Texto Toxicologia De Alimentos

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS TOXICOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS Toxicología de Los Alimentos ISBN : 84-689-5987-1. Depósito Legal: SE-269-06 . Cítese como: "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ TOXICOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS COORDINADORAS: Prof. Ana Mª Cameán Fernández y Ana Mª Troncoso González AUTORES (orden alfabético): Ana Mª Cameán Fernández Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] Ana Gago Martínez Departamento de Química Analítica y Alimentaria, Facultad de Ciencias, Universidad de Vigo, Campus Universitario, 36200-Vigo [email protected] Mª del Carmen García Parrilla Área de Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla [email protected] Angeles Mencía Jos Gallego Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] Judith Maraver Mora Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] Mº Lourdes Morales Gómez Área de Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla [email protected] Mª Morales MillánFacultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. ÁreaTeresa de Química Analítica, C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] Isabel M. Moreno Navarro Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] Fätima Olea Serrano 2 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Dpt. Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia, Universidad de Granada (España) [email protected] Pagina webs: http:// disruptor.ugr.es Nicolás Olea Serrano Dpt. Radiología Facultad de Medicina, Universidad de Granada (España) [email protected] Pagina webs: http:// disruptor.ugr.es Silvia Pichardo Sánchez Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] Daniel Ramón Vidal Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC) y Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública, Bromatología, Toxicología y Medicina Legal de la Facultad de Farmacia de la Universitat de València e-mail: [email protected] Manuel Repetto Jiménez Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla [email protected] Ana Mª Troncoso González Área de Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla [email protected] 3 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ CONTENIDO CONTENIDO ................................................................................................................... 4 RESUMEN GENERAL ................................................................................................... 7 INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 7 CLASIFICACION DE LOS TOXICOS SEGUN SU FUENTE...................................... 8 1. SUSTANCIAS TÓXICAS NATURALES EN ALIMENTOS............................... 16 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................... 16 1.1. ALIMENTOS MARINOS....................................................................................... 16 1.2.- PRODUCTOS NATURALES VEGETALES ....................................................... 19 1.3. HONGOS SUPERIORES ....................................................................................... 32 1.4.- SUSTANCIAS ANTINUTRITIVAS..................................................................... 37 2. BIOTOXINAS MARINAS ........................................................................................ 44 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 44 2.1. INTOXICACIÓN PARALIZANTE (PSP) ............................................................. 44 2.2.- INTOXICACIÓN DIARREICA (DSP) ................................................................. 48 2.3.- INTOXICACIÓN AMNÉSICA (ASP) ................................................................. 52 3. TOXINAS DE CIANOFÍCEAS ................................................................................. 59 3.1. INTRODUCCIÓN A LAS CIANOFICEAS ........................................................... 59 3.2. CIANOBACTERIAS .............................................................................................. 59 3.3. CIANOTOXINAS ................................................................................................... 61 3.4. MICROCISTINAS EN EL MEDIO AMBIENTE .................................................. 62 3.5. DISTRIBUCIÓN DE LAS TOXINAS EN LAS RESERVAS DE AGUA DULCE ........................................................................................................................................ 62 3.6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FORMACIÓN DE LAS FLORACIONES ........................................................................................................................................ 65 3.7. EFECTIVIDAD DE DIVERSOS PROCEDIMIENTOS DE TRATAMIENTOS DE AGUA............................................................................................................................. 66 3.8. EFECTOS TÓXICOS ............................................................................................. 68 3.9. ACUMULACIÓN DE MICROCISTINAS EN ALIMENTOS .............................. 73 4. CONTAMINANTES BIOLÓGICOS ........................................................................ 78 4.1.- INTOXICACIONES Y TOXINFECCIONES ALIMENTARIAS ........................ 78 4 .2.- TOXINAS BACTERIANAS ................................................................................ 79 4.3- MICOTOXINAS ..................................................................................................... 90 5. CONTAMINANTES QUIMICOS ............................................................................. 97 5.1. CONTAMINANTES INORGANICOS. ................................................................. 97 5.2. CONTAMINANTES ORGANICOS .................................................................... 101 6. RESIDUOS DE MEDICAMENTOS DE USO VETERINARIO ............................ 115 ANTIBACTERIANOS................................................................................................. 122 ANTIHELMINTICOS ................................................................................................. 125 Anabolizantes ............................................................................................................... 128 4 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Otros Usos .................................................................................................................... 129 7. MIGRACIÓN DE CONSTITUYENTES DE MATERIALES EN CONTACTO CON LOS ALIMENTOS ...................................................................................................... 134 7.1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 134 7.2. CONSTITUYENTES DE LOS PLÁSTICOS ....................................................... 137 7.3. MIGRACIÓN ........................................................................................................ 139 8. DISRUPCIÓN HORMONAL. EXPOSICIÓN HUMANA ..................................... 141 RESUMEN ................................................................................................................... 141 8.1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 141 8.2. UNA FORMA ESPECIAL DE TOXICIDAD CRÓNICA: ESTROGENICIDAD ...................................................................................................................................... 143 8.3. EL SÍNDROME DIETILESTILBESTROL (DES) ............................................... 144 8.4. UN EFECTO A LARGO PLAZO: CRIPTORQUIDISMO .................................. 145 8.5. FITOESTROGENOS ............................................................................................ 146 8.6. AGENTES BOCIOGENOS Y ALIMENTACIÓN............................................... 149 8.7. DERIVADOS ORGANOCLORADOS ................................................................ 150 8.8. PRODUCTOS SINTÉTICOS DE MATERIALES PLÁSTICOS. MATERIALES EN CONTACTO CON ALIMENTOS. ....................................................................... 153 _Toc335346848 9. TÓXICOS DERIVADOS ......................................................................................... 159 RESUMEN ................................................................................................................... 159 9.1. COMPUESTOS PIRORGANICOS ...................................................................... 160 9.2. COMPUESTOS NO PIROLITICOS DERIVADOS DE AMINOACIDOS Y AZUCARES ................................................................................................................. 170 9.3. COMPUESTOS FORMADOS POR TRATAMIENTO ALCALINO ................. 171 9.4. COMPUESTOS PRODUCIDOS POR REACCIONES DE CONTAMINACION O DEGRADACION ......................................................................................................... 173 9.5 GRASAS Y ACEITES ALIMENTARIOS: ASPECTOS TOXICOLÓGICOS .... 178 INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 178 10. ADITIVOS ALIMENTARIOS .............................................................................. 205 10.1 CLASIFICACIÓN ................................................................................................ 206 10.2 EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ............................................................... 206 10.3 MANIFESTACIONES TÓXICAS DE LOS ADITIVOS ALIMENTARIOS ..... 208 10.4 EVALUACIÓN DE ALGUNOS ADITIVOS...................................................... 209 11. EVALUACIÓN DE LOS NUEVOS ALIMENTOS .............................................. 214 11.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 214 11.2. DEFINICIÓN Y CATEGORÍAS ........................................................................ 215 11.3. ASPECTOS CLAVE PARA LA EVALUACIÓN DE NUEVOS ALIMENTOS (NA) Y NUEVOS INGREDIENTES ALIMENTARIOS ............................................ 216 12. LOS ALIMENTOS TRANSGÉNICOS ................................................................. 227 RESUMEN ................................................................................................................... 227 12.1. ¿QUÉ SON LOS ALIMENTOS TRANSGÉNICOS? ........................................ 227 12.2. LOS DISTINTOS ALIMENTOS TRANSGÉNICOS ........................................ 228 5 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 12.3. ¿SON PELIGROSOS PARA LA SALUD DEL CONSUMIDOR? ................... 229 12.4. RIESGOS PARA EL MEDIO AMBIENTE ....................................................... 230 12.5. ¿UN NEGOCIO DE MULTINACIONALES? ................................................... 230 12.6. ¿QUÉ OPINA EL CONSUMIDOR? .................................................................. 231 CONCLUSIÓN ............................................................................................................ 231 13. ALERGIAS ALIMENTARIAS ............................................................................. 233 13.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 233 13.2 INMUNOLÓGICOS ................................................................. 235 13.3 MECANISMOS MANIFESTACIONES CLÍNICAS ..................................................................... 236 13. 4 NATURALEZA DE LOS ALERGENOS ALIMENTARIOS ............................ 237 13.5 HIPERSENSIBILIDAD RETARDADA ............................................................. 238 13.6 FACTORES DE RIESGO PARA EL DESARROLLO DE ALERGIAS ALIMENTARIAS ........................................................................................................ 240 13.7 DIAGNÓSTICO ................................................................................................... 240 13.8 TRATAMIENTO ................................................................................................. 240 13.9 ENVENENAMIENTO HISTAMÍNICO ............................................................. 241 14. ASPECTOS QUÍMICOS Y TOXICOLÓGICOS DE LA IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS ............................................................................................................... 242 14.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 242 14.2. ASPECTOS FÍSICOS DE LA IRRADIACIÓN ................................................. 243 14.3. ASPECTOS LEGALES DE LA IRRADIACIÓN DE LOS ALIMENTOS ....... 244 14.4. CAMBIOS QUÍMICOS DEBIDOS A LA IRRADIACIÓN .............................. 251 14.5. CONSIDERACIONES NUTRICIONALES ....................................................... 253 14.6. CONSIDERACIONES MICROBIOLÓGICAS ................................................. 255 14.7. CONSIDERACIONES TOXICOLÓGICAS DE LOS ALIMENTOS IRRADIADOS ............................................................................................................. 256 6 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ RESUMEN GENERAL INTRODUCCIÓN A lo largo de los últimos años una serie de sucesos relacionados con la seguridad alimentaria (dioxinas, hidrocarburos aromáticos policíclicos, etc,) han motivado quizás el interés por la toxicidad de los alimentos. La presencia creciente de contaminantes en éstos, el uso de aditivos alimentarios y consecuente fijación de sus máximas ingestas admisibles en la dieta, los problemas relacionados con las alergias alimentarias, etc. hacen que "un estudio sistemático de las sustancias tóxicas o potencialmente tóxicas de los alimentos, dependiendo de las condiciones de preparación, conservación y uso", un desarrollo en definitiva de la Toxicología Alimentaria, tenga una relevancia profunda en la actualidad. La TOXICOLOGIA ALIMENTARIA es la rama aplicada de la Toxicología dedicada al estudio de la naturaleza, las fuentes y la formación de sustancias tóxicas en los alimentos, así como sus efectos nocivos, los mecanismos y manifestaciones de estos efectos y la prevención de intoxicaciones mediante el establecimiento de los límites de seguridad de las sustancias (Concon, 1988). La Toxicología Alimentaria, consecuentemente, pretende conocer los factores y condiciones que definen la toxicidad, riesgo y seguridad de las sustancias que se encuentran en los alimentos, y la naturaleza de la respuesta del consumidor a las mismas. Por tanto, los conceptos de toxicidad (capacidad de producir un efecto tóxico), peligro (probabilidad de daño a humanos y/o animales) y seguridad (bajo las condiciones de uso) de las sustancias son relativas, dependen de una serie de factores exógenos y endógenos. Los factores endógenos surgen de la variabilidad bioquímica y fisiológica de los individuos su interacción el ambiente. En los factoresfuentes exógenos incluimos (idiosincrasia) la naturaleza ydede las sustancias con químicas, concentraciones, de exposición, presencia de otros compuestos (contaminantes), frecuencia y cantidades absorbidas y factores ambientales (Crono y Cosmotoxicología). En definitiva, los xenobióticos presentes en los alimentos tienen una dimensión toxicológica más compleja que los productos aislados, por las posibles interacciones con los propios nutrientes u otros constituyentes. 7 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ CLASIFICACION DE LOS TOXICOS SEGUN SU FUENTE De acuerdo con sus orígenes, los tóxicos alimentarios se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: 1) Constituyentes tóxicos naturales 2) Contaminantes biológicos y químicos 3) Aditivos alimentarios 4) Sustancias derivadas. Una clasificación más detallada tiene en cuenta el srcen de los tóxicos o cuestiones de interés en Toxicología Alimentaria, como las siguientes: 1. Los tóxicos naturales son productos srcinados en el metabolismo de animales, plantas o microorganismos que utilizamos como alimentos, o están presentes en ellos. Muchas de estas sustancias naturales son potentes tóxicos, con efectos adversos inmediatos, y que dan lugar a intoxicaciones severas, incluso fatales. Algunos poseen toxicidad retardada y el conocimiento de su presencia en el alimento y establecimiento del mismo como agente causal de la intoxicación resulta difícil. 2. La contaminación biológica de los alimentos por bacterias y microhongos han dado lugar a múltiples intoxicaciones y toxiinfecciones alimentarias. Otros microorganismos, del propio tracto gastrointestinal del huésped al actuar sobre los componentes de los alimentos, también dan lugar a metabolitos tóxicos (descarboxilación de aminoácidos, producción de nitrosaminas, etc.). 3. Los constituyentes inorgánicos del agua y suelo pueden de forma natural absorberse y acumularse en los alimentos (Se, Cd, Hg, nitratos) o contaminarlos artificialmente, como consecuencia de las diversas actividades industriales, agrícolas o tecnológicas, o bien por posibles migraciones del enlatado y empaquetado, o por el uso de utensilios en el cocinado, preparación y almacenamiento a corto plazo (Al, Pb, Sn). El incremento de la productividad agrícola y el desarrollo industrial han ocasionado una mayor presencia artificial de contaminantes orgánicos (plaguicidas, bifenilos policlorados, plastificantes) en los alimentos de consumo humano (moluscos, vegetales) o bien animal (piensos) que pueden pasar a su vez a la cadena alimentaria humana. 4. Los aditivos alimentarios, son agregados a diferencia de los contaminantes (presencia generalmente accidental) intencionadamente a los alimentos y bebidas, con el objeto de modificar sus caracteres organolépticos, facilitar o mejorar su proceso de elaboración y/o conservación. Aunque muchos de estos aditivos han sido usados durante largo tiempo y se consideran sustancias GRAS (generalmente reconocidas como seguras) las intoxicaciones crónicas que se han producido por la presencia en múltiples alimentos, los fenómenos de hipersensibilidad y riesgo de cancerogénesis, hacen que continuamente se estén investigando las posibles 8 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ acciones de estas sustancias, sus mecanismos de toxicidad y se revisen las IDAS de las mismas. 5. Los componentes de los alimentos pueden reaccionar con el concurso de agentes físicos (calor, luz) durante el cocinado, procesado y almacenamiento, y dar lugar a derivados más o menos tóxicos que los compuestos de partida, o de diferente toxicidad. La presencia de sustancias específicas puede tener efectos catalíticos (p. ej. ácidos y metales sobre las reacciones de hidrólisis u oxidación). También se producen tóxicos por la acción de microorganismos, suselenzimas (descarboxilasas, desaminases) sobre el propio alimento, inclusode en propio organismo humano (nitrato reductasas bacterianas del tracto gastrointestinal). Por ello incluimos en este apartado el riesgo tóxico por nitratos, nitritos y compuestos N- nitroso en la alimentación. Este esquema de clasificación es que se sigue en el presente módulo, estructurado en diferentes capítulos, abordando asimismo otras cuestiones de gran actualidad como: alergias alimentarias, nuevos alimentos, alimentos transgénicos, disrruptores endocrinos,... Los tóxicos naturales pueden estar presentes principalmente en pescados, moluscos, vegetales y hongos. Entre las intoxicaciones por consumo de pescado citaremos la debida al consumo de peces globo (fugu) en Japón, cuya toxina se concentra preferentemente en hígado y gónadas. Existen dos intoxicaciones de síntomas suaves, pero que se producen por consumo de pescados, muy habituales en nuestra dieta como son salmonetes y sardinas: 9 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ en la primera están implicados aproximadamente 10 especies de pescados que causan alucinaciones tras su ingesta, siendo la especie más frecuente los salmonetes; los síntomas que empiezan a las 10-90 minutos de la ingestión, incluyen: debilidad, incoordinación muscular, alucinaciones, parestesias y la víctima se recupera usualmente completamente en 2-24 horas. La segunda intoxicación se debe al consumo de peces clupeotóxicos (aproximadamente 20 especies), cuya característica es que son tóxicos esporádicamente, no pudiéndose predecir la intoxicación. La ciguatera es una intoxicación de que latitudes cálidas, de aguas tropicales, producida por unasLa 400 especiescaracterística de pescados viven en los sedimentos marinos y arrecifes. naturaleza de la toxina de los pescados escombrotóxicos (caballas, atunes, bonitos) no está bien definida; parece una mezcla de productos derivados (histamina, saurina, metabolitos de histidina) por la acción de bacterias, que aumentan cuando el pescado se mantiene a temperatura ambiente durante períodos prolongados El fitoplancton marino se ve frecuentemente afectado por la presencia de algas microscópicas, las cuales sirven de alimentación a especies tales como moluscos bivalvos (mejillones, almejas, vieiras, ostras, etc.) así como larvas de crustáceos y otras especies marinas. La proliferación masiva de algas es beneficiosa para la agricultura, sin embargo dicha proliferación puede tener también efectos negativos, causando importantes daños socioeconómicos, y sanitarios. Entre las contaminaciones más frecuentes de alimentos de srcen marino por proliferaciones de algas tóxicas y consecuentemente de humanos consumidores de los mismos se encuentran la intoxicación paralizante Paralythic Shellfish Poisoning (PSP), la intoxicación diarreica, Diarrhetic Shellfish Poisoning (DSP) y la amnésica, Amnesic Shellfish Poisoning (ASP). Existe un amplio grupo de sustancias endógenas en alimentos, derivadas de plantas superiores que podemos relacionar por sus grupos funcionales o su acción fisiopatológica. Algunas intoxicaciones precisan un consumo elevado de alimentos, por ejemplo, que contengan glucósidos cianogénicos o inhibidores de la colinesterasa. Otros principios activos, aunque se encuentran en concentraciones que no poseen una inmediata toxicidad aguda, su consumo continuado puede dar lugar a intoxicaciones crónicas, lo que hace esencial evaluar su significado para la salud humana y tomar medidas preventivas para minimizar riesgos, como es el caso por ejemplo de las metilxantinas. Otros tóxicos se encuentran en concentraciones suficientemente altas para que dioscorina la toxicidad manifieste aún con normal del alimento, como poro ejemplo, ense batatas (depresora SNC,consumo dando lugar a delirios y convulsiones) los latirógenos. Otro aspecto a tener en cuenta es la idiosincrasia individual, por ejemplo, individuos con déficit genético de glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa que consumen habas frescas o inhalan su polen y que padecen fabismo (área mediterránea) caracterizado por anemia hemolítica. Aunque los hongos superiores no se encuentran en alta proporción en la dieta diaria humana, presentan un gran riesgo tóxico si tenemos en cuenta la frecuencia de 10 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ intoxicaciones (incluso fatales) en relación con el número de personas expuestas. Existiendo sólo de 30-50 especies tóxicas, son responsables de aproximadamente el 70% de las intoxicaciones naturales, con efectos muy graves y letales (Food Research Institute, 1996). Las sustancias antinutritivas son compuestos capaces de producir un déficit nutricional, por interferir en la utilización y función de los nutrientes, pudiéndose clasificar en: A. Sustancias que interfieren en la digestión de proteínas, o en la absorción y utilización de aminoácidos y otros nutrientes. B. Sustancias que interfieren en la absorción y/o utilización metabólica de elementos minerales. C. Sustancias que inactivan o incrementan los requerimientos en vitaminas. Las cianobacterias o cianoficeas (algas verdes - azuladas) (blue-green algae) (BG) son una clase de protofitas pigmentadas que contienen alrededor de unos 150 géneros y unas 2000 especies. Son las procariotas fototróficas más diversas y extendidas y por sus diferencias existentes en la organización celular de éstas con respecto a otras algas, permiten un tratamiento taxonómico independiente. Algunas especies de cianobacterias producen potentes toxinas, capaces de srcinar efectos agudos y crónicos en el hombre, animales y vegetales. Las Microcistinas (MCs) son toxinas peptídicas de bajo peso molecular, producidas por diferentes especies de algas cianofíceas, que crecen a veces de forma anormal en aguas superficiales, srcinando intoxicaciones tanto en animales como en humanos, a veces incluso fatales en la mayoría de los países del mundo, por lo que están consideradas como un problema ambiental, ecotoxicológico y sanitario. Las fuentes posibles de bacterias que causan las intoxicaciones y toxiinfecciones alimentarias son: 1. Materia fecal y/o orina de animales y humanos infectados 2. Descargas de cavidad nasal, y de garganta de individuos asintomáticos 3. Superficie corporal de manipuladores de alimentos (manos, piernas, etc.) 4. Suelos, superficie de aguas, polvo. 