiente por escapes accidentales o de rutina.
Pueden viajar por una gran variedad de rutas hasta llegar al medio ambiente.
DESECHO
Cualquier elemento que pueda descartarse o disponerse deliberadamente bajo la suposición de que no será usado después por el usuario primario, ó 
Cualquier sustancia o artículo que requiera ser dispuesto por estar roto, gastado, contaminado o deteriorado. 
RESIDUO
Cualquier sustancia que constituya un material residual o un efluente u otra sustancia excedente indeseable, como resultado de la aplicación de cualquier proceso.
DESECHO/RESIDUO PELIGROSO
Subproducto de la sociedad, que puede poner en potencial peligro a la salud humana o al ambiente cuando se maneja de manera inadecuada. 
Tiene al menos una de estas cuatro características:
 corrosivo, 
 reactivo, 
 tóxico ó 
 ignitivo; 
…o aparece en listas especiales de la EPA.
Toxicocinética es lo que el organismo le hace al tóxico
Toxicodinámica es lo que el tóxico le hace al organismo
INTOXICACIÓN
Conjunto de efectos nocivos producidos por un agente químico o físico.
CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE EXPOSICIÓN
Aguda
Exposición a un agente durante un período 
corto de tiempo (≤ 24 horas).
 Única
 Repetida
Fuente: Según Terminología controlada INTOX/IPCS
Crónica
Exposición contínua o repetida por tiempo prolongado.
PUNTOS FINALES, DOSIS Y CONCENTRACION
Toxicidad 	 Punto final o producto particular
Dosis Cantidad exacta de sustancia administrada a un organismo en tiempo y condiciones determinadas
Concentración Dosificación en un medio o substrato circundante
Relación Dosis-Respuesta
Describe la relación cuantitativa entre la cantidad de sustancia a la cual se expone un determinado grupo de organismos y la respuesta tóxica.
?
< DL50 
> Toxicidad
Una DL50 determinada 
experimentalmente,no es, una 
descripción absoluta de la 
toxicidad del compuesto en 
todos los individuos. 
Ésta evalúa la capacidad inherente del compuesto de producir un daño, pero no refleja la habilidad de la víctima para responder de una manera u otra a la predecida.
CLASIFICACIÓN DE LOS 
AGENTES TÓXICOS 
Según estado físico
Sólido
Líquido
Gaseoso
Según su peligrosidad
Toxinas
 
Tóxicos
Según su efecto
 Carcinógeno
 Mutagénico
 Teratogénico
Según la fuente /origen
Clasificación del uso/función
Según terminología controlada INTOX/IPCS
Medicamentos de uso humano
Medicamentos de 
uso veterinario
Clasificación del uso/función
Según terminología controlada INTOX/IPCS
Productos de uso 
doméstico o general
Productos de uso industrial (no doméstico)
Clasificación del uso/función
Según terminología controlada INTOX/IPCS
Productos cosméticos/
Higiene personal
Plaguicidas
Productos hortícolas/de jardín no- plaguicidas
Clasificación del uso/función
Según terminología controlada INTOX/IPCS
Sustancia de abuso
Alimentos/Bebidas
Productos de guerra/
Antimotines
Según el órgano blanco que afectan
Hepatotóxico (hígado)
Nefrotóxico (riñón)
 Cardiotóxico (corazón)
Neurotóxico (sistema nervioso)
Grupo químico
amina aromática,
hidrocarburo,
halogenado,
Potencial de toxicidad
extremadamente tóxico,
moderadamente tóxico,
ligeramente tóxico.
Otras clasificaciones...
La OMS ha recomendado, sujeta a actualizaciones periódicas, una clasificación según su toxicidad.
Esta clasificación se basa en la dosis letal media (DL50) aguda, por vía oral o dérmica de las ratas.
	CATEGORÍA	LD 50 AGUDA (RATAS) MG/KG.				
	Tóxico
 	ORAL		DERMAL		COLOR
		sólido	líquido	sólido	líquido	etiqueta
	1A Extremadamente	< 5	>20	>10	>40	ROJA
	1B Altamente	< 5	>20	>10	>40	ROJA
	2 Moderadamente	>50 	>200 	>100	>400	AMARILLO
	3 Ligeramente	>500	>2000	>1000	>4000	AZUL
	4 Precaución					VERDE
CLASIFICACION TOXICOLOGICA PARA LOS PLAGUICIDAS
Proceso/Origen del contaminante:
 Contaminante Natural
 Contaminante Antropogénico
Según el tipo de contaminación que producen
Tipo de contaminante:
Biológicos
Físicos 
Químicos
Según el substrato que contaminan
(según el ambiente)
Contaminantes del Aire
Contaminantes del Agua
Contaminantes del Suelo
MUCHAS GRACIAS 
POR SU ATENCION!!!