5. Agua de mar, peces, etc. Se exponen algunos ejemplos de las intoxicaciones alimentarias de srcen microbiano y toxiinfecciones más características, tipos de alimentos involucrados en los brotes alimentarios y las fuentes de contaminación. Los microhongos productores de toxinas han sido muy estudiados, más que las toxinas bacterianas a causa de:  Ubicuidad de las esporas de estos microhongos, que pueden contaminar plantas (Claviceps purpurea, Fusarium graminearum, Aspergillus flavus), alimentos 11 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ humanos y piensos de animales (A. flavus, A. parasiticus, Penicillium spp., F. graminearum) y materia en descomposición (Stachybotrys atra, etc.)  Porque pueden estar presentes en alimentos organolépticamente aceptables.  Por ser los alimentos un sustrato orgánico adecuado para el crecimiento de los microhongos, éstos producen toxinas que al ser ingeridas por los animales dan lugar a metabolitos tóxicos secundarios, que pasan a la leche, carne o huevos y ser absorbidos indirectamente por el hombre.  El riesgo carcinógeno, principalmente por Aflatoxinas, hace estudiar la posible presencia de micotoxinas en piensos y alimentos, sobre todo en países tropicales o cálidos. Aparte de la presencia natural de los metales y sus compuestos en alimentos, los procesos industriales pueden aumentar sustancialmente dicha exposición natural, particularmente en áreas cercanas a las fuentes de emisión. Ello unido a las variaciones geológicas, ecológicas (la acidificación del suelo puede incrementar la absorción de metales como Cd), procesos agrícolas (uso de fertilizantes), migración de metales constituyentes de los materiales de envasado, cocinado o almacenamiento de alimentos, y diferentes hábitos dietéticos, hace que existan grandes diferencias en las ingestas de metales pesados entre la población. Los principales contaminantes orgánicos presentes en los alimentos provienen de: a) Residuos de plaguicidas b) Residuos de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDDs), dibenzofuranos policlorados (PCDFs) y bifenilos policlorados (PCBs) c) Medicamentos de uso veterinario, a los que se dedica un capítulo completo d) Migración de constituyentes de los plásticos. En los últimos años se ha extendido el término de disrruptores hormonales para definir al conjunto heterogéneo de compuestos químicos con actividad hormonal. El sistema endocrino consiste en un conjunto de glándulas tales como el tiroides, gónadas y adrenales, y las hormonas producidas y secretadas al torrente circulatorio como hormonas tiroideas, estrógenos, testosterona, las cuales contribuyen al desarrollo, crecimiento, reproducción y comportamiento de animales y seres humanos. Las hormonas son moléculas que viajan en sangre y provocan respuestas en otras partes del organismo. Los disrruptores endocrinos interfieren las funciones de este sistema complejo por tres posibles caminos: a) mimetizando la acción de la hormona natural y en consecuencia desencadenan una reacción química similar en el organismo vivo, b) por bloqueo de receptores en las células diana de las hormonas y en consecuencia impidiendo la acción normal de la hormona y c) afectando la síntesis, transporte, metabolismo y excreción de las hormonas, de tal forma que alteran la concentración 12 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ apropiada en el órgano diana. Algunos resultados, de la actividad biológica de xenobióticos, favorecen la necesidad de otras explicaciones dando lugar a lo que se podría considerar una nueva línea en toxicología usando metodologías ya disponibles. Si definimos como tóxicos derivados "cualquier sustancia tóxica o potencialmente tóxica que pueda formarse química o enzimáticamente en los alimentos durante el procesado, preparación o almacenamiento", nos podemos dar cuenta del gran número de ejemplosmás quenoilustran esteensayados apartado.desde Muchos de ellos han sido identificados pero aún muchos han sido el punto de vista toxicológico. Un alimento, tal como se consume finalmente puede contener una mezcla de sus componentes srcinales y un gran número de derivados. No sólo es esencial que tales compuestos se identifiquen sino también que se establezcan las propiedades toxicológicas de cada uno de ellos y de la mezcla de todos, pues pueden existir fenómenos de sinergia aditiva, potenciación y/o antagonismo. Los lípidos son un grupo amplio de compuestos que, junto a las proteínas y los carbohidratos, son los componentes estructurales principales de todas las células vivas. Se caracterizan por ser generalmente solubles en disolventes orgánicos y muy poco solubles en agua. Dentro de los ellos, los triacilgliceroles o triglicéridos son los principales compuestos de reserva y constituyen hasta el 99% de los lípidos de srcen vegetal o animal. La importancia nutricional de aceites y grasas y su elevado consumo requiere un buen conocimiento de la composición de los mismos y de los diversos cambios que pueden experimentar en su composición, tanto en condiciones naturales como durante el procesado de los alimentos, debido a que en algunos casos pueden producirse efectos tóxicos asociados a ellos. Desde un punto de vista toxicológico se pueden considerar dos orígenes diferentes en la producción de efectos adversos por parte de los alimentos grasos: - La presencia en el alimento de componentes mayoritarios o minoritarios que sean susceptibles de srcinar efectos tóxicos. La aparición de compuestos tóxicos debido o bien a una alteración de los componentes naturales del alimento o bien a una contaminación exógena. Los aditivos alimentarios se utilizan extensamente por la industria para poder atender a la demanda de alimentos de forma adecuada y son en definitiva, una realidad con la que convivimos. Muchos alimentos no existirían si en composición su elaboración conservación no se empleasen sustancias químicas ajenas a la propia delo alimento, aunque sí está totalmente justificada una preocupación porque dicho empleo sea racional y en circunstancias de la máxima seguridad para el consumidor. La Comisión del " Codex Alimentarius Mundi" plantea una serie de razones que justifican el uso de aditivos atendiendo a motivaciones diferentes: la estabilidad del producto, la facilidad para su transformación o tratamiento y la mejora de las cualidades sensoriales. Por otro lado, son varias las consideraciones que condicionan su utilización: su ingestión debe presentar las máximas garantías de inocuidad, pero, además, debe poder identificarse, y 13 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ en su caso cuantificarse con seguridad, lo cual no siempre es fácil pues en ocasiones se trata de mezclas complejas. Algunos aditivos pueden contener impurezas que sean la causa de su toxicidad y que será preciso conocer. Todo ello debe estar regulado mediante normas de identidad y pureza, así como se deben conocer sus IDA (ingesta diaria admisible), a cuyo establecimiento se llega después de numerosos ensayos en animales de laboratorio y cuando los resultados tienen todas las garantías de ser reproducibles al hombre. En nuestro país, como en la mayoría, la reglamentación de aditivos alimentarios sigue sistema específicamente de listas positivas, disponen todas aquellas sustancias noelincluidas enque dichas listas. la prohibición de Desde siempre, el hombre ha encaminado la elaboración de alimentos a procurar que éstos sean más duraderos, higiénicos, nutritivos, saludables, apetitosos y económicos de producir. Hoy en día, existe un interés especial por productos que promueven un estado de salud y bienestar. Así pues, se están modificando los perfiles nutritivos de los alimentos para reducir aquellos nutrientes cuyo exceso está relacionado con el desarrollo de afecciones o enfermedades relacionadas con la alimentación. También se aumentan aquellos nutrientes cuya carencia es perjudicial de modo que se intenta que los alimentos tengan un óptimo contenido en nutrientes. Estos alimentos saludables constituyen un nuevo mercado para la industria alimentaria ya que tienen un valor añadido. En el mundo desarrollado con una población con mayor poder adquisitivo y cada vez más envejecida esta gama de alimentos constituye un mercado en expansión. Las últimas décadas han aportado cambios extraordinarios en los métodos de producción y transformación de alimentos. Las nuevas tecnologías también pretenden alcanzar algunos de esos propósitos pero, hoy en día, la aplicación de la biotecnología en distintas etapas de producción de la cadena alimentaria ha provocado que la velocidad a la que se puedan producir nuevos productos sea vertiginosa. La aplicación de la genética a la alimentación se remonta a los comienzos de la agricultura o la ganadería, cuando el hombre decidió obtener mejores razas de animales de granja o variedades vegetales comestibles. Tras milenios de selección de mutantes espontáneos y generación de nuevos organismos utilizando el cruce sexual, los últimos años han dado lugar a la aplicación de la ingeniería genética a la tecnología de alimentos. Con ello se han generado los denominados alimentos transgénicos. Existen decenas de ellos, tanto de srcen animal como vegetal y fermentado. Muchos han sido producidos en compañías multinacionales del sector agroalimentario pero otros lo han sido en laboratorios públicos de investigación. Todos los que han obtenido el permiso de comercialización sido sometidos haa generado amplias una evaluaciones toxicológicas ambientales. Aún así, han su comercialización gran polémica, sobre todoy en los países miembros de la Unión Europea, donde son tema constante de debate, en la mayoría de los casos con grandes dosis de apasionamiento y pocas de racionalidad. En esta revisión damos los datos científicos necesarios para evaluar estos desarrollos. Menos del 1% de los adultos están afectados por alergias alimentarias. Mientras este porcentaje es ligeramente superior en niños, algunas alergias alimentarias han crecido en los últimos años. El término alergia implica una reacción del sistema inmune que 14 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ implica, entre otros hechos, una descarga de histamina a partir de los mastocitos que es a su vez accionada por IgE. Los síntomas que aparecen como resultado de una reacción alérgica varían de un individuo a otro y van desde irritaciones en la piel hasta shock anafiláctico e incluso la muerte. Los tratamientos son muy limitados siendo la exclusión la única terapia efectiva por el momento. Mientras todos los alimentos son potencialmente alergénicos sólo unos pocos están implicados en la alergia alimentaria. Poco se conoce sobre la propiedades fisicoquímicas e inmunológicas de la mayoría de los alergenos. Las reacciones adversas a los alimentos son más comunes de lo que se piensa e incluyen: la intolerancia a la lactosa, enfermedad celíaca, reacciones causadas por sustancias tóxicas y los efectos farmacológicos de algunos constituyentes de los alimentos. Los tests para encontrar anticuerpos IgE frente a algunos alimentos, o para poner en evidencia deficiencia en la producción de ciertos enzimas o daños en la pared intestinal pueden suministrarnos una información valiosa para diagnosticar el cuadro. 15 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 1. SUSTANCIAS TÓXICAS NATURALES EN ALIMENTOS Autores: Ana María Cameán , Manuel Repetto Área de Toxicología. Universidad de Sevilla. España INTRODUCCIÓN Una vez definida la Toxicología Alimentaria, y vista la clasificación de los posibles tóxicos presentes en los alimentos, pasamos en este nivel a exponer en forma de capítulos cada uno de los temas enunciados expuestos. 1.1. ALIMENTOS MARINOS Es posible clasificar las especies marinas en tres amplias categorías toxicológicas 1) Especies inherentemente no tóxicas 2) Especies tóxicas, en determinadas épocas o circunstancias, de gran interés 3) Especies tóxicas En los casos 2) y 3) podemos actuar de dos formas: Evitando completa o selectivamente su consumo Buscar métodos de destoxicación, que implica conocer: - la identidad de la toxina - las propiedades físicas, químicas y biológicas - su mecanismo de acción. Aunque existen 6 grandes grupos de vida marina como fuente de alimentos primarios para los humanos: moluscos, artrópodos, pescados, reptiles, mamíferos y algas, nos referimos sólo a moluscos y pescados. Las principales intoxicaciones se srcinan por la ingestión de moluscos y pescados, que contienen biotoxinas producidas por dinoflagelados o que son segregadas para combatir a los depredadores. Toxicológicamente nos vamos a referir a tres clases de moluscos: - Cefalópodos (jibias, pulpo, calamar) - Gasterópodos (babosas, caracoles, univalvos) - Pelecípodos (ostras, almejas, bivalvos) La mayoría de las intoxicaciones debidas a cefalópodos tóxicos se han registrado en Japón, y no se han determinadoo totalmente las sustancias tóxicas responsables. Se han 16 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ aislado de las glándulas salivares de pulpos sustancias tipo amina como octapamina, serotonina, histamina, dopamina y un undecapéptido, eledoisina. Otra proteína activa, cefalotoxina se ha aislado de sepias y algunas especies de pulpos. Las aminas tienen actividad presora y efectos sobre el tracto GI. La eledoisina tiene acción hipotensora en animales de experimentación (perros, cabayo). En humanos es dermatotóxica, con síntomas como edema, dolor, eritemas, indicativos de su acción sobre mecanismos de la permeabilidad. Los pelecípodos, por su alto consumo, son los agentes responsables de la mayoría de las intoxicaciones humanas. Por su enorme actualidad dedicamos un capítulo completo en este módulo a las Toxinas presentes en moluscos marinos (Dra. Gago Martínez). Así mismo otro capítulo nos da una visión general del interés creciente por las cianotoxinas, en especial por las Microcistinas (MCs), toxinas peptídicas de bajo peso molecular, producidas por diferentes especies de algas cianofíceas, que crecen a veces de forma anormal en aguas superficiales srcinando intoxicaciones tanto en animales como en humanos, a veces incluso fatales en la mayoría de los países del mundo, por lo que están consideradas como un problema ambiental, sanitario y ecotoxicológico (Dras. Navarro y Cameán). Las sustancias tóxicas presentes en pescados pueden concentrarse en tejidos u órganos específicos, y así se pueden clasificar según la distribución de las toxinas en tres grupos:    Ictiosarcotóxicos: músculos, piel, hígado, intestinos Ictiotóxicos: gónadas y huevos Ictiohemotóxicos: sangre Aunque hay que indicar que puede existir solapación entre grupos. El primer grupo, con diferencia, es el más importante de todos e incluye: -Toxinas endógenas: Tetrodotoxina, gempylotoxinas, toxinas de elasmobranquios, ciclostomotoxinas -Contaminantes biológicos naturales: Ciguatoxina, clupeotoxinas, toxinas de elasmobranquios -Productos derivados de acción bacteriana: Escombrotoxina. Entre las intoxicaciones por consumo de pescado citaremos la debida al consumo de peces globo (fugu) en Japón, cuya toxina se concentra preferentemente en hígado y gónadas. La toxicidad es relativa, depende de la especie, estación del año, sexo (hembra es más tóxica). La toxina (producida endógenamente por el animal) tetrodotoxina tiene un mecanismo de acción similar a saxitoxina, afectación transmisional del impulso nervioso por bloqueo del canal de Na+ (disregulación del balance iónico) y sus síntomas coinciden: gastrointestinales, parestesia oral, parálisis neuromuscular y depresión 17 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ cardíaca. El tratamiento es sintomático: empleo de eméticos, lavado gástrico, enemas para la eliminación de la toxina. La prevención de la intoxicación se consigue evitando estas especies de pescado, puesto que el cocinado no elimina el tóxico. Existen dos intoxicaciones de síntomas suaves, pero que se producen por consumo de pescados, muy habituales en nuestra dieta como son salmonetes y sardinas (Cameán y col, 1995). Se conocen aproximadamente 10 especies de pescados que causan alucinaciones tras su ingesta, siendo la especie más frecuente los salmonetes. Los síntomas que empiezan a las 10-90 minutos de la ingestión, incluyen: debilidad, incoordinación muscular, alucinaciones, parestesias. La víctima se recupera usualmente completamente en 2-24 horas. La toxina, responsable de la acción tóxica no ha sido determinada químicamente, y no se destruye por los procesos usuales de cocinado. Parece que el órgano diana es el SNC. La segunda intoxicación se debe al consumo de peces clupeotóxicos (aproximadamente 20 especies), cuya característica es que son tóxicos esporádicamente, no pudiéndose predecir la intoxicación pues, de hecho, muchos de los pescados implicados (sardinas) son usualmente no tóxicos. El primer síntoma de la intoxicación en humanos es una sensación de sabor metálico en la boca, seguido de síntomas gastrointestinales, que se acompañan de taquicardia, hipotensión, cianosis, incluso shock. Posteriormente aparecen los síntomas neurológicos: hipersalivación, parálisis muscular progresiva, trastornos respiratorios y coma. La naturaleza de la toxina no se conoce, parece derivar de la cadena alimentaria, de ciertos tipos de dinoflagelados. Los procesos de cocinado no eliminan la toxicidad. La ciguatera es una intoxicación característica de latitudes cálidas, de aguas tropicales, producida por unas 400 especies de pescados que viven en los sedimentos marinos y arrecifes. Hay una correlación entre tamaño del pez y toxicidad del mismo, y hay evidencias de que es un fenómeno cíclico (8 años). Parece ser que la intoxicación deriva de la cadena trófica. La toxina es de srcen biológico, producida por ciertas algas (Lyngbya majuscula) o por dinoflagelados (Gambierdiscus toxicus). Ciguatoxina en realidad representa varias toxinas; otras toxinas aisladas son maitotoxina y escaritoxina. Los síntomas de la intoxicación son gastrointestinales, neurológicos y cardiovasculares. En inversión intoxicaciones severas los síntomas neurológicos son más pronunciados (parestesias, frío-calor, parálisis muscular), y la muerte se produce por parálisis respiratoria. La prevención es especialmente importante, pues se ha observado que en sucesivas intoxicaciones el paciente puede sufrir una enfermedad más severa. El tratamiento es sintomático. La naturaleza de la toxina de los pescados escombrotóxicos (caballas, atunes, bonitos) no está bien definida; parece una mezcla de productos derivados (histamina, saurina, metabolitos de histidina) por la acción de bacterias, que aumentan cuando el pescado se 18 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ mantiene a temperatura ambiente durante períodos prolongados. Los síntomas son gastrointestinales, dérmicos (eritemas, prurito) e incluso dificultad respiratoria en intoxicación severa. Aunque el papel de la histamina ha sido cuestionado, el hecho de que la administración de antihistamínicos prroduce una mejoría de los síntomas, indica que productos similares a la histamina están implicados en esta intoxicación. 1.2.- PRODUCTOS NATURALES VEGETALES Existe un amplio grupo de sustancias endógenas en alimentos, derivadas de plantas superiores que relacionamos en la Tabla siguiente, por sus grupos funcionales o su acción fisiopatológica. Algunas intoxicaciones precisan un consumo elevado de alimentos, por ejemplo, que contengan glucósidos cianogénicos o inhibidores de la colinesterasa. Los glucósidos cianogénicos (amigdalina, durrina, linamarina, isolinamarina, etc.) están ampliamente distribuídos en plantas superiores, cuya toxicidad por vía oral depende de la actividad hidrolítica de las bacterias y pH gastrointestinal para liberar HCN. La intoxicación aguda se caracteriza por asfixia, tras la inhibición de la oxidación celular por inactivación de las enzimas respiratorias (cit. P-450). La intoxicación crónica puede conducir a neuropatías degenerativas (como neuropatía tropical atáxica, con desmielinización de nervios periféricos, y ambliopía tropical) o a bocio, por la conversión a tiocianato, en presencia de la enzima rodanasa. Aunque el consumo de glucósidos cianogénicos por mandioca puede disminuir la biodisponibilidad del yodo e incrementar los niveles séricos de tiocianato, este alimento es muy importante en áreas tropicales y se han desarrollado diferentes métodos para eliminar los mismos, como mayor tiempo de secado ya que así la enzima linamarinasa tiene mayor tiempo de actuación para degradar los glucósidos y se evita la formación de productos más tóxicos, y de fermentación, el cortado de las raíces en pequeñas piezas, etc. Entre los inhibidores de la colinesterasa se encuentran los alcaloides solanina, chaconina, tomatina, presentes en tubérculos y partes comestibles de frutas y vegetales. El contenido de solanina puede variar con el grado de madurez del tubérculo durante el almacenamiento, fertilización, infecciones, variedad, etc. Por ejemplo, la exposición de patatas a la luz incrementa el contenido de glucoalcaloides; la aplicación de niveles elevados de fertilizantes nitrogenados, periodos largos de almacenamiento, y temperaturas elevadas a niveles(inhibe más elevados de glucoalcaloides. La solanina, principalmente neuro conducen y cardiotóxica Na+ K+ - ATPasa), también tiene propiedades hemolíticas y es irritante gastrointestinal. Continuando con los alcaloides, los alcaloides pirrolizidínicos (APs), presentes en más de 6000 especies de plantas, constituyen un serio peligro toxicológico, aunque solamente unas pocas familias son de importancia toxicológica como son: Boraginaceae (Borago, Echium, Heliotropum, Symphytum, etc.) Asteraceae (Senecio) y Fabaceae (Crotolaria) (Martín , 1995). 19 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 20 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Las principales fuentes de exposición en humanos derivan del consumo de estas plantas (comfrey, consuelda, hierba de Santiago) en la preparación de tés y otras preparaciones como remedios fitoterapeúticos, o bien como alimentos (ensaladas), o consumo de productos animales como carne, leche, huevos y miel previamente contaminados; en 21 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ países en desarrollo la exposición ocurre como resultado de la contaminación de granos, cereales con semillas de plantas que contienen estos alcaloides. Entre los diferentes grupos de APs, los diésteres acíclicos y macrocíclicos tales como retronecina, senecionina y petasitenina son los más tóxicos. Químicamente son ésteres formados por la unión de aminoalcoholes (necinas o bases nécicas) con uno o dos ácidos alifáticos mono o dicarboxílicos (ácidos nécicos). Los aminoalcoholes son derivados de la pirrolizidina, constituidos por dos anillos de 5 miembros condensados compartiendo un átomo de nitrógeno y conteniendo uno o dos grupos hidroxilo, así como un doble enlace en posición 1-1. Los alcaloides tóxicos han de poseer un enlace no saturado en dicha posición 1-2, tener al menos un grupo hidroxilo esterificado y una estructura derivada de 1-hidroximetil-pirrolizidina. La principal vía de biotransformación de estos alcaloides es una deshidrogenación por acción de oxidadas de función mixta, con formación de pirroles, que son los principales metabolitos hepatotóxicos debido a su actividad alquilante como consecuencia de su capacidad de formar iones carbonio, que pueden reaccionar de manera covalente con cualquier sustrato nucleófilo, en particular con los grupos –SH2, -NH2 y –OH de proteínas y ácidos nucleicos, impidiendo o bloqueando funciones indispensables para la vida celular ((Martin, 1995), y explicando sus efectos mutagénicos y carcinogénicos observados en animales de experimentación (Reddy y col, 1994). Los órganos diana de la intoxicación son el hígado y pulmón; en el hígado dan lugar al Síndrome venooclusivo, caracterizado por la oclusión de las pequeñas venas hepáticas y conduciendo a ascitis, edema, y reducción de la excreción urinaria. Histológicamente la proliferación e hipertrofia conduce a la oclusión de las pequeñas venas hepáticas que conlleva una congestión centrilobular, con necrosis y fibrosis. En los niños la mortalidad es muy alta, y los supervivientes generalmente manifiestan cirrosis. Algunos APs, como monocrotalina, inducen cambios similares en las arteiolas pulmonares, que da lugar a hipertensión pulmonar e hipertrofia ventricular derecha y cor pulmonale (fallo congestivo de la zona derecha del corazón); bioquímicamente los cambios en el aclaramiento de serotonina y noradrenalina en las células endoteliales contribuyen a la hipertensión pulmonar (Reddy y col, 1994). Al menos 6 plantas (géneros Senecio, Petasite, Tussilago, Symphytum, Farfugium) y diferentes uno o más dehepático, los siguientes tipos de cáncer:astrocitoma, carcinoma hepático, alcaloides sarcoma inducen hemangioendotelial colangiosarcoma, carcinoma de células escamosas de la piel, adenoma pulmonar, adenocarcinoma de intetino delgado, rabdomiosarcoma, etc., El uso cada más popular de plantas como suplementos, tés, etc., y la falta de control regulatorio sobre la manufactura y venta de estos productos, está haciendo que las intoxicaciones por APs estén aumentando. 22 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Algunos alcaloides de especies de los génerosCrotalaria y Senecio tienen efectos sobre los vasos sanguíneos, corazón y pulmón en animales. Estos compuestos no se ha demostrado que causen hipertensión pulmonar en humanos pero experimentos con monos han señalado que en animales muy jóvenes se desarrollan síntomas pulmonares mientras que los más viejos sufrieron daño hepático; el tipo de daño causado probablemente está relacionado con la actividad microsomal hepática. Se han producido diversaschina intoxicaciones por consumo de tés,de y diversas preparaciones Datura, usadas en la medicina tradicional, especialmente los géneros Rhododendron, que contenían alcaloides, especialmente atropina, escopolamina, hiosciamina, dando lugar a una intoxicación con síntomas anticolinérgicos: agitación, pupilas dilatadas, alucinaciones, taquicardia. El srcen de estos alcaloides en estos tés (realizados con hojas de Ilex paraguariensis) parece que es por contaminación con plantas que contenían estos alcaloides. Las aminas vasoactivas (tiramina, dopamina, serotonina, triptamina, etc.) presentes en plátanos, tomate maduro y cítricos en general, pueden causar graves crisis hipertensivas. La presencia de aminas biógenas en alimentos como quesos, embutidos y bebidas alcohólicas juegan un papel importante en el desarrollo de migrañas. Ya hemos comentado el papel de la histamina en la intoxicación escombroide. En los vinos diversas cepas de Leuconostoc oenos son productoras de cantidades importantes de aminas biógenas, influyendo en dicha producción diversos factores como la cantidad de precursores presentes, presencia de levaduras (efecto estimulador), pH (la mayor acidez tiene acción inhibitoria) y la cantidad de alcohol (mayores concentraciones efecto inhibitorio) (Lonvaud-Funel y col, 1994). Durante el procesado de la cerveza, la concentración de las diversas aminas puede variar. Algunas aminas como putrescina, espermina, espermidina están presentes en los materiales de partida y se mantienen o disminuyen sus niveles durante el procesado; en otras, como histamina, cadaverina, agmatina, -feniletilamina, triptamina y tiramina, se incrementan sus niveles. En jamones curados el proceso de secado trae consigo un incremento en aminoácidos libres, dando lugar a niveles elevados de putrescina e histamina, y niveles más bajos de tiramina, espermina y espermidina; las concentraciones detectadas es posible que no causen reacciones adversas en individuos sensibles, pero si el proceso del curado no se controla apropiadamente, se pueden alcanzar niveles más altos de estas aminas. En vegetales tanto frescos col china, lechugas) como en histamina, ensaladas preempaquetadas también (endivias, se han detectado aminas como putrescina, espermidina, espermina y tiramina, relacionándose las concentraciones de putrescina con la actividad de diversas Enterobacteriaceae (Simon-Sarkadi y col, 1994). principios activos, aunque se encuentran en concentraciones que no poseen una inmediata toxicidad aguda, su consumo continuado puede dar lugar a intoxicaciones crónicas, lo que hace esencial evaluar su significado para la salud humana y tomar medidas preventivas para minimizar riesgos. Es el caso por ejemplo de las 23 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ metilxantinas, cafeína, teofilina, teobromina, presentes en el café y te. Las metilxantinas son principalmente neurotóxicas, ya que aumentan los niveles de neurotransmisores, por inhibición de la enzima fosfodiesterasa, y cardiotóxicas, por aumentar el flujo de calcio intracelular, lo que incrementa la contractibilidad del corazón (Repetto, 1988). La intoxicación aguda se caracteriza por insomnio, naúseas, nerviosismo, diuresis, vómitos, taquicardia. Aunque algunos estudios la muestran una relaciónglobalmente, entre consumo de café e incidencia de enfermedades coronarias, literatura científica no demuestra que las dosis normales de café o cafeína incrementen el riesgo de infarto de miocardio, muerte súbita o arritmias. Consumida en dosis moderadas no produce un aumento persistente de la presión arterial en sujetos normotensos; queda como cuestión abierta si consumida a las dosis presentes en el café o té produce arritmias cardiacas en sujetos sanos o en pacientes con enfermedades cardiacas (IARC, 1991). Una de la hipótesis actual es que la forma de preparación del café puede ser un factor significativo que afecte al desarrollo de enfermedades cardíacas (Food Research Institute, 1996). La cafeína tiene efectos sobre el metabolismo mineral. Parece que el consumo de 3 o más tazas de café/día puede acelerar la perdida de hueso en mujeres postmenopáusicas con una dieta deficitaria en calcio. Parece que la cafeína también agrava el reflujo gastroesofágico , aunque otros componentes del café son también responsables de este efecto. Diversas investigaciones soportan la hipótesis de que la cafeína es una sustancia psicoactiva y que se puede presentar un síndrome de dependencia tras el cese de su consumo. En el extracto acuoso del café se han identificado más de 200 compuestos, de diferente estructura química, cuyas propiedades toxicológicas no se han determinado, excepto para algunos que se han estudiado, independientemente de su presencia en el alimento. Ello unido quizás a su amplio consumo hace que siga siendo uno de los productos más estudiados. Las investigaciones han versado sobre la identificación del principio causante de la actividad mutagénica del café, aplicando métodos de toxicidad in vitro bacterianos. Así, Ariza y col. (1988) utilizan el ensayo de Ara (l-arabinosa) sobre cepas de S. typhimurium y concluyen: la cafeína no es mutagénica; los compuestos carbonílicos (glioxal, metilglioxal, diacetilo) son parcialmente responsables de la actividad mutagénica, corroborado por Shane y col. (1988); el ácido clorogénico tenía una actividad débil, y, por contraste, el 40-60% de la actividad se atribuía a peróxido de hidrógeno, la catalasadel abolía 95% de lageneraba misma. Ya en 1986, Nagao y col. observaron ya queque la disolución caféelinstantáneo peróxido de hidrógeno a temperatura ambiente, de forma creciente con el tiempo, y apuntaron que metilglioxal no era el responsable exclusivo de la mutagenicidad del café. Metilglioxal, es un conocido mutágeno, demostrándose que forma aductos con el ADN. Diferentes estudios in vitro demuestran que la cafeína por sí sola, a una concentración milimolar, no ejerce efectos genotóxicos; sólo cuando se añade a células tratadas con ciertos productos genotóxicos la cafeína aumenta los efectos de dichos compuestos. En 24 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ animales, produce daño en cromosomas pero a niveles 10 veces superiores a las concentraciones normales de consumo y cuando están sometidos a una dieta deficitaria en folatos (Food Research Institute, 1996). Otros estudios con animales de experimentación (rata preñada) han asociado a la cafeína con una disminución del contenido en minerales (Ca, Mg, Zn) y crecimiento del hueso fetal (1989). La exposición del feto a la cafeína es más pronunciada, y su vida media aumenta más desdelentamente 5-6 horas ala18cafeína h. en embarazadas. El hígado neonatal metaboliza también y su vida media es defetal 3-4 ydías. En roedores la cafeína es claramente teratógena e induce una serie de malformaciones a dosis únicas de 50-80 mg/Kg; sin embargo, cuando la administración se hace de forma fraccionada durante el día (similar al patrón de consumo en humanos) se necesitan dosis más elevadas para inducir teratogenicidad. En humanos, parece que no es teratógena, pero puede potenciar los efectos de otras sustancias como el alcohol, tabaco, fármacos, etc. El consumo elevado de café o cafeína en el embarazo está relacionado con una frecuencia aumentada de menor peso en los recién nacidos (IARC, 1991). Se necesitan más investigaciones para llegar a conclusiones sobre este efecto aún no demostrado en humanos (Food Research Institute, 1996). Aunque los primeros estudios involucraron a la cafeína en el desarrollo de tumores benignos de mama, posteriores estudios han demostrado que las metilxantinas no juegan un papel en la etiología de dicho tipo de cáncer; dependiendo de las especies ensayadas, cepas y tiempo de administración, la cafeína a veces ha mostrado acción estimulante e inhibidora en el desarrollo de tumores de mama. La IARC la clasifica en el grupo 3, ya que las evidencias de carcinogenicidad en humanos y en animales de experimentación son inadecuadas, reconociendo que es díficil su evaluación per se ya que cafeína y consumo de café están altamente correlacionados (IARC, 1991). Respecto a la relación consumo de café-cáncer, la IARC (http://www.iarc.fr) clasifica el café en el grupo 2B, como posible carcinógeno de vejiga urinaria en humanos. Las evidencias en animales de experimentación son inadecuadas, y en humanos hay evidencias limitadas de que el consumo de café produce cáncer en vejiga urinaria, evidencias aún inadecuadas de producir cáncer de páncreas, ovario y otros órganos, y en mujeres hay evidencias que sugieren falta de carcinogenicidad de producir cáncer de mama y de intestino grueso. La posibilidad de asociación consumo de café-cáncer aumenta con el hecho de que en el café existan una o varias sustancias promotoras de tumores, de en losel carcinógenos policíclicosaparte presentes café tostado. exógenos, como hidrocarburos aromáticos La miristicina está presente al 4% en el aceite volátil de nuez moscada, y en cantidades menores en la pimienta negra, apio, perejil. Químicamente relacionada con la mescalina, esta relación estructural puede explicar la psicoactividad de este principio activo tóxico. La nuez moscada produce efectos similares a la intoxicación alcohólica, euforia, alucinaciones, narcosis. Se acompaña de dolor de cabeza, naúseas, hipotensión, 25 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ y a grandes dosis daño hepático y muerte. La intoxicación puede inducir a un sueño prolongado. También es débil inhibidor de la MAO. Otros tóxicos se encuentran en concentraciones suficientemente altas para que la toxicidad se manifieste aún con consumo normal del alimento, como por ejemplo, dioscorina en batatas (depresora SNC, dando lugar a delirios y convulsiones) o los latirógenos. El latirismo humano está asociado con el consumo de legumbres del género Lathyrus, particularmente L. sativus (almorta). Aunque se han producido epidemias en épocas de guerra, hoy es poco frecuente en Europa (una dieta mixta rica en proteínas evita su aparición). El neurolatirismo parece relacionarse con la presencia del aminoácido alterado β-N-oxalilamino-L-alanina (BOAA), también conocido como ODPA (ácido N-β-oxalil-α ,β-diaminopropiónico) en estas semillas y se manifiesta con parálisis de las extremidades posteriores y lesiones cerebrales. Ya que L. sativus tiene una valor nutritivo muy bueno, hay que vigilar no sólo los niveles del aminoácido no proteico ODPA, sino también sus precursores metabólicos, como es el caso de -(isoxazolina-5on-2-il)alanina (BIA) (Food Research Institute, 1996). Hay que considerar la presencia de V. sativa como contaminante de L. sativus en zonas de latirismo endémico, ya que contiene aminoácidos como -cianoalanina y -glutamil -cianoalanina, cuya neurotoxicidad se ha probado en animales de experimentación. El simple remojo de las semillas en agua caliente, varios minutos, elimina los efectos tóxicos. Similarmente, la semilla de la cica (Cycas circinalis) había sido deñalada como posible causa de parálisis y de esclerosis lateral amiotrófica (ELA) (Spencer y col, 1982) entre los habitantes de la Micronesia, concretamente en las islas Guam. Estos pueblos consumen el fruto de la cica en épocas de carestía, por ser muy rico en hidratos de carbono, pero después de haberlo mantenido varios días en agua; cuando este tratamiento es insuficiente se desencadena la parálisis, que comienza por las extremidades inferiores. Se sospecha que el agente causante es el aminoácido no proteico, parecido al glutamato, -N-metilamino-L-alanina (BMAA) o ácido -amino-metilaminopropiónico, cuya repetida administración a macacos produce daño en la neurona motora, trastornos extrapiramidales y del comportamiento. Las semillas de cica además de BMAA contienen otros 16 compuestos no proteicos, cuatro de los cuales se han identificado como -alanina, ácido aminobutírico, ácido -aminoadípico y ácido piroglutámico, cuyos efectos fisiológicos aún no se conocen. La cicasina, glucósido (azoxiglucósido) aislado de plantas de la Familia Cycadaceae (Cycas circinalis, C. revoluta ) de regiones tropicales y subtropicales, neurotóxica (implicada en la esclerosis amiotrófica lateral de la isla de Guam) y posible carcinógeno. Esta acción se atribuye al aglucón metilazoximetanol (clasificado como posible carcinógeno) que se libera por la acción de la enzima β-D-glucosidasa (flora bacteriana y células epiteliales del intestino). La cicasina da lugar a tumores hepáticos, renales, pulmonares y de intestino, en diferentes especies animales. 26 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Otro aspecto a tener en cuenta es la idiosincrasia individual, por ejemplo, individuos con déficit genético de glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa que consumen habas frescas o inhalan su polen y que padecen favismo (área mediterránea) caracterizado por anemia hemolítica. Los compuestos tóxicos presentes en las habas son: Vicina y Convicina, nucleósidos que inhiben la actividad de glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa in vitro, y que pueden hidrolizarse por una glucosidasa a los respectivos aglucones, Divicina (2,4diamino-5,6-dihidroxipirimidina) e Isouramilo (4,amino-2,5,6-trihidroxi-pirimidina), los cuales disminuyen el contenido de son glutatión reducido Además, en eritrocitos humanos. Así, Lse piensa que los compuestos activos los aglucones. las habas contienen Dopa que se biotransforma a una quinona que también srcina un descenso en GSH en eritrocitos humanos, deficientes en G-6PD. Es posible la acción sinérgica de estos compuestos. Entre las sustancias fenólicas y alcoholes destacamos Gosipol (polifenol), presente en las glándulas de hojas, tallos, raíces y especialmente, semilla de algodón (Gossypium spp.). Tiene interés actual por el hecho de que las proteínas de la semilla de algodón están siendo ampliamente utilizadas como suplemento en dietas animales y humanas, y por su ensayo como anticonceptivo masculino. Es una sustancia en realidad antinutritiva, que forma quelatos insolubles con metales esenciales (Fe) y se une a aminoácidos, como lisina (deficiencia secundaria en lisina). Produce varios efectos tóxicos como: hipocalemia, bradicardia, fibrilación ventricular. In vitro, en líneas celulares de mamíferos se ha comprobado que inhibe la comunicación intercelular, a concentraciones no citotóxicas (no destruye la membrana plasmática). Dicha comunicación intercelular es esencial en órganos como el corazón (importante para la propagación del impulso) y testículos (para el desarrollo y regulación de células reproductoras, como secreción de hormonas, factores de crecimiento, transferencia de iones), siendo éstos los órganos diana del tóxico. Las dermatitis producidas por mango, pistacho, aceite de nuez de anacardo (Fam. Anacardiaceae) están causadas por los catecoles (compuestos fenólicos, con una cadena lateral insaturada unida a un grupo -OH fenólico) alquilados, presentes en la corteza, tallo, hojas y piel de los frutos. Todos exudan una savia aceitosa que polimeriza por exposición al aire y así se forma una resina oscura; pero la savia no totalmente polimerizada contiene estos productos vesicantes. Existen reacciones cruzadas entre los principios activos de las especies y la manifestación de los efectos tóxicos depende de la susceptibilidad individual. Aparte de escozor y eritemas en labios, mejillas, manos, sigue una excesivo intensa sensación calor, acompañada a veces derenal. vesiculación y edema. consumo de mangodeproduce también inflamación El mango contieneUn además otros principios fenólicos como las xantonas, mangiferina e isomangiferina, el flavonoide quercetina y taninos hidrolizables, y éstos parece que se concentran en la piel y tienden a declinar con el período de almacenamiento. El catecol, presente también en el café se ha desmostrado que induce en ratas la aparición de adenocarcinoma glandular de estómago. 27 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Relacionados con los compuestos anteriores se encuentran los derivados del ácido salicílico en aceite de nuez de anacardo y nuez de ginkgo (Ginkgo biloba), los ácidos anacárdicos, existiendo al menos 11 tipos que difieren en la longitud y grado de insaturación de la cadena alquílica lateral (13, 15 ó 17 át. de C). Pueden descarboxilarse a altas temperaturas y formar los anacardoles o cardanoles, que pueden dar lugar a dermatitis, siendo cardol el compuesto más tóxico. Existen reacciones cruzadas con los catecoles anteriormente citados. En el grupo de las cumarinas y furocumarinas, la cumarina, el compuesto más simple de este grupo, está clasificada como posiblemente no carcinógena (Grupo 3). Constituyente menor de ciertas frutas como fresas, albaricoques, y constituyente mayoritario en guisantes, está también presente en muchos agentes del flavor en licores. Hay una gran variabilidad inter especies en la biotransformación de la cumarina.: en microsomas hepáticos humanos se ha comprobado que se metaboliza hacia una variedad de compuestos polares y metabolitos que se unen covalentemente a las proteínas, siendo el principal metabolito 7-hidroxicumarina. Hay muchas lactonas cumarínicas naturales en los alimentos. La furocumarinas presentes en el apio causan reacciones de fotosensibilidad en trabajadores que los manejan y a grandes dosis en animales tienen efectos carcinógenos. Se han detectado siete compuestos tipo furocumarina en hojas de perejil fresco y seco, de los cuales los más comunes fueron psoraleno, bergapteno y xantotoxina. La acción de 8-metoxi-psoraleno (xantotoxina), que tras radiación u.v. se clasifica como carcinógeno en humanos (Grupo 1), confirma las cualidades fototóxicas y tumorígenas de los psoralenos. Se ha evaluado la fototoxicidad de la xantotoxina natural, empleando un extracto de Ruta montana (4% xantotoxina) en cobayos, mostrando mayores efectos fototóxicos cuando se administra por vía oral que por aplicación dérmica (enrojecimiento, eritemas, edema). Este trabajo (Sanz y col. 1989) contribuye a evaluar el potencial tóxico de la terapia PUVA en humanos, empleada fundamentalmente en el tratamiento de psoriasis, vitiligo y micosis fungoide. El aceite de lima tiene actividad cocarcinógena, y contiene cumarinas como limetina (5,7-dimetoxicumarina) y bergapteno (5-metoxipsoraleno), clasificado éste último compuesto como probablemente carcinógeno (2A). Entre las flavonas, de gran interés en Toxicología Alimentaria, por su amplia distribución el reino por vegetal, se ha evaluado quercetina (Grupo 3 IARC), con efectos genotóxicos en probados su biotransformación produciendo radicales hidroxilo que inducen roturas de bandas en plásmidos aislados de ADN (Gaspar y col, 1994); se ha demostrado que quercetina y otros flavonoides (rutina, naringina) se unen al ADN por intercalación entre sus bases. Como ejemplos de flavonas (fenoles metilados) citamos a nobiletina, tangeretina y 3,3',4',5,6,7,8-heptametoxiflavona, presentes en frutos cítricos (mandarina, naranja) y zumos de uva; los niveles exógenos encontrados en la piel de estas frutas no constituyen un peligro tóxico para el hombre. 28 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Entre las chalconas tóxicas (similares a los compuestos anteriores, salvo en que el núcleo de flavona es abierto y no metilado) destacamos florizina (2-glucósido de floretina) presente en el corazón y semillas de manzanas, que produce elevada excreción de glucosa por orina en humanos, por bloqueo de la reabsorción de glucosa en los túbulos renales, siendo las células epiteliales de los túbulos contorneados su órgano diana. El tóxico real es el aglucón, floretina, liberado del glucósido por hidrolasas de las membranas celulares, actuando el glucósido como transportador. El ácido tánico y taninos, presentes en té, vinos tintos, café, coco, helechos, está clasificado como posiblemente no carcinógeno (3); parece implicado en cáncer de esófago. Los taninos en altas concentraciones en algunos vegetales y tés, interfieren en la absorción de elementos minerales de la dieta, especialmente hierro. Aunque la dieta de algunos países africanos, como Túnez, aporta niveles adecuados de hierro, uno de los principales problemas nutricionales en dicho país es la anemia por déficit de hierro; por ello, para determinar si la práctica común de consumir té después de las comidas contribuye a dicha anemia, se hicieron experimentos con ratas demostrándose que la inhibición de la absorción de hierro variaba entre un 30-61%. Otros investigadores han observado que los efectos inhibitorios de los taninos son más evidentes en ratas jóvenes que en animales adultos (Food Research Institute, 1996). El safrol (3,4-metilenedioxi-1-alilbenceno) está presente en el té de Sassafrás (Sassafras albidum), particularmente en la corteza de la raíz de la planta de la que se obtiene el aceite de sassafrás, es también posible carcinógeno. Está ampliamente distribuído en muchos aceites esenciales naturales, y en cantidades traza en nuez moscada, coco, pimienta negra, anís. Dos productos sintéticos, dihidrosafrol (2B) e isosafrol (3,4-metilenedioxi-1-propenilbenceno) también han sido evaluados por IARC. Se han aislado numerosos metabolitos carcinógenos del safrol (1,- hidroxisafrol, epóxidos, ésteres, etc.). Es carcinógeno en hígado y pulmón de roedores. Otros productos relacionados químicamente con el safrol son metoxialquil y metoxialquenilbencenos, entre ellos eugenol (Grupo 3), presente en aceite esencial de clavos, hojas de laurel y estragón. El demostrar la carcinogenicidad de estos productos es perentorio, pues parece que el radical metoxilo puede promover el potencial carcinógeno, y existen numerosos compuestos aromáticos metoxi-sustituídos en alimentos de srcen vegetal que aún no han sido evaluados como: miristicina (nuez moscada), apiol (perejil, apio), sesamol, sesamolina y sesamina (aceite de sésamo) y alcaloides la pimienta negranaturales (piperina,estructuralmente chavicina, piperetina, susceptibles además de nitrosarse).deEstos productos son metilen-dioxi-bencenos, similares al safrol. Los fitoestrógenos de srcen vegetal, no tienen un único tipo especial de estructura, y así encontramos ácidos amargos presentes en el lúpulo (aunque no existe evidencia de que la cerveza sea estrogénica), sustancias de estructura esteroide (aceite de palmera), isoflavonas como genisteína, prunetina (semilla de soja), daidzeína, lactonas cumarínicas (alfalfa, semilla de soja), que han dado lugar a infertilidad en 29 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ animales que pastaban (enfermedad del trébol). Entre los alimentos de consumo diario con actividad estrogénica, citaremos el ajo; pero quizás el mayor interés de estos productos naturales resida en la posible actividad carcinógena, y sus efectos como disruptores endocrinos (ver tema en el módulo). De los ácidos grasos tóxicos presentes en vegetales superiores citamos al ácido erúcico (semilla de mostaza y algunas variedades de colza), que también se puede ingerir indirectamente a partirpara de las grasas daño corporales de animales (pollos, dadas las altas dosis necesarias producir (cardiopatías lipídicas) enpavos); animales, parece que el peligro de toxicidad en humanos sea mínimo. De todas formas se ha registrado una cardiomiopatía degenerativa en algunas áreas de China donde el consumo de este aceite de mostaza es alto, acompañado de niveles bajos de Se en alimentos; la suplementación de Se en ratas parece proteger de los efectos tóxicos del ácido erúcico. En animales de experimentación (ratas) se desarrolla miocarditis, retraso de crecimiento y alta incidencia de cambios degenerativos en hígado y riñón. En cobayos, anemia hemolítica. Estos efectos tóxicos se pueden solventar por hidrogenación parcial del aceite y/o adición de grasas saturadas. Los ácidos ciclopropénicos presentes en las especies del Orden Malvales, concretamente en el aceite de semilla de algodón, ácidos estercúlico y málvico, retrasan la maduración sexual en animales. Estos ácidos son importantes desde el punto de vista toxicológico humano, porque tienen actividad cocarcinógena, por ejemplo, aumentan la actividad carcinógena de aflatoxina B1. El aceite de semilla de algodón, usado durante años en la fabricación de margarina y en aderezo de ensaladas, sin efectos indeseables aparentes, requeriría estudios epidemiológicos, dada la actividad de sus principios activos y su ensayo en algunos países como anticonceptivo. En el apartado de tóxicos misceláneos, destacamos: el uso de extractos de regaliz, que contiene glicirrizina, como aditivo alimentario (dulces), puede ser un peligro para enfermos cardíacos o renales, ya que su aglucón produce hipertensión y pérdidas severas de K+. Los síntomas del síndorme de hipertensión incluye retención de Na con edema periférico, hipokalemia con poliuria, calambres musculares, y dolor de cabeza. La hipertensión parece producida por inhibición de la inactivación de cortisol por la enzia 11deshidrogenasa en riñón y en otros órganos y la supresión de la secreción de mineralocorticoides las cebollas, ajos, distintas especies del género Allium, (condimentos) contienen sulfóxidos de cisteína que se descomponen por la enzima aliinasa y liberan los correspondientes tiosulfinatos y disulfuros volátiles (responsables del olor y flavor), que son fuertes irritantes oculares, tracto gastrointestinal, renales, y potencialmente bociógenos. El ajo es estimulante nervioso en niños. Las cebollas, por la enzima aliinasa libera el ácido propenilsulfónico, que posteriormente se convierte en tiopropanal-S-óxido, factor lacrimógeno de las mismas. La cebolla también posee actividad hipoglucémica. 30 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ El aceite de menta contiene aproximadamente un 40% de mentol, usado como agente del flavor en dulces, licores, chicles, etc. Puede producir reacciones de sensibilización, en forma de urticaria. Incluso se han registrado casos de fibrilación cardiaca tras un consumo elevado. La curcumina, pigmento del rizoma de Curcuma longa, se usa como condimento, mezclada con polvos curry y otras especias. Es colagogo, incrementa el flujo de bilis y estimuladelacurcumina contracciónafectan de la vesícula biliar. Pero in vitro, se ha demostrado extractos a la morfología de los cromosomas y se inhibeque la síntesis de ácidos nucleicos. La papaya (Carica papaya) contiene papaína, y un alcaloide, carpaína, con potente acción diurética y cardíaca. La depresión cardiaca causa hipotensión. Ciertas variedades de aguacate son fuente de D-manoheptulosa, que puede dar lugar en animales y humanos a hiperglucemia (en conejos se ha observado que bloquea la secreción de insulina y acelera la gluconeogénesis). La depresión de insulina en plasma en individuos normales es temporal, tras un consumo ocasional, pero se desconocen los efectos de un consumo persistente, especialmente en sujetos diabéticos. A partir de arbustos de creosota , se preparan tés o cápsulas que tienen efectos tóxicos hepáticos, desarrollándose hepatitis severa, fallo hepático fulminante, y renales (adenocarcinoma) El consumo de diversos remedios chinos a base de plantas medicinales, ha traído consigo numerosas intoxicaciones, con síntomas fundamentalmente hepáticos, nerviosos. Por ejemplo, se ha registrado la intoxicación de dos niños lactantes cuyas madres no tomaban ninguna medicación pero ingerían grandes cantidades (más de 2 L/día) de un té que contenía extractos de regaliz, anís y Galega officinalis para estimular la lactación, con diversos principios activos como anetol, que pasa a través de la leche materna; presentaron alteraciones del SNC, incluyendo hipotonía, letargia, emesis, los cuales remitieron al cesar el consumo del té (Rosti y col, 1994). Capsaicina, presente en pimientos y chili, posee efectos beneficiosos pero también tóxicos. Aunque algunas investigaciones han mostrado que es mutagénica y causa aberraciones cromosómicas, su genotoxicidad no ha sido probada en otros experimentos. Se biotransforma por el citocromo P450 2E1 a especies reactivas que son capaces de unirse al sitio activo de diversas moléculas: si la interacción de estos redicales fenoxi se realiza con los ácidos nucleicos y proteínas conlleva la aparición de efectos tóxicos, la unión e inhibición del citocromo P450 puede prevenir la activación de otros xenobióticos. También parece que tiene efectos gastroprotectores, explicado en parte por incrementar la producción de moco gástrico, de forma que su consumo tiene efectos beneficiosos en la úlcera péptica (Food Research Institute, 1996). 31 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ El helecho (Pteridium aquilinum) se suele usar como vegetal procesado en la alimentación de algunos pueblos; parece que existe riesgo de cáncer de esófago en humanos, pero los datos aún no son adecuados. En animales de experimentación, existen datos suficientes de su asociación con cáncer de intestino y de vejiga urinaria en diferentes especies. Se han detectado concentraciones elevadas de ptaquilosido, el probable carcinógeno, en los helechos de algunas áreas, y existe evidencia de que este compuesto una vez consumido por animales (vacas) se transmite a través de la leche; entre en algunos pueblos aislados de América encontrado una correlación la prevalencia de hematuria en Central ganado sey ha la incidencia de cáncer esofágico y gástrico en humanos. De los helechos también se ha aislado el ácido shikimico (3) ó ácido 3,4,5trihidroxi-1-ciclohexeno- 1-carboxílico, que produce neoplasmas en estómago de ratas. Los terpenos y otros compuestos isoprenoides presentes en los aceites esenciales, por ejemplo, de naranjas, limones, limas, uvas, son cocarcinógenos, aumentan el desarrollo de tumores benignos y neoplasmas de piel de ratones pretratados con 3,4-benzo(a)pireno, 7,12-dimetilbenzantraceno (DMBA), lo que parece debido a d-limoneno. D-Limoneno está ampliamente distribuído en muchas plantas y es el constituyente mayoritario de muchos aceites esenciales, cuya ingesta oral en humanos ha inducido proteinuria transitoria, y produce nefrotoxicidad en algunas cepas de ratas, pero no existen evidencias de sus efectos genotóxicos y la IARC lo clasifica en el grupo 3, ya que hay limitadas evidencias de su carcinogenicidad en animales de experimentación, y no es posible clasificarlo por su carcinogenicidad en humanos (http://www.iarc.fr). Otros terpenos con actividad similar son L-pineno (aceite esencial de muchas especias, nuez moscada, menta), felandreno, etc. Existe una gran lista de terpenos, presentes en los aceites esenciales de especias y otros agentes del flavor que aún no han sido ensayados por su posible actividad carcinógena. 1.3. HONGOS SUPERIORES Aunque los hongos superiores no se encuentran en alta proporción en la dieta diaria humana, presentan un gran riesgo tóxico si tenemos en cuenta la frecuencia de intoxicaciones (incluso fatales) en relación con el número de personas expuestas. Existiendo sólo de 30-50 especies tóxicas, son responsables de aproximadamente el 70% de las intoxicaciones naturales, con efectos muy graves y letales (Food Research Institute, 1996). Las causas por las que ocurren estas intoxicaciones (confusión, ignorancia) incluso en expertos son: Gran número de especies, con morfología similar 32 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Cambio de las características morfológicas a causa de las condiciones de crecimiento ambientales o nutricionales Variabilidad de la respuesta tóxica de los individuos (estado de salud, cantidad de toxina presente...) Condiciones de preparación o cocinado Credibilidad en técnicas populares de diferenciación. Podemos clasificarlos por su acción fisiopatológica (Concon, 1988) en ocho grupos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Hongos citotóxicos y coleriformes H. hemolíticos Neurotóxicos Alucinógenos Irritantes gastrointestinales De acción semejante a disulfiram Carcinogénicos H. misceláneos. También se pueden clasificar por (http://www.mju.es/toxicologia/set1.html). el periodo de incubación Destacaríamos por la gravedad de las intoxicaciones agudas los hongos citotóxicos (hepatotóxicos), que atendiendo a la naturaleza de las toxinas podemos dividir en cuatro subgrupos: toxinas ciclopeptídicas, toxinas del género Sulciceps, orellanina y giromitrina. En las toxinas ciclopeptídicas distinguimos dos tipos principales: - Falotoxinas: faloidina, falisacina, falacidina, falacina, faloina, falisina, falina B - Amatoxinas: amanina , -, -, - amanitina con potencia tóxica y mecanismo de acción diferentes. Las falotoxinas son aminoácidos enlazados que forman ciclos; la estructura bicíclica da a la molécula relativa estabilidad, y los sustituyentes en las cadenas laterales no influyen en la toxicidad. En las amatoxinas los grupos hidroxilo de las cadenas laterales son esenciales para la toxicidad; son 10-20 veces más tóxicas que las falotoxinas. Dan lugar al síndrome faloideo, caracterizado por dolor abdominal agudo, vómitos sanguinolentos, diarrea, que pueden revertir en 1-3 días, o continuar progresivamente hacia daño hepático y renal, alucinaciones, convulsiones, coma y muerte (34-63% casos). La anatomía patológica revela: 33 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Hígado: severa degeneración grasa, necrosis, hemorragias Riñón: degeneración, necrosis Otros órganos, como corazón, músculo esquelético y adrianes también exhiben cambios degenerativos hemorrágicos. Las falotoxinas son primariamente hepatotóxicas. Se sugiere que parecen disolver ciertas estructuras del retículo endoplásmico, que conlleva vacuolización del citoplasma; también parece que tienen acción sobre la membrana celular. Indirecta o secundariamente se inhibe la síntesis de glucógeno y existe liberación de enzimas lisosomales. Las amatoxinas son fuertemente hepato y nefrotóxicas. Afectan a núcleos celulares, posteriormente citoplasma, seguido de necrosis y muerte celular. La diana es RNA polimerasa (polimerasa II) (Shibamoto y col, 1993). Las toxinas más peligrosas pertenecen al género Sulciceps, de naturaleza desconocida, cuya tasa de mortalidad es del 80%, a las 7-30 horas de la ingestión. Los síntomas incluyen espasmos abdominales, naúseas sin vómitos, palpitaciones, disnea, anestesia local, coma y muerte. La toxina orellanina (gén. Cortinarius), termoestable, tras un período de incubación de 3-14 días, es principalmente nefrotóxica, aunque también produce daño hepático, síntomas gastrointestinales y neurológicos; la tasa de mortalidad es del 15%. 34 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Giromitrina (Gyromitra esculenta es comestible) puede dar intoxicaciones fatales (3%), con síntomas gastrointestinales, hepáticos, respiratorios y cardíacos. Dicho hongo tiene también actividad hemolítica y carcinogénica, pues contiene N-metil-N-formilhidrazina (MFH) que in vivo se transforma en metilhidrazina, agente carcinógeno probado en animales de experimentación (en ratón produce tumores en hígado 33%, pulmón 50%, vejiga urinaria y conducto biliar). Otras hidrazonas presentes tambin en G. esculenta 35 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ pueden hidrolizarse en condiciones ácidas (estómago) a MFH y el potencial carcinógeno aumenta. En general, se considera que los compuestos que contienen un enlace nitrógenonitrógeno, tales como hidrazinas y compuestos de diazonio, son potencialmente carcinógenos; de hecho los compuestos purificados inducen cáncer en animales. Sin embargo, dichos experimentos indican que sólo son responsables de un pequeño porcentaje de la carcinogenicidad de los más investigaciones sobre la identificación de carcinógenos, loshongos, efectos necesitándose de anticarcinógenos y la seguridad del cocinado frente al consumo de hongos crudos (Food Research Insittute, 1996). Agaritina, presente en el hongo comercial Agaricus bisporus, se transforma por la enzima -glutamiltransferasa en 4-hidroxi-metil-fenilhidrazina, cuya carcinogenicidad no ha sido aún probada, pero como sí lo son otros principios relacionados estructuralmente, es necesario ver la seguridad de este hongo, dado su alto consumo. En A. bisporus se ha aislado un compuesto de diazonio, carcinógeno, 4-(hidroximetil) benzenodiazonio, HMBD), con efectos genotóxicos demostrados in vitro e in vivo. Se ha investigado la acción genotóxica de agaritina en ratones transgénicos, detectándose efectos genotóxicos significativos en riñón y parte superior del estómago a dosis más elevadas (120 mg/Kg de agaritina); a dosis inferiores (30 mg/Kg) sólo se observaron efectos sobre el ADN en riñón (Shepard y col, 1995). Otros hongos superiores poseen nitrosaminas, incluso el champiñón popular ( Agaricus spp). Los hongos hemolíticos, pertenecientes a diferentes géneros, contienen factores que causan hemolisis, anemia, cuya estructura está aún por determinar. Los hongos neurotóxicos tienen como principios activos muy diferentes sustancias: muscarina, muscaridina, acetilcolina, ácido iboténico, muscimol, ácido tricolómico, muscatone. Tras un periodo de incubación de 1-4 horas, aparece un cuadro neurológico agudo, que incluye hipersecreciones, trastornos gastrointestinales, temblores, confusión, efectos narcóticos, delirio y muerte por parálisis respiratoria (4%). Ensayos con animales de experimentación muestran que los últimos cuatro productos, de naturaleza alcaloidea, son los responsables de los efectos narcóticos (disturbios visuales, desorientación), siendo ácido iboténico y muscimol los más potentes. Los hongos alucinógenos de los géneros Psylocibe, Panaeolus, Amanita, Gymnopylus, dan lugar a efectos psicodélicos (visuales, auditivos, gustatorios), y dependiendo de la especie, alucinaciones, euforia prolongada y excitación. A veces, se acompaña de síntomas de incoordinación muscular, debilidad en piernas, brazos y parálisis temporal. La intoxicación en nijños es más severa, cursa con fiebre alta, convulsiones intermitentes y puede terminar fatalmente. Los principios tóxicos son: psilocina, psilocibina, baeocistina, norbaeocistina, bufotenina, serotonina, yango y bisnoryangonina. Excepto las yangoninas, son derivados tipo triptamina. 36 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Los hongos irritantes gastrointestinales comprenden un gran número de especies, con una sintomatología y gravedad variadas, llegando a ser mortales en niños. Permanece desconocida la naturaleza de las toxinas. A veces estos hongos son tóxicos sólo cuando se ingieren crudos o insufiecientemente cocinados. 1.4.- SUSTANCIAS ANTINUTRITIVAS Las sustanciasenantinutritivas compuestos de producir un déficit nutricional, por interferir la utilizaciónson y función de loscapaces nutrientes. Las podemos clasificar (Concon, 1988) en: A. Sustancias que interfieren en la digestión de proteínas, o en la absorción y utilización de aminoácidos y otros nutrientes. B. Sustancias que interfieren en la absorción y/o utilización metabólica de elementos minerales. C. Sustancias que inactivan o incrementan los requerimientos en vitaminas. En las Tablas siguientes se presentan los principales antinutrientes, alimentos en que se encuentran y síntomas que pueden dar lugar. En general, están ampliamente distribuidas en los alimentos, y aunque en la mayoría de los casos ennolosconstituyen peligro de en salud inmediato, no podemos Sus ignorar su presencia alimentos, un especialmente condiciones de malnutrición. efectos tóxicos por tanto, pueden no ser realmente observados a menos que se consuman en grandes cantidades. A. I nterf ieren absorci ón y uti lización de proteínas y amin oácidos Las sustancias que interfieren en la absorción de aminoácidos y proteínas (inhibidores de proteasas digestivas, lectinas, saponinas) (Derache y col, 1990) se encuentran 37 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ principalmente en leguminosas y cereales, y tienen más significado toxicológico para los animales (disminución del crecimiento, por ejemplo) investigándose sus efectos en los últimos años en animales de experimentación, como: hipertrofia en ratas, proporcional al consumo de lectinas presentes en Phaseolus vulgaris , o la hipertrofia e hiperplasia pancreática con proteínas de semilla de soja (Smith y col., 1989). Los mejor investigados han sido los inhibidores de la proteasa de la soja, en la que existen varios, el primero de los cuales fue aislado por Kunitz, del cual toma el nombre; otro inhibidor, de Bowman-Birk, tiene1995). gran actividad antitripsina y es también inhibidor de la quimotripsina (Lindner, Mediante calentamiento apropiado, especialmente calor húmedo, se puede disminuir el efecto de los inhibidores de las proteasas y poder utilizar estas semillas en alimentación. Otras antiproteasas son relativamente resistentes al calor, por ejemplo, inhibidor de la quimotripsina en patatas, pero hirviendo el tubérculo entero, sí se destruye. El grado de inhibición de los inhibidores depende de la temperatura, duración calentamiento, volumen de alimento y de su contenido en agua (Lindner, 1995). Además de los inhibidores de proteasas, en algunas semillas de plantas, como en las harinas de soja, se encuentran inhibidores de las enzimas digestivas lipasas (páncreas) y su secreción, correlacionándose esta inhibición con una disminución en la digestibilidad de lípidos de la dieta. La naturaleza de este inhibidor no se conoce, y parece ser termoestable. Las lectinas están distribuídas ampliamente en legumbres comestibles, y son generalmente, glucoproteínas. Su acción tóxica está relacionada con su unión a receptores celulares específicos; por ejemplo, in vitro se ha demostrado la unión de la lectina de judía en rata sobre células de la mucosa intestinal, pudiéndose distorsionar la capacidad de absorción intestinal de aminoácidos como tirosina, grasas, vitaminas liposolubles, por disminución de la reabsorción de sales biliares. Pueden inactivarse por calor húmedo, aunque algunas requieren altas temperaturas. De las saponinas, glucósidos formados por sapogenina y distintos azúcares, con actividad hemoítica, no se conoce el mecanismo de acción tóxica (inhibición del crecimiento) en animales. Entre las ventajas del tratamiento por calor al que se someten los alimentos (fritura, asado, cocción) se encuentra el mejorar la calidad del alimento, no sólo por destrucción de la flora microbiana y toxinas termolábiles, sino por destruir también estos factores antinutricionales, con el consigiente incremento de la digestibilidad y biodisponibilidad de algunos nutrientes, en este caso, aminoácidos. Tendrá otros inconvenientes el tratamiento por calor, los cuales veremos en el capítulo de tóxicos derivados. 38 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ B) A ntimin erales Las sustancias que interfieren en la utilización de elementos minerales (Derache y col, 1990) esenciales están ampliamente distribuídas en vegetales, frutas y granos de cereales. Las cantidades presentes en los alimentos difícilmente producen una intoxicación aguda con un consumo normal de alimentos, pero pueden dar lugar a efectos tóxicos con una dieta no equilibrada. El ácido fítico es un ácido fuerte presente de forma natural en una gran variedad de vegetales comestibles, siendo los cereales y leguminosas los que contienen mayores cantidades. Forma sales insolubles con diferentes metales di y trivalentes como Ca, Fe, Zn, Mg, Cu, Mn. Los efectos tóxicos de los fitatos en humanos (dietas pobres) se pueden subsanar incrementando la ingesta de los elementos esenciales, particularmente calcio y zinc. También existen evidencias , a partir de estudios in vitro y con animales de experimentación que el fitato tiene un efecto protector frente al desarrollo del cáncer, pero aún no se ha dilucidado el posible mecanismo; otras evidencias indican que se une a proteínas y pueden afectar negativamente la digestibilidad de las mismas. En los procesos de fermetación y germinación los niveles de fitatos se reducen en porcentajes importantes. 39 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Diversos polisacáridos insolubles presentes en diversas semillas disminuyen la absorción de Zn. La fibra de la dieta también reduce la biodisponiblidad de ciertos minerales. Experimentos in vitro empleando diversas fracciones de lentejas y judías crudas, y cocinadas, revelaron que pueden unirse al calcio en condiciones similares a la del intestino delgado. El ácido oxálico forma sales poco solubles con varios metales divalentes, siendo el oxalato cálcico particularmente insoluble. Algunos alimentos como en espinacas, apio, remolacha azucarera pueden producir un balance negativo del calcio humanos. El ácido oxálico per se en humanos es nefrotóxico, directo. Destacamos las diferentes sustancias bociogénicas, presentes principalmente en distintas especies del género Brassica (col, nabo, coliflor) ricas en glucosinolatos, que por hidrólisis liberan las sustancias activas como tiocianatos, isotiocianatos, nitrilos y compuestos cíclicos azufrados. Un ejemplo es la progroitina (semillas de Brassica) que libera nitrilos tóxicos (que son nefro, hepato y pancreotóxicos en animales de experimentación), y un producto intermedio que se cicla para dar goitrina o s-5-vinil-oxazolidona-2-tiona, potente bociógeno, que interfiere en la yodación de precursores de tirosina, por lo que el tipo de bocio que produce no se corrige fácilmente por terapia con yodo. Algunos autores señalan que los efectos adversos de estos glucosinolatos sobre la salud humana son menores de los esperados, ya que el cocinado de los vegetales reduce significativamente sus niveles; otras evidencias indican que los vegetales del género Brassica ejercen un efecto protector , de prevención de cáncer, pero ello necesita una confirmación. Los tiocianatos e isotiocianatos de los glucosinolatos y consecuentemente de los glucósidos cianogénicos, inhiben la absorción de yodo por la glándula tiroides. Se han investigado los efectos genotóxicos de benxilisotiocianato (BITC), presente en las crucíferas, en células de mamíferos, encontrándose un aumento cuatro veces superior en el número de aberraciones cromosómicas; BITC también ejerce efectos citotóxicos en células CHO y en líneas celulares de adenocarcinoma colorectal humano, y aunque no se necesita activación metabólica para ello, los microsomas hepáticos de ratas son capaces de metabolizar los isotiocianatos en tiocianatos, que en presencia de NADPH pueden convertirse en compuestos de urea mixtos, cuyo significado aún no se conoce (Food Research Institute, 1996). Actualmente se siguen investigando losdecontenidos en de glucosinolatos de animales distintas especies del género Brassica , los efectos sus productos hidrólisis sobre de experimentación, etc. Así mismo se han estudiado los compuestos volátiles metil, alil y n-propil disulfuro, presentes en especies del género Allium, como cebolla, ajo, que deprimen la absorción de yodo, sugiriéndose que pueden ser un factor dietético que influya en la alta prevalencia de bocio endémico en ciertas poblaciones, como la Alpujarra granadina. 40 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Se consideran antivitaminas no sólo las sustancias que degradan las vitaminas o antimetabolitos, sino también aquéllas que incrementan los requerimientos fisiológicos de las mismas, como por ejemplo, las ingestas elevadas de ácidos grasos insaturados, susceptibles de peroxidación lipídica, que aumentan las necesidades de vitamina E. C) An tivita minas El consumo persistente de factores antitiamina como tiaminasa en pescados crudos (arenques, atún), moluscos, y vegetales como judías, semilla de algodón, algunos de estructura química conocida como derivados del fenol, como metilsinapato en semilla de mostaza, taninos, y otros factores antitiamina aislados de bacterias del género Bacillus y Clostridium, y de hongos (Trichosporum), la posible presencia de bacterias productoras de tiaminasa en el tracto gastrointestinal y dietas ricas en grasas e hidratos de carbono, puede conducir a déficit de vitamina B1. El consumo elevado de vegetales con actividad antitamina, unido a niveles bajos de tiamina pueden comprometer el estatus de esta vitamina en algunas poblaciones (Tailandia). En animales de experimentación este déficit produce ataxia, convulsiones y parálisis. 41 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La avidina es una glucoproteína básica presente en la clara del huevo (Derache y col, 1990) que une fuertemente a la biotina en una proporción 1:4, y se ha observado dermatitis en humanos por consumo repetido (varias semanas) de huevos crudos, unido a una dieta baja en dicha vitamina. Debemos recordar también que diversos hongos comestibles tienen factores antipiridoxina, por ejemplo, giromitrina, agaritina, ácido lentínico, que forman hidrazonas constituye o bases de conenfosfato de con piridoxal. Este déficit de piridoxina un Schiff problema pacientes tratamientos crónicossecundario de fármacos tipo hidrazina, pudiéndose presentar anemia, polineuritis, dermatitis seborreica, síntomas de pelagra; una deficiencia severa de piridoxina en niños puede dar lugar a convulsiones. El déficit de Niacina (vit. PP) conduce a los síntomas de pelagra, dermatitis, diarrea, demencia, por consumo excesivo de maiz, arroz, mijo, en los que existe un factor antiniacina. El consumo crónico de Ackee, fruto muy estimado en Jamaica, ha producido intoxicaciones con síntomas que revelan alteración hepática (ictericia, prurito, diarrea). El fruto inmaduro contiene una toxina potente, Hipoglicina A. BIBLIOGRAFÍA Cameán AM, Repetto M. Estado Actual de la Toxicología Alimentaria en Toxicología Avanzada, Madrid, Diaz de Santos, 1995. Concon JM. Food Toxicology. Part A, B. New York, Marcel Dekker, 1988. Córdoba JJ, Antequera Rojas T, García González C y coo. 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Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 2. BIOTOXINAS MARINAS Ana Gago Martínez Departamento de Química Analítica y Alimentaria, Facultad de Ciencias, Universidad de Vigo INTRODUCCIÓN El fitoplancton marino se ve frecuentemente afectado por la presencia de algas microscópicas, las cuales sirven de alimentación a especies tales como moluscos bivalvos (mejillones, almejas, vieiras, ostras, etc.) así como larvas de crustáceos y otras especies marinas. La proliferación masiva de algas es beneficiosa para la agricultura, sin embargo dicha proliferación puede tener también efectos negativos, causando importantes daños socioeconómicos. La primera referencia a episodios tóxicos de este tipo podría encontrarse en la Biblia: (Exodo 7:20-21) “………..las aguas de los ríos se convirtieron en sangre, los peces murieron, los egipcios no podían beber el agua del río”. Uno de los primeros casos fatales de envenenamientos tras la ingestión de mariscos contaminados con toxinas de dinoflagelados fue informado en 1793 (Poison Cove, British Columbia). En aquel entonces, a tribus locales de la India no se les permitía consumir mariscos cuando las aguas del mar se volvían fosforescentes debido a proliferaciones de dinoflagelados, este hecho fue entonces atribuido a la presencia de ciertos toxinas alcaloides, hoy en día denominadas como toxinas paralizantes, Paralytic Shellfish Poisoning (PSP). Desde entonces se informó de al menos 2000 casos de intoxicaciones de este tipo a lo largo de la geografía mundial . Por todo ello se planteó la necesidad de controlar los compuestos responsables para asegurar la salubridad de los alimentos de srcen marino. Entre las contaminaciones más frecuentes de alimentos de srcen marino por proliferaciones de algas tóxicas y consecuentemente de humanos consumidores de los mismos fueron, la intoxicación paralizante Paralythic Shellfish Poisoning (PSP), ya comentada, la intoxicación diarreica, Diarrhetic Shellfish Poisoning (DSP) y la amnésica, Amnesic Shellfish Poisoning (ASP). 2.1. INTOXICACIÓN PARALIZANTE (PSP) La intoxicación paralizante (PSP) es un síndrome neurotóxico que resulta del consumo humano de alimentos marinos contaminados. Las toxinas asociadas con este síndrome fueron denominadas saxitoxinas ya que en un principio se creía que la saxitoxina era la única responsable de este tipo de intoxicación. La incidencia de estos episodios se 44 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ incrementó considerablemente desde 1970 y en la actualidad esta contaminación está apareciendo en regiones del mundo donde no había aparecido con anterioridad. 2.1.1 Or gani smos productor es Los organismos considerados responsables de este tipo de intoxicación son mayoritariamente dinoflagelados de los géneros Gonyaulax, Alexandrium y Pyrodinium, así como ciertas especies de cianobacterias, o algas verde-azuladas presentes en aguas dulces tales como Aphanizomenon flos-aquae, las cuales se ha encontrado recientemente que contienen saxitoxina o compuestos derivados de la misma, y fue además responsable de envenenamientos de animales terrestres y marinos, los cuales habían bebido en estanques contaminados con este tipo de algas. El vínculo entre toxicidad de alimentos de srcen marino, fundamentalmente mariscos y dinoflagelados, se estableció por vez primera en 1927, después de un episodio tóxico en la Bahía de San Francisco. El dinoflagelado tóxico fue asignado al género Gonyaulax y denominado G.catenella. Posteriormente se encontraron ciertos dinoflagelados de similar morfología como responsables de este mismo tipo de toxicidad, estos organismos se han asignado normalmente al género Gonyaulax, recientes revisiones taxonómicas han hecho que dichos dinoflagelados sean hoy día considerados como Alexandrium (Balech, 1985). Especies de Pyrodinium bahamense fueron encontrados también como responsables de un episodio tóxico en Papua New Guinea. 2.1.2.- Propi edades quími cas Los componentes tóxicos del grupo PSP constituyen un grupo de compuestos solubles en agua con elevado carácter polar. Su estructura química se muestra en la Fig 1. A pesar de que la Saxitoxina fue considerada inicialmente como el único compuesto responsable de esta intoxicación, hoy en día se conocen más de veinte análogos de la misma de ocurrencia natural. La molécula de Saxitoxina es una tetrahidropurina compuesta por dos grupos funcionales guanidinio En el C-11 la Saxitoxina posees una función diol. Tradicionalmente las toxinas PSP toxins, se dividieron en tres grupos, carbamatos, sulfocarbamatos y decarbamatos (Oshima et al., 1989). Recientemente se han añadido a este grupo unos cuantos compuestos deoxicarbamatos. Las relaciones estructurales entre estos compuestos sugieren la posibilidad de múltiples bioconversiones entre estos componentes PSP. 45 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Fig. 1. Estructura de las t oxinas PSP 2.1.3.-T oxicología L os ef ectos in vi tr o de las Saxit oxi nas han sido cu idadosamente estudiados (K ao et al., 1971) L a Saxi toxi na da l ugar a u na depr esión en múscul o car díaco, asícomo a un bloqu eo f isiológico de los canal es de sodio entr e las membr anas nervi osas. Los principales síntomas de este tipo de intoxicación incluyen temblores y entumecimiento en la boca y los labios en un corto período de tiempo tras la ingestión de especies contaminadas con PSP, extendiéndose al resto de la cara y cuello. También se observa una sensación de hormigueo en los dedos seguida de dolores de cabeza y mareos. En algunos casos se observan también nauseas y vómitos cuando se inicia la intoxicación. En casosPosteriormente de intoxicaciones moderadaspueden o severas puedenincoherencia darse parestesias en brazos y piernas. los pacientes presentar en el habla y sensación de debilidad, así como dificultades respiratorias en pacientes con intoxicaciones severas produciéndose parálisis en los músculos y finalmente la muerte como consecuencia del incremento progresivo de las dificultades respiratorias (Prakash et al., 1971). La principal fuente de la intoxicación es el consumo de bivalvos, incluyendo mejillones, almejas, ostras, etc., sin embargo, algunos otros alimentos marinos, tales como cangrejos y otros peces pueden ser responsables también de este tipo de intoxicación. Estas toxinas son absorbidas rápidamente por el tracto intestinal. La eliminación de las toxinas PSP dura aproximadamente 90 minutos y los estudios clínicos han mostrado que los pacientes que sobreviven las primeras 24 horas, normalmente se recuperan aparentemente sin efectos posteriores (Kao, 1993) En términos de toxicidad los compuestos sulfocarbamilados son considerados como los menos tóxicos, sin embargo, estos compuestos pueden convertirse en carbamatos los cuales son los compuestos PSO más tóxicos en condiciones ácidas (Hall et al., 1990) Los niveles de toxinas que pueden causar intoxicaciones varían considerablemente probablemente debido a diferencias sensibles entre individuos así como a la precisión de los métodos utilizados para la cuantificación. Los envenenamientos suaves en adultos se pueden dar a dosis de toxinas PSP entre 304-4,128 µg/persona, mientras que los envenenamientos severos están causados por dosis entre 576 y 8,272 µg (Prakashet al., 1971). Otras fuentes consideran 46 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ que los síntomas suaves pueden aparecer entre 144 y 1,660 µg STXequivalentes/persona, y las intoxicaciones fatales entre 456 y 12,400 µg STXequivalentes (Acres et al., 1978). No hay un antídoto específico para las toxinas PSP. El tratamiento clínico de los pacientes intoxicados con estas toxinas es de soporte, si el vómito no ocurre espontáneamente, se inducirá mediante eméticos o lavado gástrico. Las toxinas pueden ser efectivamente absorbidas por carbón activo. En casos moderadamente severos la ventilación es una primera preocupación, así como el controlar el pH de la sangre y los gases de la misma para asegurar una oxigenación adecuada. En caso de que la acidosis no sea compensada por la hiperventilación, la terapia con fluidos es esencial para corregirla y adicionalmente se deberá facilitar la excreción renal de las toxinas. El límite de tolerancia para las toxinas PSP es de 80 µg STX-equivalentes/100 g carne de mejillón (equivalente a 400 unidades ratón). 2.1.4.- M é todos de Análisis El método más común utilizado para el control de toxinas PSP es el Bioensayo con ratones (Official Methods of Analysis, AOAC, 1990), este método es todavía el oficial en la mayoría de los países y midelalasalubridad toxicidad de global en extractos de mariscos puede servir para controlar eficazmente las especies analizadas. Este ymétodo presenta algunas carencias con respecto a su selectividad, sensibilidad, variabilidad de los resultado así como por el hecho de tener que disponer de un constante suministro e instalaciones para el mantenimiento de ratones no disponibles en todos los laboratorios analíticos :El método más ampliamente utilizado para la determinación sensible y selectiva de estos compuestos es la cromatografía de líquido de alta eficacia (HPLC) con detección por fluorescencia. Para llevar a cabo esta determinación es preciso llevar a cabo una reacción de derivatización, sobre la base de la inicialmente propuesta por Bates y Rapoport (Bates et al., 1975) cuando desarrollaron el primer método por vía química para la determinación de estos compuestos, de modo que los componentes tóxicos paralizantes se conviertan en sus correspondientes homólogos de carácter fluorescente utilizando dos alternativas importantes, una de las cuales utiliza una reacción de derivatización postcolumna y fue propuesta por Oshima (Oshima et al., 1989) mientras que la otra opción utiliza una derivatización precromatográfica y fue propuesta por Lawrence (Lawrence et al., 1995) Las toxinas PSP serán pues oxidadas con peróxido o peryodato, teniendo en cuenta que a pesar de que la oxidación con peróxido permite incrementar la sensibilidad, los compuestos hidroxilados tales como los derivados N-1 hidroxi no son suficientemente oxidados en estas condiciones .La fluorescencia producida será utilizada para estimar la concentración de los compuestos PSP. Ambas alternativas difieren además en el modo de elución, mientras que para la alternativa precromatográfica se utiliza una elución en gradiente, el método postcolumna utiliza tres isocráticos distintos para cada uno de los grupos de toxinas. La 47 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ ventaja de utilizar un método químico es la capacidad para separar los diferentes análogos y poder cuantificarlos individualmente. La opción precromatográfica surgió especialmente para resolver problemas de tiempo asociados con la utilización de los tres isocráticos, así como para evitar la utilización de equipos especiales con módulos para la derivatización postcolumna. La Electroforesis Capilar (CE) ha surgido recientemente como alternativa para lla separación y análisis de los compuestos citados (Piñeiro et al.,1999). Los acoplamientos con la Espectrometría de masas tanto de HPLC de CE han proporcionado útilestécnicas de unanogran de análogos de PSP (GagoMartínez et al.,datos 1996).muy Dichas son variedad particularmente útiles para análisis de rutina, sin embargo proporcionan una información muy útil acerca de las toxinas presentes en muestras contaminadas. Se han desarrollado también diversas alternativas bioquímicas. Entre ellas los métodos ELISA son los más interesantes estos métodos El uso de métodos ELISA lleva asociado una pérdida de sensibilidad frente a muchos compuestos PSP. Últimamente se están desarrollando también otro tipo de ensayos rápidos utilizados para “screening” rápido, como es el caso del ensayo de neuroblastomas. El principal obstáculo para el desarrollo de métodos analíticos está asociado con el problema de obtener estándares y materiales de referencia. 2.2.- INTOXICACIÓN DIARREICA (DSP) La intoxicación diarreica, DSP (Diarrhetic shellfish poisoning) surge como consecuencia del consumo de mariscos contaminados tras su alimentación con dinoflagelados tóxicos. La primera evidencia de la presencia de este nuevo tipo de enfermedad gastrointestinal asociada con el consumo de mejillones contaminados tras la ingestión de dinoflagelados tuvo lugar en Holanda en la década de 1960 (Kat 1979:) Otro incidente tóxico de este tipo tuvo lugar en Japón en 1976 -1977, cuando un elevado número de personas sufrieron síntomas gastrointestinales. Dichos síntomas se asociaron entonces con el consumo de vieiras contaminadas con Acido okadaico (OA) y compuestos relacionados (Yasumoto et al., 1978) Episodiso de este tipo tuvieron lugar también en Escandinavia durante los años 1960, no obstante no se confirmó ningún episodio de este tipo hasta 1980 (Kumagai et al., 1986). El descubrimiento de este tipo de intoxicación se atribuye a Yasumoto y su grupo de investigación, los cuales encontraron una correlación entre dinoflagelados del género Dinophysis fortii y este tipo de contaminación, consecuentemente las toxina sasociadas fueron denominadas (DTX) y como consecuencia de los síntomas diarreicos, el síndrome fue denominado como Intoxicación diarreica, DSP (Diarrhetic Shellfish Poisoning) (Yasumoto et al., 1980). Las toxinas diarreicas se dividen en tres grupos: Ácido okadaico y derivados, Dinophysistoxinas, Pectenotoxinas y Yessotoxinas, estos dos últimos grupos de toxinas fueron incluídos inicialmente en este grupo a pesar de presentar una sintomatología y 48 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ efectos tóxicos distintos; mientras las pectenotoxinas son claramente hepatotóxicas, las yessotoxinas muestran una sintomatología típicamente cardiotóxica . El ácido okadaico y sus análogos se consideran los típicos compuestos DSP y se encuentran ampliamente distribuídos es por ello que el estudio de los mismos resulta hoy en día más interesante, aunque la distribución de compuestos como los del grupo de la YTX a lo largo de la geografía mundial ha sufrido un notable incremento en los últimos años . Respecto a las pectenotoxinas, se trata de polieter lactonas, de las cuales sólo la PTX2 ha sido encontrada en el fitoplancton estimándose que las demás encontradas en mariscos, pudieran tener su srcen en diversos tipos de biotransformaciones. Dichas toxinas no se asocian con los típicos síntomas diarreicos en humanos, sin embargo presentan una toxicidad aguda en ratones, no obstante el tipo de toxicidad no está totalmente claro. El tercer grupo de compuestos tradicionalmente incluídos en este grupo DSP son las Yessotoxinas (YTX). Se trata de compuestos polieter . Hasta la fecha se han identificado diversos tipos de Yessotoxinas (entre otras 45-OH-YTX, homo-YTX, and 45-OH-homo-YTX, (Satake et al., 1997). El órgano afectado por este tipo de compuestos es el miocardio (Murata et al., 1987). Estudios recientes muestran que la toxicidad oral de la YTX es al menos de un orden de magnitud inferior comparada con la toxicidad intraperitoneal. 2.2.1 Or gani smos productor es Los dinoflagelados del género Dinophysis, han estado implicados en episodios tóxicos de DSP: La confirmación de su toxicidad fue difícil debido a la dificultad de cultivar ese tipo de dinoflagelados. Especies de dinoflagelados Prorocentrum Lima fueron también responsables de la producción de ácido okadaico y derivados. La DTX1 se encontró como la máxima responsable de episodios tóxicos DSP en Japón en 1976 y 1977 , el organismo responsable fue la especieDinophysis fortii, Los acilderivados DTX-3 fueron los máximos responsables de contaminaciones de vieiras en 1982, sin embargo los compuestos DTX-3 no fueron encontrados en especies de Dinophysis species, así pues se cre que su srcen pueda estar en la acilación de la DTX1 en los hepatopáncreas de dichas vieiras (Murata et al., 1982). En episodios de DSP en Francia, España, Portugal, Italia y Suecia, se informó de la presencia de Ácido Okadaico como componente DSP mayoritario siendo las especies de D. acuminata and acuta las responsables de dichas toxinas. Episodio de DSP en Holanda fueron debidos mayormente a elevadas concentraciones de especies de Prorocentrum. Importantes episodios de DSP en Noruega y Suecia en 1985 y 1986 fueron atribuídos a la presencia de D. acuta (Aune et al., 1993). 49 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Aunque el ácido okadaico ha sido considerado el máximo responsable de la toxicidad DSP en Irlanda, la DTX-2 fue también encontrada como responsable de este tipo de toxicidad junto con el AO. Lo mismo ocurre con la toxicidad DSP en Galicia donde la DTX-2 ha sido también encontrada como responsable de la toxicidad DSP, a pesar de considerarse que el AO era el único componente DSP responsable de la intoxicación en esta zona (Gago-Martínez et al., 1996). Episodios de de DSPProrocentrum en América están asociados con la presencia AO tóxico y DTX-1, sp. las siendo lastóxicos especies responsables de dicho de perfil en Canadá, mientras que Dinophysis sp. fueron las responsables de la toxicidad DSP en USA y Chile. 2.2.2. Propi edades quími cas Entre las toxinas DSP, como se ha mencionado ya, se consideran incluídos tres grupos de toxinas: ácido okadaico (OA) y derivados, Dinophysistoxinas (DTX), Pectenotoxinas (PTX) y Yessotoxinas (YTX) , entre todas esta toxinas el OA y las DTX`s son las que se encuentran más frecuentemente distribuídas a lo largo del mundo. Dicho grupo estaba compuesto inicialmente por el ácido okadaico (OA) y la Dinophysistoxina-1 (DTX1), una nueva dinophysistoxina (DTX-2) fue aislada en Irlanda (Hu et al., 1992) y posteriormente se encontró en dinoflagelados y mejillones de las Rías Gallegas (GagoMartínez et al.,. 1996). Las estructuras químicas de estos compuestos se muestran en la Fig 2. Recientemente se han encontrado más diinophysistoxinas tales como DTX3, acilderivados de las anteriores (Yasumoto et al., 1985). Dichos compuestos también poseen actividad tóxica, pero solo fueron hallados en tejidos de mariscos sugiriendo su probable srcen metabólico. Recientemente se identificaron otros análogos de este grupo (DTX-2B, DTX-2C) en mariscos. La primera evidencia de la existencia de diol esteres del AO viene del aislamiento de una mezcla de los mismos de especies de Prorocentrum Lima (Yasumoto et al., 1989). Otros esteres del AO tales como OA-DE1 se aislaron también de diversos tipos de Prorocentrum sp tales como Prorocentrum lima y Prorocentrum maculosum (Hu et al.,.,1992).Dichos diol esteres se encontraron también en especies de P.Lima (Norte et al.,., 1994). Un nuevo componente DSP denominado DTX-4 ha sido descubierto recientemente (Hu et al.,., 1995). Las toxinas DSP son compuestos lipídicos de cadena larga conteniendo anillos polieter cíclicos. Son solubles en acetona, cloroformo, cloruro de metileno y Dimetilsulfóxido. 50 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Fig. 2. Estructura de las toxinas DSP 2.2.3.-T oxicología Los efectos tóxicos del AO y sus derivados fueron bien descritos tras el episodio de Japón en 1978, los mismos incluyen vómitos y diarrea. De los resultados obtenidos con el bioensayo con ratones se encontró una correlación entre toxicidad de esos compuestos en humanos y efectos en ratones. El contenido de toxina requerido para producir enfermedades en humanos fue definido mediante unidades ratón, 1 Unidad ratón (UR) se define como la cantidad de toxina requerida para causarle al muerte a un ratón de 20 g durante un período de 48 horas. La cantidad de toxina necesaria para causar envenenamientos suaves a adultos es de 12 UR. De los estudios efectuados sobre este tipo de compuestos se concluye que los compuestos DSP presentan efectos crónicos pudiendo inducir promoción de tumores (Fujiki et al., 1999). Dichas toxinas también se consideran fuertes inhibidoras de las protein-fosfatasas, afectando al funcionamiento de las células eucarióticas. Respecto al mecanismo de acción del ácido okadaico y la DTX1 son potentes inhibidores de las proteín-fosfatasas 1 y 2A (PP1 y PP2A, respectivamente).Se han encontrado también algunos estudios acerca de los efectos mutagénicos y genotóxicos del AO y la DTX1.Los daños asociados con la exposición a toxinas del grupo DSP, están relacionados con los efectos tóxicos de los compuestos individuales. Los síntomas de DSP comienzan después de la ingestión de AO o DTX por encima de 40-50 µg por 51 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ persona (adulto). Los pacientes se recuperan después de unos cuantos días. La toxicidad crónica (promoción de tumores. mutagénesis) no puede ser estimada todavía. 2.3.- INTOXICACIÓN AMNÉSICA (ASP) Fue descubierta por vez primera en Prince Edward Island, Canada, en 1987, después de un episodio serio de envenenamientos de mariscos (Quilliam et al.,., 1989). La intoxicación amnésica, cuyo máximo responsable es el ácido domoico que fue inicialmente aislado de la microalga Chondria Armata por investigadores japoneses estudiando propiedades insecticidas de extractos de algas (Takemoto and Daigo, 1958 ) El ácido domoico fue el responsable de la intoxicación en el episodio canadiense (Wright et al., 1989). La toxina estaba presente a niveles tan altos como 1000 g/g de tejido y fue el primer dato acerca de la presencia de ácido domoico como una toxina de mariscos (Wright et al.,., 1995) La víctimas sufrían síntomas neurotóxicos y gastrointestinales, pero también una aguda pérdida de memoria aguda y los síntomas fueron observados durante 24 horas. 2.3.1.- Organ ismos productor es La fuente de AD en el incidente canadiense fue la diatomea Pseudonitzschia pungens f. multiseries (Subba Rao et al., 1988). Hasta este incidente se creía que las ficotoxinas solo procedían de dinoflagelados y las diatomeas no eran consideradas como posibles fuentes de dichas toxinas. Otras especies pertenecientes al género Pseudonitzschia como P. pseudodelicatissima y P. australis, este organismo fue responsable de las muertes de pelícanos y cormoranes en Monterey Bay, California (Fritz et al.,., 1992), después de la ingestión de anchoas conteniendo ácido domoico en concentraciones tan altas como 100 g/g. Además el AD fue también encontrado tanto en bivalvos (vieiras, almejas, ) así como en gasterópodos, langostas, etc 2.3.2-Propiedades quími cas El ácido domoico es un compuesto de srcen natural , análogo del ácido glutámico, aislado del fitoplancton marino. La estructura química del ácido domoico y sus isómeros se muestra en la Fig. 3. El ácido domoico parece ser el compuesto predominante tanto en el plankton como en los mariscos contaminados. Algunos de sus isómeros como el ácido isodomoico A,C,D, o las domoilactonas A y B parecen no haber sido encontradas todavía en extractos del plankton o en tejidos de mariscos contaminados. El ácido domoico es un compuesto cristalino soluble en agua con propiedades típicas de aminoácido y su estructura es claramente dependiente del pH, pudiendo dar lugar a cinco formas protonadas. 52 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 2.3.3.- Toxicología Los efectos tóxicos del ácido domoico se establecieron tras estudios llevados a cabo utilizando ratas o monos. Tras la inyección intraperitoneal en ratones, esta toxina induce una sintomatología peculiar conocida como “scratching syndrome”. Los animales se rascan los hombros con las extremidades posteriores, le siguen convulsiones y a menudo la muerte. También se informó de efectos sutiles tales como hipoactividad, rigidez, temblores, etc. (Tasker et al., 1991); de los efectos tóxicos en humanos, se tuvo conocimiento con posterioridad al incidente canadiense, cuando 107 personas tuvieron que ser hospitalizadas, 14 de ellas presentaron envenenamientos neurológicos severos y cuatro de las personas de edad avanzada intoxicadas murieron en un período de 11 a 24 días. En sus cerebros se encontraron daños severos fundamentalmente en la región del hipocampo (Todd et al.,1993). Los síntomas humanos fueron relacionados fundamentalmente con trastornos gastrintestinales, pero también se observaron síntomas neurológicos siendo la pérdida de memoria temporal uno de los síntomas más característicos asociados con este tipo de intoxicación. La farmacocinética y el mecanismo de acción del ácido domoico muestra que tras la exposición oral, la mayoría de las toxinas se excretan en heces tanto de ratas como de ratones (Iverson et al.,., 1990). En el torrente sanguíneo el ácido domoico es purificado muy fácilmente en los riñones (Suzuki and Hierlehy 1993) 53 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Fig. 3. Estructura de las toxinas amnésicas 54 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ El mecanismo de acción del ácido domoico es como agonista de receptor glutamato (Takemoto, 1978) Los ácidos domoico y kaínico pueden ser considerados como formas conformacionalmente restringidas del ácido glutámico actuando como receptores glutamato con una elevada afinidad. Aunque el mecanismo de acción del ácido domoico no está suficientemente claro, podría ser que dichos efectos estuviesen mediados por el flujo de entrada de calcio vía canales voltaje-dependiente (persinápticos) y/o por el flujo de iones sodio y potasio a través del canal receptor glutamatérgico pre o postsináptico.. Se sabe que el ácido domoico es un neuroexcitador de dos a tres veces más fuerte que el ácido kaínico y aproximadamente cien veces más potente que el glutamato. Después del incidente canadiense el nivel de ácido domoico estipulado como límite de seguridad fue de 20 g/g de tejido de marisco (Iverson et al.,., 1994). Dicho nivel ha sido adoptado por la mayoría de los países como límite legal. El límite de acción legal del ácido domoico en vísceras de cangrejos ha sido recientemente modificado y establecido en 80g/g. De los datos obtenidos en el incidente canadiense se estima que la concentración de ácido domoico en los mariscos estaba en el rango de 300-1000 g/g y los individuos intoxicados podrían haber ingerido entre 1-2 mg/Kg de la toxina. El consumo de 250 g de carne de mejillón con el máximo nivel de tolerancia dará corresponderá a la ingestión de 0.1 mg AD /kg peso de adulto. Los grados de acumulación del ácido domoico en los mariscos y su velocidad de eliminación varían entre las diferentes especies y entre órganos diferentes. En la mayoría de los mariscos el AD se acumula en los órganos digestivos. BIBLIOGRAFÍA Acres, J. and Gray, J., (1978). Paralytic shellfish poisoning. CMA Journal 119: 11951197. AOAC Official Methods of Analysis. 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Su facilidad de crecimiento favorece su aparición tanto en el suelo como en el medio acuático, preferentemente en aguas dulces con pH alcalinos o neutros y temperaturas entre 15 y 30ºC. Requieren una alta concentración de nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo. Algunas especies de cianobacterias producen potentes toxinas, capaces de srcinar efectos agudos y crónicos el hombre, estas floraciones son tóxicas (Roseten y col. 2001). animales y vegetales. Más del 50% de 3.2. CIANOBACTERIAS Las cianobacterias presentan una importante diversidad de formas. Difieren en su morfología, estructura y funciones, y en su respuesta a los estímulos medioambientales. (Skulberg y col. 1993). La forma y el tamaño celular juegan un importante papel en su clasificación. Las relaciones morfométricas proporcionan importantes datos para la distinción de especies y de variedades. Las cianobacterias unicelulares tienen formas esféricas, ovoides o cilíndricas que se reproducen por fisión binaria. Pueden aparecer células aisladas o agregándose en colonias irregulares. La morfología de la colonia variará con los factores de crecimiento medioambientales. La morfología filamentosa es típica de un cierto número de cianobacterias, sus repetidas divisiones celulares dan lugar a una estructura multicelular llamada tricoma siendo frecuente las variaciones en la morfología del mismo - derecho, espiralado, etc. Otras características especiales incluyen una diferenciación de ciertas células en heterocistos, 59 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ estructuras fijadoras de nitrógeno, y en acinetos, estructuras donde almacenan sustancias de reserva. Existen alrededor de 40 especies toxigénicas identificadas y continúan las investigaciones. Estudios de campo y trabajos de laboratorio con cultivos de cianobacterias han revelado que hay especies que tienen variedades productoras de toxinas y variedades no productoras, considerándose las toxinas como metabolitos secundarios. La presencia de especies toxigénicas se da comúnmente entre el plancton de las aguas fluviales, aunque se ha comprobado la existencia de algunas cianobacterias planctónicas marinas que también lo son. Los géneros mayormente implicados en floraciones tóxicas son: Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, Nodularia, Oscillatoria (Carpenter y Carmichael, 1995). Las especies toxigénicas más destacadas se recogen en la tabla: Tabla 1. Especies de cianobacterias reconocidas como toxigénicas Los métodos más rápidos y simples para determinar el peligro potencial de una floración tóxica incluyen la diferenciación de las cianobacterias hasta el nivel de género más de especie. Elenprincipal reside en quelalacepa producción varíaque extremadamente funciónmotivo del genotipo o de más quededecianotoxinas la especie, siendo preferible dar sólo el nombre del género, especialmente si la diferenciación entre especies al microscopio entraña dificultad. Sin embargo, una identificación más precisa, especificando la especie, en las zonas que normalmente se estén monitorizando, es muy útil para una estimación más exacta del contenido de toxinas (Lawton y col. 1999). 60 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 3.3. CIANOTOXINAS Se han aislado y caracterizado toxinas producidas por cianobacterias, cuyos efectos tóxicos principales son: neurotóxicos, hepatotóxicos y dermatotóxicos (estas últimas producidas por cianobacterias marinas) (Sivonen, 1998). Las toxinas producidas por las cianobacterias pueden clasificarse de la siguiente manera: - Hepatotoxinas: afectan principalmente al hígado. Son de estructura peptídica, diferenciándose los siguientes tipos:  Microcistinas (MCs): Se conocen más de 50 variantes, dependiendo de los aminoácidos que constituyan su estructura (Sivonen, 1998; Codd, 1999). Son heptapéptidos cíclicos que contienen aminoácidos D y L. Se caracterizan por sus dos aminoácidos D, llamados N-metil-dihidroalanina (Mdha) y 3-amino-9metoxi-2,6,8-trimetil-10-fenildeca-4,6-ácido dienoico (ADDA). Dos de los aminoácidos L son variables y son los que van a diferenciar unas MCs de otras (Carmichael, 1992).  Nodularinas: La mayor variación estructural de estas hepatotoxinas ha sido encontrada en la especie Nodularia spumigena. Su estructura es pentapeptídica cíclica (Carmichael, 1992)  Cilindrospermopsinas: alcaloide de la guanidina, producida por Cylindrospermopsis raciborskii (Sivonen, 1996) y que actúa como inhibidor de la síntesis de proteínas. Además de afectar al hígado, también afecta el riñón, pulmón, glándulas adrenales e intestino. Hay diversas variantes de esta toxina (Codd y col. 1999). El citocromo P-450 interviene en el metabolismo de esta toxina y se ha observado que los metabolitos que produce son más potentes que la propia toxina (Carmichael, 1997). - Neurotoxinas: bloquean la neurotransmisión y causa la muerte por una rápida parálisis respiratoria (Sivonen, 1998). Son de estructura alcaloide, diferenciándose varios tipos:  anatoxina-a: específica de cianobacterias.  homoanatoxina-a: forma metilada de la anterior. Ambas son agonistas colinérgicos nicotínicos postsinápticos y agentes bloqueadores neuromusculares.  anatoxina-a (s): es guanidina-éster metil fosfato y actúa como inhibidora de colinesterasas, específica de cianobacterias. La s de su nombre es debida a la hipersalivación que produce en mamíferos.  saxitoxina: producida por algas marinas y algunas cepas deAphanizomenon flosaquae.  neosaxitoxina : también producida por algas marinas. Estas dos últimas actúan como bloqueadores de canales de sodio (Carmichael,1994) (Codd y col. 1999). 61 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ - Lipopolisacáridos (LPS): Las cianobacterias contienen endotoxinas lipopolisacarídicas en su envoltura celular. Tienen bajos niveles de toxicidad en comparación con los LPS de Salmonella. La contribución de estos LPS de cianobaterias en los casos de fiebre e inflamación tras un baño o una ducha en aguas contaminadas con cianobacterias no está clara y requiere aún estudios más profundos (Codd y col. 1995). 3.4. MICROCISTINAS EN EL MEDI O AMBIENTE La presencia de floraciones de cianobacterias en lagos eutróficos ha sido descrita en muchos países a lo largo de todo el mundo (Park y Watanabe, 1996). Concretamente, en Europa se han detectado en los siguientes países: Alemania, Inglaterra, Gales, Escocia, Dinamarca, Bélgica, República Checa, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Noruega, Portugal, Eslovaquia, Eslovenia, España y Suecia (Codd y col. 1999). Los primeros casos se detectaron a partir de los animales afectados tras el consumo de estas aguas. Actualmente se utilizan métodos rápidos de alta sensibilidad para la detección de las toxinas de estas cianobacterias. Gracias a estos métodos se ha visto que la presencia de estas microalgas es mayor que la que se creía según los animales afectadosSivonen ( y Jones, 1999). Las floraciones de hepatotoxinas son más frecuentes a escala mundial que las de neurotoxinas. Según parece es posible que todas las reservas de agua del mundo puedan tener cianobacterias en un momento u otro. Es importante decir que no siempre la presencia de cianobacterias tóxicas está asociada a las actividades humanas que provocan eutrofización (Sivonen y Jones, 1999) 3.5. DISTRIBUCIÓN DE LAS TOXINAS EN LAS RESERVAS DE AGUA DULCE La población de cianobacterias puede estar dominada por una única especie o estar compuesta por varias, algunas de las cuales pueden ser no tóxicas. Incluso en una floración de una única especie puede haber variedades tóxicas y otras no tóxicas. También puede darse el caso que una de las variedades sea mucho más tóxica que las otras, siendo necesario el cultivo en solitario de una de las variedades de cianobacterias para confirmar su toxicidad (Sivonen y Jones, 1999). La producción de microcistinas(MCs) por las especies Microcystis viridis y Microcystis aeruginosa está descrita en todo el mundo. Anabaena sp. es productora de estas toxinas en Canadá, Dinamarca, Finlandia, Francia y Noruega. Oscillatoria agardhii y Oscillatoria rubescens se han descrito como productoras de microcistinas en Noruega, 62 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Finlandia, Dinamarca, China, Alemania y Suecia. Se han encontrado especies del género Nostoc productoras de hepatotoxinas en Inglaterra y Finlandia (Sivonen y Jones, 1999). En el caso concreto de las MCs, los niveles de las toxinas normalmente detectadas (MCLR, MC-YR, MC-RR) en aguas en distintos países en los últimos años se recogen en la Tabla siguiente. Los niveles de MCs extracelulares se ven afectados por la propia descomposición de las algas, que se da bajo condiciones aeróbicas y en oscuridad; tras la ruptura de las células se produce una liberación de toxinas al agua, aumentando de forma considerable los niveles extracelulares de éstas. Las MCs, sufren un proceso de hidrólisis en el medio, existiendo una variabilidad en la cinética del mismo, en función de la estructura química de éstas. Por ejemplo, la MCYR se descompone más fácilmente que la MC-LR, a pesar de que lo único que las diferencia es un aminoácido (Watanabe y col. 1992) 63 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 64 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 3.6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FORMACIÓN DE LAS FLORACIONES Es necesario el estudio de la influencia de los factores ambientales, para poder llegar a prevenir la aparición de las floraciones (Mur y col. 1999). Las reservas de agua tienen sus propias poblaciones de cianobacterias en cualquier estación del año. La duración de las floraciones de las cianobacterias depende de las condiciones climáticas de la región. En zonas templadas la presencia de cianobacterias es más frecuente al final del verano y al principio del otoño y suele durar de 2 a 4 meses. En regiones más mediterráneas o con climas subtropicales, las floraciones empiezan antes y persisten más tiempo. La predominancia de una u otra va a depender 65 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ no sólo del clima, sino también de las condiciones geoquímicas específicas del medio acuático (Sivonen y Jones, 1999). La mayoría de las veces estas floraciones contienen hepatotoxinas (Chistoffersen, 1996) La descomposición de las floraciones se produce como resultado de la disminución de la intensidad de luz y la desestabilización de la columna de agua; posteriormente las toxinas son liberadas al agua y entran en contacto con cualquier organismo asociado a las mismas. La concentración de toxinas extracelulares medidas al final de las floraciones es muy inferior (< 4 µg/L) a la concentración intracelular de estas toxinas (Park et al., 1998). La producción de toxinas parece variar según las estaciones del año, probablemente debido a la propia variabilidad de los factores iniciadores y controladores de dicha producción. Los niveles más altos de microcistinas se observan durante los períodos de mitad de verano, cuando las radiaciones de luz son más fuertes y las columnas de agua son más estables, favoreciendo así el crecimiento de las toxinas. Aún así los máximos de concentración de microcistinas no siempre coinciden con una elevada biomasa de cianobacterias. La toxicidad por unidad de peso seco varía tanto semanal como anualmente, por lo que se cree que a veces hay factores aún desconocidos, que controlan la producción de toxinas. (Chistoffersen, 1996). Los factores ambientales pueden inducir cambios en la toxicidad o en la concentración de toxinas, generalmente por un factor multiplicativo de tres o cuatro (Sivonen y Jones, 1999). 3.7. EFECTIVIDAD DE DIVERSOS PROCEDIMIENTOS DE TRATAMIENTOS DE AGUA. El control de las cianobacterias y la liberación de microcistinas al agua de consumo, está siendo cada vez más estudiado debido al peligro que éstas constituyen para la salud humana. El primer paso de control sería la prevención de la eutrofización; el siguiente paso sería la inclusión de técnicas de ingeniería que fueran capaces de alterar las condiciones hidrofisiológicas del agua para así disminuir el crecimiento de las cianobacterias. Las técnicas más inmediatas para el control del agua son: filtración y tratamiento con alguicidas, utilizados como medida de emergencia en el control de las cianobacterias. El paso final para resolver el problema de las cianobacterias y sus toxinas es el tratamiento de las aguas (Hrudey, et al., 1999). La inhibición del crecimiento de Microcystis aeruginosa o la destrucción de las toxinas producidas por ésta, se lleva a cabo por una serie de tratamientos que se realizan en el agua potable y que se recogen en la siguiente tabla: 66 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 67 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 3.8. EFECTOS TÓXICOS Los síntomas asociados a las intoxicaciones producidas MCs por contacto o ingestión de las mismas son: gastroenteritis, irritación de la piel, episodios alérgicos, dolores musculares y daño renal y hepático. Estos incidentes se producen tras una única exposición o un período muy corto de contacto a las toxinas. La consecuencia fundamental tras una exposición repetida, durante un período largo de tiempo, es que puede conducir a la aparición de cáncer primario de hígado (Codd, 1998; Codd y col. 1999). 3.8.1. F UE NT ES DE E XPOSICI ÓN Las cianobacterias representan un peligro para las poblaciones que están expuestas a ellas a través del agua de bebida y de actividades recreacionales. Se han producido brotes de hepatoenteritis a través del agua de bebida procedente de depósitos tratados con cloro en los que se ha inducido, de forma natural o mediante la adición de cobre, la lisis de la célula y la liberación de las toxinas. Las exposiciones a aguas contaminadas con MCs mientras se realizan actividades recreacionales, han llegado a producir desde hepatoenteritis y neumonía hasta irritaciones cutáneas y gastroenteritis. Se han dado casos de muerte en pacientes sometidos a diálisis, debido a que el agua utilizada para el tratamiento procedía de un depósito contaminado por cianobacterias. Los niveles de seguridad de MCs en aguas están siendo estudiados por la OMS, y actualmente existe un nivel provisional de seguridad establecido en 1 µg/ L de MC-LR (Falconer, 1999). 68 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La identificación del peligro por MCs, ha sido ampliamente estudiada en las aguas recreacionales y de bebida. Éstas y otras fuentes de exposición se resumen en la siguiente Tabla . Vías de exposición a las MCs (Codd, 1998) 69 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 3.8.2. EF ECTOS AGUD OS Debido al rechazo del público a beber agua contaminada con cianobacterias por el mal olor y sabor producidos por éstas, no se han llegado a producir grandes fatalidades como resultado de la exposición a la MCs. Sin embargo las floraciones de estas algas son frecuentes en los depósitos de agua utilizados para el consumo humano, riego agrícola y en aguas en las que se realizan actividades lúdicas (lagos, ríos, pantanos), por lo que representan un peligro para el ser humano (Bell y Codd, 1994 ). Los síntomas principales que presentan las personas que han estado en contacto con las toxinas, son: irritaciones de la piel y de los ojos, episodios alérgicos, fatiga, mareos y gastroenteritis agudas (Carmichael, 1996 ). En la siguiente tabla, resumimos estos efectos 70 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 3.8.3. EF ECT OS CRÓNI COS Uno de los peligros potenciales de las hepatotoxinas de las cianobacterias para la salud humana es la actividad promotora de tumores tras el contacto con la piel durante el baño o tras una exposición prolongada a niveles subcrónicos y crónicos de estas toxinas en el agua de bebida y posibles alimentos contaminados tras ser regados por aspersión (Bell y Codd, 1994). Las MCs tienen actividad carcinogénica, ésta se estudia para obtener una relación entre la exposición crónica a estas toxinas mediante el agua de bebida y la alta incidencia de cáncer hepático en humanos (Fujiki y col. 1996). Una de las incidencias más altas de carcinoma humano hepatocelular en el mundo se ha dado en China. Se han hecho estudios para ver si las cianobacterias forman parte de los factores de riesgo que aumentan esta enfermedad y se ha visto que la distribución del 71 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ carcinoma varía geográficamente Las cianobacterias son muy abundantes en las aguas superficiales del sur de China, donde la incidencia del hepatocarcinoma es mayor (Kuiper-Goodman y col. 1999). Estudios hechos en Haimen y Fusui (China), áreas endémicas de cáncer primario de hígado (PLC) cuyos índices de mortalidad entre 1981 y 1984 eran de 100,13, 91,00 y 4,28 por 100000 habitantes que se abastecían de agua de río, pozos o manantiales, consistieron en cianobacterias, una monitorización estas fuentes abastecimiento para la presencia de dandodealgunas de ellasderesultados positivos porcomprobar lo que se llegó a la hipótesis de que las MCs constituyen un factor de riesgo en la alta incidencia de PLC en China (Ueno y col. 1996). Estudios similares se llevaron a cabo en la misma zona durante los años 1992-1994, observándose la presencia de MCs en los años 1992 y 1994, con lo que se confirmaba el hecho de que los habitantes de estas ciudades que bebían aguas contaminadas tenían un índice de mortalidad por PLC mayor que los que se abastecían de aguas no contaminadas (Harada y col. 1996). Con el reconocimiento de las MCs como promotoras de PLC en China, se iniciaron programas de construcción de embalses con lo que se ha conseguido que el 80% de la población de las zonas afectadas hayan cambiado su fuente de abastecimiento de agua por la de estos embalses, por lo que la incidencia de PLC, ha decaído considerablemente (Falconer y col. 1999). 3.8.4. CARCI NOG ÉNE SIS En este apartado vemos el mecanismo de inducción de esta carcinogénesis por parte de las MCs: Algunos compuestos químicos (normalmente dañando el ADN) pueden iniciar procesos cancerígenos; otro tipo de compuestos son capaces de promover la aparición de cáncer una vez que los iniciadores hayan actuado. Las MCs han sido investigadas por su capacidad promotora (Kuiper-Goodman, 1999), para ello se ha comparado la estructura y mecanismo de acción de las MCs con la del ácido okadaico, una toxina con una potente actividad promotora de tumores, obtenida de los dinoflagelados marinos. La estructura molecular de las MCs es similar a la cavidad flexible de dicho ácido, y ambos son hepatotóxicos. Las MCs inhiben la unión del ácido a su receptor, por todo esto se ha sugerido que la toxicidad de las MCs es inducida por el mismo mecanismo que la del ácido okadaico, mostrando las mismas actividades bioquímicas. Además las MCs penetran fácilmente en los cultivos primarios de hepatocitos, donde hay una retención a largo tiempo de las toxinas, de la misma forma que el ácido okadaico y como él inhiben las proteín fosfatasas-1 y -2A (PP-1 y PP-2A) (Bell y Codd, 1994) (Fujuki y col. 1996). Estas PP-1 y PP-2A tienen una importante función reguladora ya que mantienen la homeostasis en las células. La inhibición de éstas va a producir un aumento en la fosforilación de proteínas (Fujuki y col. 1996) (Kuiper-Goodman, 1999). En las células 72 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ hepáticas, los filamentos intermedios del citoesqueleto están hiperfosforilados, lo que provoca una disrupción celular (Kuiper-Goodman, 1999) y cambios en su morfología (Fujuki y col. 1996). Esta hiperfosforilación celular provoca una activación de la cascada de caspasas, provocando una necrosis de srcen apoptótico de los hepatocitos (Yoshida et al 1997; Yoshida et al 1998; Hooser 2000). Por todo esto se piensa que los pasos en la promoción tumoral de las MCs son similares a los del ácido okadaico (Bell y Codd, 1994) (Fujuki y col. 1996). 3.8.5. M UT AGÉNE SIS Y TE RAT OGÉNE SI S Dentro de los efectos que se producen a largo plazo por la exposición repetida a las MCs, es de particular interés su capacidad mutagénica y teratogénica. En estudios hechos administrando MCs purificadas o extractos de algas por vía oral durante 6 meses se observó un incremento de las aberraciones de la metafase de los cromosomas. La administración vía i.p. de extractos de algas a ratas embarazadas, a los 19 días de embarazo, trajo consigo un incremento en la muerte de los fetos, con hemorragias internas y teratogenicidad media. Tras administración oral de extractos de algas con el agua de bebida a ratones, no selaobservan efectospor en vía la fertilidad, mortalidad del embrión o teratogenicidad. Los hígados de los ratones intoxicados presentan daños dosis dependientes (Falconer y col. 1988). Por vía oral distintas dosis de MC-LR en ratones entre los días 6 y 15 de embarazo, sólo a la dosis más alta (20 µg/kg) se observa toxicidad materna y muerte, produciéndose un retraso en el peso del feto y una osificación del esqueleto, aunque no se produjeron efectos letales. (Kuiper-Goodman, 1999). 3.9. ACUMULACIÓN DE MI CROCISTINAS EN ALIM ENTOS Vemos tres estudios realizados en los que se prueba cómo las MCs son retenidas y acumuladas en distintos alimentos, con el peligro que entraña para la salud humana: 1. Acumu laci ón de M Cs en haba f r ancesa (Phaseolu s vul gari s) tr as riego por aspersión: Es muy común utilizar el agua de lagos y ríos para el riego de cultivos agrícolas. Algunas veces estas aguas están contaminadas por floraciones de cianobacterias, las cuales en una alta proporción son capaces de producir MCs. Estas toxinas son liberadas 73 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ al agua cuando se produce la lisis celular ya sea por causas naturales o por tratamiento del agua. Por este motivo las toxinas pasan a las plantas sometidas a este riego. En un estudio realizado por Abe y col. en 1996, se observó como afectaba el riego con agua contaminada con distintas concentraciones de MC-LR, al crecimiento del haba francesa, comprobándose que a las concentraciones más bajas (10 µg/L) se produce una inhibición de la capacidad fotosintética de Phaseolus vulgaris. A concentraciones más altas (20µg/L) los daños son irreversibles. Con este estudio se llegó a la conclusión de que el peligro que representan las MCs para la salud humana y animal era manifiesto y que se debían hacer estudios más precisos para ver la acumulación de estas toxinas en alimentos regados por aspersión. 2. Acumu laci ón de M Cs en la l echuga (L actuca Sativa) tr as riego por as per sión: En 1999 siguiendo los estudios de la posible acumulación de las MCs en cultivos regados por aspersión con aguas contaminadas con cianobacterias, Codd y col. observaron los efectos producidos en lechugas regadas con agua contaminada. Analizaron el agua de riego y comprobaron que contenían colonias de M. aeruginosa productoras de MCs. Después distintas de lechuga, externa, media interna: alinmunoensayo microscopio detectaronanalizaron la presencia de hojas colonias de M. aeruginosa , y emediante encontraron que es en las hojas internas donde hay mayor acumulación de toxinas. Con este estudio se llegó a la conclusión de que es necesario más investigaciones en este campo para poder tomar medidas a la hora de utilizar este tipo de aguas en el riego de cultivos agrícolas y en el consumo humano de dichos cultivos. 3. Acumu laci ón de M Cs en peces (Ti lapi a rendall i) En uno de los estudios más recientes relacionado con el riesgo para la salud humana de las MCs, llevado a cabo por Magalhães y col. (2001) se llega a la conclusión de que las MCs se pueden acumular en los tejidos de los peces que posteriormente van a ser utilizados para consumo humano. Se realizó un estudio durante tres años y se demostró la bioacumulación de las MCs en músculos y tejidos de Tilapia rendalli, incluso en períodos donde la densidad de cianobacterias en agua era muy baja. Los niveles encontrados en estos tejidos estaban muy cerca del límite recomendado para el consumo humano (0,04 µg/kg). 74 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 4. Acu mu lación de M cs en di ferent es teji dos de pl ant as. Para confirmar los resultados obtenidos anteriormente por otros investigadores, McElhiney y col. (2001), estudiaron los efectos inhibidores del crecimiento y la toxicidad acumulada en los tejidos de tres especies diferentes de plantas, la patata (Solanum tuberosum), semillas de la mostaza (Synapis alba) y en el haba francesa (Phaseolus vulgaris). Las conclusiones que obtuvieron, fueron: MC-LR inhibe el crecimiento de la patata a una concentración de 0,005µg/cm 3. MC-LR, -RR y –LF inhiben el crecimiento de las semillas de mostaza con valores de GI50 de 1,9; 1,6 y 7,7 µg/mL respectivamente.  El crecimiento del haba francesa se inhibe en un 30% en presencia de MC-LR.  En todos los tejidos de estas plantas fueron detectadas la presencia de las toxinas lo cual tiene importantes implicaciones en la Salud Humana.   BIBLIOGRAFÍA Bell y Codd. Cyanobacterial toxins and Human Health. Reviews in Medical Microbiology, 1994, 5(4): 256- 264.  Carmichael, W. W. Cyanobacteria secondary metabolites --- the cyanotoxins.        Journal of Applied 72: 445-459. Carmichael, W. W.Bacteriology, The toxins of 1992, cyanobacteria. Scientific American, 1994, 270: 78-86. Carmichael,W. W. Cyanobacterial toxins. IOC Manuals and Guides, 1996, No30. Carmichael, W. W. The Cyanotoxins. Advances in Botanical Research, 1997, 27: 211-256. Carpenter y Carmichael. Taxonomy of Cyanobacteria. IOC Manuals and Guides, 1995, No30. Chistoffersen, K. 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Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________       over periods up to 1 year. Journal of Toxicology and Environmental Health, 1988, 24: 291-305. Falconer, I.R. Safe levels and safe practices en Toxic cyanobacteria in water, Londres, Chorus, I. y Bartram . (Eds) 1999. Fujiki, H. Sueoka, E. y Suganuma M.. Carcinogenesis of Microcystins en Toxic Microcystis, Nueva York, Watanabe, M. F. Harada, K. Carmichael, W. W. y Fujuki, H.(eds) 1996. Harada, K. Oshikata, M. Uchida, H. Suzuki, M. Kondo, F. Sato, K. Ueno, Y. Yu, S. Chen, G. y Chen, G. Detection and Identification of Microcystins in the Drinking Water of Haimen, China. Natural Toxins, 1996, 4: 277-283. Hooser SB. Fulminant hepatocyte Apoptosis in vivo following Microcystin-LR administration to rats. Toxicol. Pathol. 28:726-733 (2000). Hrudey, S. Burch, M. Drikas, M. y Gregory, R. Remedial measures en Toxic cyanobacteria in water 1999, Londres, Chorus, I. y Bartram . (Eds). Kuiper-Goodman, T. Falconer, I. y Fitzgerald, J. Human health aspects en Toxic cyanobacteria in water, Londres, Chorus, I. y Bartram . (Eds) 1999.  Lawton, L. Marsalek, B. Padisák, J. y Chorus, I. Determination of cyanobacteriain the laboratory en Toxic cyanobacteria in water, Londres, Chorus, I. y Bartram . (Eds) 1999.  Mur, L. Skulberg, O. y Utkilen, H. Cyanobacteria in the environment en Toxic cyanobacteria in water, Londres, Chorus, I. y Bartram . (Eds) 1999.  Park y Watanabe, 1996. Toxic Microcystis in Eutrophic Lakes en Toxic       Microcystis, Nueva Fujuki, H.(eds) 1996.York, Watanabe, M. F. Harada, K. Carmichael, W. W. y Park, H., Iwami, C. Watanabe, M. F. Harada, K. Okino, T. y Hayasahi, H. Temporal Variabilities of the Concentrations of Intra- and Extracellular Microcystin and Toxic Microcystis Species in a Hypertrophic Lake, Lake Suwa, Japan (1991-1994). Environmental Toxicology Water Quality, 1998, 13: 61-72. Skulberg, O. M. Carmichael, W. W. Codd, G. y Skulberg R. 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Moreno Navarro, Ana Mª Cameán Fernández Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. 4.1.- INTOXICACIONES Y TOXINFECCIONES ALIMENTARIAS Comenzaremos por definir una serie de conceptos: Brote alimentario: Incidente por el que dos o más individuos experimentan una enfermedad similar, usualmente con síntomas gastrointestinales, tras ingestión de un alimento común, y que mediante un análisis epidemiológico se implica al alimento como fuente de la misma. Intoxicación alimentaria de srcen microbiano: Se srcina al consumir alimentos que contienen toxinas previamente producidas por el microorganismo. Toxinfecciones alimentarias microbianas: Se producen tras ingerir alimentos contaminados por microorganismos que, al desarrollarse en el interior del consumidor, segregan distintas toxinas (Repetto, 1988). Existe confusión y controversia con estos términos, puesto que se habla de forma general de intoxicaciones alimentarias en la mayoría de los casos en situaciones que estrictamente no son intoxicaciones, sino realmente infecciones, y los trastornos están causados por la multiplicación del microorganismo patógeno en el hospedador, particularmente tracto gastrointestinal. De acuerdo con el período de incubación y curso clínico, y con fines de aproximación diagnóstica, las intoxicaciones alimentarias pueden clasificarse como: Grupo A. Periodo de incubación muy corto (inferior a 2 horas) Duración, menos de un día. Agentes: Toxinas en peces, moluscos y hongos (muscarínicos) Grupo B. Periodo de incubación corto (entre 2 a 7 horas) Duración, menos de 1 día. Agentes: Staphylococcus aureus, B. cereus Grupo C. Periodo de incubación intermedio (de 8-14 horas) 78 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Duración, menos de 1 día. Agentes: B. cereus, Clostridium perfringens y toxinas de Hongos (falotoxinas,amatoxinas, giromitrinas), con curso clínico superior a 1 día. Grupo D. Periodo de incubación largo (superior a 14 horas) Duración, más de un día. Agentes: Salmonella, Shigella, E. coli, Yersinia, Campilobacter Grupo E. Periodo de incubación muy largo ( mayor de un día) Agentes: Clostridium botulinum 4 .2.- TOXINAS BACTERIANAS Las fuentes posibles de bacterias que causan las intoxicaciones y toxinfecciones alimentarias son: A. I ntoxi cacion es de ori gen bacter ian o En la Tabla siguiente se exponen algunos ejemplos de las intoxicaciones alimentarias de srcen microbiano más características, tipos de alimentos involucrados en los brotes alimentarios y las fuentes de contaminación (Camean y col, 1995). Botulismo Intoxicación estafilocócica Agente causal Fuente Alimentos Toxinas A,B,C1, C2, Suelo, barro, agua y Embutidos caseros, D,E,F,G de tracto GI de animales conservas caseras de Clostridium baja acidez: cárnicas, botulinum pescado (E), vegetales, frutas, encurtidos. Pescado Enterotoxinas Nariz, garganta, piel, ahumado Carnes curadas y A,B,C.D, E, F de S. manos pies de crudas, patatas, leche, aureus manipuladores queso, productos de confitería. Otros alimentos poco cocidos, almacenados, servidos entre 5 – 79 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ B. cereus B. cereus Suelo y polvo 55ºC. Cereales, arroz hervido y frito, sopas, platos vegetales, pudings, salsas y cremas, flanes El botulismo, producido por las diferentes toxinas de Clostridium botulinum, puede contraerse por consumo de alimentos de consistencia blanda, a veces con propiedades organolépticas anómalas (por desaminación y descarboxilación de aminoácidos y producción de NH3 , H2S y CO2) aunque frecuentemente sin tales anomalías. Los alimentos implicados son: conservas de vegetales, caseras o industriales (guisantes, espinacas, espárragos), insuficientemente calentadas, de baja acidez; frutas y encurtidos caseros; carnes y productos cárnicos, embutidos principalmente; conservas caseras de pescado y mariscos (toxina tipo E); la leche y productos lácteos son menos frecuentes. Las toxinas se sintetizan como protoxinas que requieren una activación enzimática, a veces con un componente hemaglutinante, y otro neurotóxico. Se distinguen los siguientes tipos de toxinas: A, B, C1, C2, D, E, F, y G. La sintomatología (período de incubación de 6-9 días) incluye: Un período de invasión: laxitud, cefaleas, sequedad de boca, y síntomas gastrointestinales, como vómitos, diarreas, inespecíficos.  Período de estado, neurológico: parálisis flácida, doble visión, midriasis, paresias, calambres en extremidades, respiración irregular, y en casos fatales, muerte por parálisis respiratoria (70% mortandad).  La recuperación es usualmente lenta y difícil, persistiendo la parálisis 6-8 meses. Los efectos tóxicos se derivan de su acción inhibitoria de la transmisión del impulso nervioso colinérgico que impide la liberación en la sinapsis del neurotransmisor acetilcolina, y parálisis de los músculos afectados. La toxina no interfiere en la síntesis de acetilcolina, o en su degradación por acetilcolinesterasa. Parece que interacciona con algunos componentes de membrana involucrados en el mecanismo de exocitosis (liberación de acetilcolina de las vesículas) en nervio colinérgico. De hecho la guanidina, que acelera la liberación de acetilcolina, puede aliviar los síntomas de la intoxicación. La gran potencia y letalidad de las toxinas, requiere que las generalizaciones sobre las condiciones de crecimiento y producción de toxinas se consideren con cautela. Al ser el alimento una sustancia heterogénea, distintas porciones del mismo pueden tener diferentes propiedades físico-químicas y biológicas, en las que puede existir o no producción de toxinas. 80 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Para un control y prevención de la contaminación microbiana de los alimentos es esencial conocer los factores o requerimientos necesarios para el crecimiento de los microorganismos o para la producción de toxinas, como temperatura, acidez, sales, humedad, presencia de otros microorganismos, etc. Todos estos factores se interrelacionan y las condiciones en las que el peligro es mínimo dependen del tipo de alimento y del grado de contaminación. En el caso de C. botulinum, algunos de estos factores son:  Temperatura: El rango óptimo de crecimiento oscila entre 30-37 C, a pH 7-7,2. En la inactivación por calor de C. botulinum hay que distinguir entre las toxinas y la muerte de las esporas. Las toxinas de naturaleza proteica se destruyen fácilmente por calor. El hervido durante 10 minutos es un margen de seguridad adecuado. Las esporas son bastantes estables a temperaturas de hervido a presión atmosférica, siendo las del tipo E las menos estables. De todas formas, la resistencia de las esporas al calor está influída por otros factores como acidez (la máxima resistencia es a pH 6,3-6,9), presencia de sales, antibióticos, actividad del agua (las grasas aumentan la resistencia pues disminuyen la actividad del agua), presencia de hierro, calcio, etc.  pH: La producción de toxinas ocurre en el rango de pH 4,8-8,5  Oxígeno: aunque es anaerobio estricto, la ausencia total de oxígeno no es un requerimiento absoluto.  Presencia de otros microorganismos: pueden afectar el crecimiento o actividad de la toxina, porque varíen el pH del medio por producción o consumo de ácidos; por producción de enzimas proteolíticos que destruyan la toxina, o por producción de antibióticos.  Los inhibidores son de dos tipos: Los que inhiben el crecimiento vegetativo: nitritos, diversos antibióticos, productos formados durante el ahumado de los alimentos. Los que inhiben la germinación de las esporas: diversos metales como Zn, Cu, Ni, Hg; ácidos grasos insaturados rancios, flavonoides. La leche y productos lácteos están poco implicados en casos de botulismo por la presencia de lisozima que inhibe el crecimiento de C. botulinum, y por la existencia de diversos ácidos grasos rancios o de bajo peso molecular como ácidos propiónico y caproico, que inhiben la germinación de las esporas. Como medidas preventivas en esta intoxicación citaremos: Calentamiento y cocinado rápido de los alimentos de baja acidez (pH=4), y posterior almacenamiento a 3o C.  Los alimentos enlatados caseros deben hervirse 10 minutos antes del consumo.  81 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Las intoxicaciones alimentarias por Staphyloccus aureus están producidas por seis enterotoxinas, A-F, termoestables, aunque también produce coagulasa, ADNasa, hemolisinas, lipasas, fibrinolisina, y hialuronidasa, tóxicas en varias especies. Los alimentos implicados son: carnes y productos cárnicos (jamón, pollo, bacon), pasteles, ensaladas y postres en general, contaminados antes o después del cocinado. Una característica común de estos alimentos es que la mayoría de ellos se consumen después de permanecer a temperatura ambiente durante horas, y después se ingieren fríos. Hay dos posibilidades que explican la toxicidad: el alimento calentado se ha contaminado después del cocinado, durante el enfriamiento posterior  el alimento puede contener la toxina preformada en los ingredientes, antes del cocinado, y el calor fue insuficiente para destruir la toxina.  La producción de toxinas es óptima a 37 o C, en un rango de pH amplio, pH 5-9. La presencia de otros microorganismos afecta al crecimiento de S. aureus, y a la producción de las toxinas. Resiste la desecación y temperaturas de refrigeración. S. aureus es capaz de crecer en presencia de altas concentraciones de NaCl, por ello el jamón es el alimento más frecuente en estas intoxicaciones. Las enterotoxinas son proteínas (la más común es la A, seguida de la D; la B es menos frecuente) resistentes a enzimasalproteolíticas, tripsina,soporta quimotripsina, algunas tienen gran resistencia calor (la B, como más estable, 60 C a papaína, pH 7,3 16y horas, e incluso 100C). Los síntomas principales aparecen a las 2-3 horas: vómitos, diarreas, salivación, naúseas, dolor abdominal, postración, fiebre o hipotermia, hipotensión. La recuperación ocurre normalmente en 1-3 días y raras veces es fatal, aunque puede serlo si la absorción fue masiva. El vómito se produce por acción sobre los receptores eméticos de las zonas inferiores del tracto gastrointestinal, y por el nervio vago se estimula el centro del vómito. In vitro, con células intestinales humanas se han demostrado efectos citotóxicos de la enterotoxina B. La fuente de contaminación más importante de los alimentos es el propio hombre, pues es reservorio (mucosa respiratoria, piel). Las medidas de prevención incluyen: Una correcta y estricta higiene personal de los manipuladores de alimentos Evitar consumir alimentos poco ácidos, como productos cárnicos, si se han cocinado previamente  Evitar la preparación de los alimentos en múltiples etapas, grandes cantidades, y con mucho tiempo de antelación al consumo   82 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ o  Almacenar los alimentos a temperaturas inferiores a 5 C, y posterior calentamiento de los mismos en horno microondas. Bacillus cereus es ubicuo en alimentos, como carnes, leche, fruta, vegetales, especias. Está implicado en intoxicaciones frecuentes en restaurantes chinos, por consumo de arroz frito, o hervido (a gran escala). En general, dado que el calor favorece la germinación de esporas, se trata de alimentos ya cocinados, que contienen dichas esporas, y que al recalentarlos, germinan. Ya que afortunadamente se requiere un gran número de microorganismos para producir los síntomas característicos de esta intoxicación, aunque la leche sea un alimento bastante común, se produce antes un deterioro palpable de la misma, y así los productos lácteos no están frecuentemente implicados. Puede crecer entre pH 4,9-9,3. Sólo a pH inferiores a 4,4 se puede considerar un alimento seguro. Puede tolerar altas concentraciones de NaCl. Se han aislado tres toxinas: I, termolábil, responsable de las diarreas; II, termoestable causante de los síntomas eméticos, y III, de actividad citotóxica. En cuanto a la sintomatología, tras un período de incubación de 2-16 horas, aparecen dolores abdominales, diarreas acuosas, naúseas moderadas (forma diarreica) por consumo de carnes y vegetales, postres,puede pescado, pasta, leche, con una sintomatología parecida a C. perfringens; desembocar en unahelados, forma emética, similar a S. aureus, en la que están implicados los cereales y el consumo de arroz frito en restaurantes chinos. La comparación de los tres síndromes se presenta (Reddy y col, 1994) en la siguiente tabla. La baja tasa de replicación y el relativo gran número de microorganismos necesarios para producir síntomas puede explicar en parte los síntomas medianos y la escasa prevalencia e incidencia de esta intoxicación; la presencia de B. cereus en alimentos no indica siempre patogenicidad, pero el peligro tóxico existe. C. perfringens B. cereus B. cereus S. aureus Variable Periodo de 8 - 22 8 – 16 1–5 2-6 incubación (h) Periodo de 12 – 14 12 – 24 6 – 24 6 - 24 enfermedad (h) Diarreas Extremadamente Extremadamente Poco comunes Comunes comunes comunes Vómitos Raros Ocasionales Extremadamente Extremadamente comunes comunes Alimentos Carne cocinada Productos Arroz frito Carne cocinada, implicados y pollo cárnicos, sopas, pollo y vegetales, productos 83 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ postres y salsas lácteos B. Toxin fecciones ali mentari as Según la FAO son la segunda causa de morbilidad en la población; pero muchas permanecen sin declarar, quizás por su mediana severidad y recuperación rápida, salvo el cólera. Están producidas por numerosos microorganismos (Cameán y col, 1995) (en la Tabla aparecen los más significativos) en su mayoría de la familia Enterobacteriaceae, grupo muy heterogéneo. Los alimentos susceptibles de contaminación pueden ser de todo tipo, ya que la fuente de agentes causales suele ser el tracto gastrointestinal de individuos reservorios o las heces de animales y humanos infectadas, o aguas contaminadas que, por deficiencias sanitarias, infectan a los alimentos, como: carne fresca procedente de animal entero, pescados, moluscos, pasteles de crema, leche no pasteurizada, etc. Se considera como agentes responsables de la mayoría de toxinfecciones: género Salmonella, seguido del género Shigella, productor de disentería bacilar, y son cada vez más frecuentes las Campilobacteriosis ( C. jejuni), reconocido como problema de salud humana, aunque E. coli y L. monocytogenes están cada vez más implicadas. La Salmonelosis, producida por el género Salmonella, con más de 1800 tipos serológicos diferentes, aunque sólo unos 50 son los más comunes. La identidad de cada serotipo implicado en un brote, es de inmenso valor para la determinación epidemiológica de la fuente de infección. Así, S. typhi y S. paratyphi infectan sólo al hombre, causando las fiebres entéricas, tíficas y paratíficas. Entre los serotipos, S.typhimurium parece el más frecuente en salmonelosis humana. Continúa siendo un problema sanitario mundial, quizás por ser los animales y el hombre reservorios, Toxinfección Salmonelosis (incluyendo F. tífica y paratífica) Agente Salmonella spp. Cepas enteropatogénicas, enterotoxigénicas enteroinvasivas dey E. coli Shigelosis (disentería bacilar) Cólera Fuente Alimentos Heces y orina de Carne (pollo), animales en general mariscos, pescado y humanas ahumado, vegetales crudos, huevos y productos derivados Heces humanas y Carnes y alimentos alimentos de aguas E. coli infectados Shigella spp Heces humanas, alimentos, agua V. cholerae (biotipo El Tor) Heces y vómitos humanos, contaminadas, queso, sustitutos del café, salmón. Leche, legumbres, patatas, ensaladas, atún, leche, guisantes Vegetales crudos, alimentos húmedos, 84 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Inf. por Clostridium perfringens Enterococos V. Parahaemolyticus Clostridium perfringens Streptococcus faecalis, S. alimentos, agua Alimentos marinos agua Pescados, mariscos Heces de animales y humanos, suelo, polvo, fango Tracto GI de animales y humano Carnes y aves cocinadas, pescados (C) Queso, leche, chocolate, productos cárnicos, pescado, frutas congeladas Aguas, leche cruda, huevos, carnes, pollo. Leche no pasteurizada, carnes viridans, S. haemolyticus Campilobacteriosis Campylobacter jejuni Heces humanas y animales Brucelosis Brucella abortus, B. suis, B. melitensis Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis Heces y orina de animales, carnes infectadas Listeriosis Listeria spp. Tejidos, orina y leche de animales infectados Tuberculosis Mycobacteium tuberculosis (var. bovis) Descargas fecales, nasales, saliva de animales y humanos. Carnes y productos cárnicos muy contaminados Yersiniosis Cerdo y otras carnes, leche cruda, chocolate Leche y productos lácteos, huevos, carne y aves, vegetales Leche no crudos pasteurizada y productos lácteos. Carnes y productos cárnicos y muchos de los animales son fuente de alimentos. Afortunadamente no es una enfermedad letal o grave, salvo las fiebres entéricas. Es principalmente una enfermedad entérica, pero los síntomas son variados, dependiendo del ambiente, susceptibilidad (mayor a los 20 años). La sintomatología puede adquirir tres tipos de manifestaciones: typhi existir y S. paratyphi a) semanas), Fiebre tifoidea (S.Puede Fiebresy altas y prolongadas diarreas. un estadoA,B,C). de inmunidad ser portador crónico.(dos b) Enterocolítica (S. enteritidis, S. cholerasuis, S. typhimurium), con período de incubación de 6-72 horas, frecuentemente de 24-48 horas. Es lo más frecuente y cursa con lasitud, dolor de cabeza, dolor abdominal, vómitos, diarreas y fiebre, por inflamación del intestino delgado. El estado agudo puede durar dos días, y la recuperación, una semana; en niños y ancianos puede existir riesgo de muerte. 85 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ c) Síntomas generalizados, la bacteria pasa a sangre y puede llegar a diferentes órganos, produciendo enfermedad sistémica. Se han aislado diferentes toxinas: dos toxinas termolábiles, una neurotóxica de S. typhi y otra neurotoxina, con dos variantes de S. typhimurium; de esta bacteria también se han aislado dos enterotoxinas, que causan cambios en la permeabilidad capilar (en conejos) y una reacción retardada que cursa con eritemas. Parece que tienen acción en la síntesis de prostaglandinas, actuando sobre la adenilciclasa. Virtualmente todos los tipos de alimentos son susceptibles de infección por el género Salmonella, por su amplia presencia en el ambiente (aguas), pero es más frecuente en carnes, aves, huevos y productos derivados. La contaminación tiene múltiples orígenes, a partir de materia fecal: aguas y piensos contaminados; animales e individuos, que sean portadores; durante el procesado de carnes, huevos, etc. Un estudio realizado por el Departamento de Sanidad y Consumo del Gobierno Vasco (1990) reveló que en dicha comunidad autónoma, de un total de 117 brotes de infección alimentaria, Salmonella fue el agente etiológico confirmado en el 86,5% de los casos, y en el 90% de éstos, el alimento vehiculizante fue el huevo y productos derivados. Aunque la mayoría de las salmonelosis se asociaban a una contaminación exógena (por inadecuada manipulación del alimento o intervención de un portador sano), se puso en evidencia que los manipuladores son los causantes de sólo una parte de las salmonelosis, cobrando mayor importancia las contaminaciones de origen endógeno. La frecuencia de salmonelosis en épocas calurosas tras ingestión de salsa mahonesa doméstica o de hostelería, nos hace suponer como una causa importante, el empleo de huevos con cáscara rota o deteriorada, lo que permite la entrada de las bacterias normalmente presentes en el exterior por contaminación de las heces del animal. La prevención por tanto incluiría evitar posibles contaminaciones durante: La producción de los alimentos, evitando aguas contaminadas en vegetales, frutas, evitar pastos contaminados para el ganado, etc  Procesado, empaquetado y preparación del alimento, mediante las medidas que hemos mencionado anteriormente  Otra forma de prevención sería evitando el crecimiento y multiplicación de Salmonellas en los alimentos, como:  La mayoría de los microrganismos mueren calentando los alimentos a más de 600 C durante un mínimo de 10 minutos. En el caso de uso de horno microondas algunos experimentos han mostrado que el tiempo de exposición es crítico. Así, pollo cocinado en h.m., no se reduce el contenido de Salmonellas a niveles seguros, sólo hasta los 120 segundos. En esta técnica de cocinados, sólo cuando se limita la evaporación del agua del alimento por envoltura (películas de  86 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ plástico) mueren los microorganismos. Ello es porque son capaces de soportar altas temperaturas, porque la humedad relativa es baja, pero la resistencia al calor disminuye rápidamente conforme aumenta la actividad del agua (a w=0.90).  Se recomienda alimentos ácidos (pH inferiores a 4,5). El zumo de limón (pH 2,3-2,5) mata los microorganismos.  Como no toleran altos contenidos salinos, son más adecuados los alimentos curados, como jamón, embutidos       Los alimentosmayor secos ynouna permiten la multiplicación Salmonelas, pero sí una supervivencia mayor resistencia al calordeque aquellos que tienen un contenido mayor de humedad. Este tipo de alimentos puede dar por tanto una falsa seguridad, sobre todo si se emplean como ingredientes en mezclas complejas, con una humedad suficiente como para promover la multiplicación del microorganismo. Evitar que los alimentos no ácidos (aves, carnes) se almacenen adurante periodos prolongados a 5º C Se sugiere, en general, que los productos congelados no permanezcan fuera del congelador más de dos horas; una vez descongelado el alimento debe consumirse en un periodo de 6 horas. Se puede almacenar 2 días a siete grados, pero el almacenamiento durante tres días o más requiere 40 C o temperaturas inferiores. Las cepas enteropatogénicas (EEC) de Escherichia coli pueden agruparse en: Grupo A, clásicas enteropatógenas, responsables de diarreas infantiles, por mecanismo no conocido. Grupo B, cepas enterotoxigénicas, capaces de producir tres síndromes clínicos diferentes, desde una diarrea severa, parecida al cólera, diarreas infantiles y una enfermedad moderada, como diarreas del viajero. Estas cepas producen dos enterotoxinas: una termoestables, ST, muy potente, que produce un incremento en GMPc, que es seguido de un incremento de la secreción de líquidos. La toxina LT, termolábil, estimula la adenilciclasa de las células epiteliales de la mucosa intestinal. La forma severa de la enfermedad se puede manifestar abruptamente. El síntoma principal, diarreas, viene acompañada con dolor abdominal, naúseas. En casos severos, vómitos y fiebre. La enfermedad es autolimitante y remite en unos días o semanas. En niños, la deshidratación, fiebre alta, etc. puede llevar a estados más graves, si el paciente no se trata rápidamente.  Grupo C, cepas enteroinvasivas, que invaden las células epiteliales del colon. La invasión va seguida de muerte de células adyacentes, inflamación, ulceración y hemorragias. Los síntomas son similares a los de la disentería, diarrea acuosa con pus, sangre, tenesmo, fiebre alta, hipotensión. Otras cepas patógenas de E.coli incluyen (Ellenhorn, 1997): 87 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________  Cepas enterohemorrágicas, productoras de colitis hemorrágicas, y síndrome    hemolítico urémico Cepas enteroadherentes, asociada a diarreas del viajero Cepas adherentes difusas, cuyo significado epidemiológico es controvertido E. coli enteroagregatias El reservorio primario de las EEC es el colon de humanos y otros animales, por lo que la materia fecal es la primera fuente de fecal contaminación. La prevención, por tanto, consiste en la prevención de contaminación en aguas y alimentos. La disentería bacilar, producida por Shigella dysenteriae, S. flexneri, S. boydii, y S. sonnei (39 serotipos), tiene un período de incubación de 1-7 días; generalmente los síntomas comienzan a los 2-3 días, con un curso bifásico. En una primera fase: fiebre, dolor abdominal, diarrea. En casos severos comienza una segunda fase, con anorexia, deposiciones escasas, sangre, tenesmo. Si no se trata, puede durar varias semanas, e incluso ser mortal, porque adicionalmente puede sobrevenir perforación intestinal, convulsiones y encefalopatía, un síndrome hemolítico urémico y neumonía (Ellenhorn, 1997). Los síntomas en niños son más severos y dramáticos, se acompaña de fiebre alta, convulsiones y síntomas neurológicos. Se han aislado de S. dysenteriae dos toxinas proteicas: una toxina enterotóxica, neurotóxica y otra toxina más citotóxica que la anterior, pero desprovista de enteroneurotoxicidad. Los bacilos han de ser ingeridos, no producen enterotoxinas fuera del tracto gastrointestinal; invaden y penetran en las células epiteliales intestinales y producen toxinas. La contaminación de los alimentos puede ser a través de agua contaminada, contenedores, y equipos usados en la preparación de alimentos, a través de su manipulación, etc. Entre los alimentos susceptibles, hay que destacar las ensaladas de diferentes tipos. Clostridium perfringens es un microorganismo ampliamente distribuído en el ambiente, de gran plasticidad ecológica (cinco tipos serológicos, A-E)), puede dar lugar a dos tipos de patologías: gangrena gaseosa y gastroenteritis y es productor de cuatro toxinas principales, así como de hemolisinas, colagenasas, hialuronidasa, etc. La enterotoxina lecitinasa, o toxina , liberada durante la esporulación de la bacteria causa acumulación de fluidos en engrandes el intestino, y tiene y actividad hemolítica, producida cantidades poractividad el tipo A necrotizante (Reddy y col,letal 1994).. Sólo los tipos A y C producen gastroenteritis en humanos, siendo la del tipo serológico A más benigna. El tipo C produce una gastroenteritis grave, necrotizante, caracterizada por dolor abdominal, diarrea, vómitos, e inflamación aguda del intestino delgado con necrosis y gangrena en diversas porciones del mismo. 88 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Los síntomas del tipo A son severas diarreas y dolor abdominal, que aparecen a las 6-24 horas de la ingestión del alimento. Cursa sin fiebre, y la enfermedad es de corta duración, con recuperación favorable, salvo en niños, personas debilitadas. La enterotoxina de C. perfringens en animales de experimentación produce eritemas, precedido de un incremento de la permeabilidad de los capilares, y se ha propuesto que la gastroenteritis es una respuesta de la mucosa intestinal a la toxina; la diarrea seguiría tras unaproducen motilidaddaño intestinal con acumulación En humanos las toxinas en el aumentada, epitelio intestinal con pérdidadedefluido. proteinas en el lumen intestinal e inhibición del transporte de glucosa. Ya hemos comentado que la toxina  posee actividad fosfolipasa C (lecitinasa) y la fosforilcolina producida por acción de la enzima sobre la lecitina es la responsable de los efectos tóxicos. Se han propuesto diversos mecanismsos de acción de la enterotoxina (Reddy col, 1994): Una acción colinérgica derivada de la acción lecitinasa; alternativamente o al mismo tiempo una toxina con acción tipo cólera, activa la secreción de iones cloruro en el lumen que conlleva la retención de sodio y secuestro de agua en el intestino; un tercer mecanismo sugiere efectos endoteliales que llevan a una vasodilatación en el intestino y aumento de la permeabilidad. Aunque la mayoría de los alimentos pueden contaminarse con este microorganismo, los productos cárnicos, en particular, son los más susceptibles. Para prevenir la toxiinfección: Asegurar que el microorgsnismo no contamine el alimento resulta prácticamente imposible. C. perfringens es ubicuo, sobre todo en el caso de carnes rojas y aves, ya que estos animales actúan como reservorios (tracto intestinal). El hombre actúa también como reservorio (manos).  Es más práctico inhibir la multiplicación del microorganismo en el alimento, y si está presente en gran cantidad, reducirlo hasta niveles seguros. Para ello, por ejemplo, ya que las esporas y formas vegetativas resisten las temperaturas de cocinado, el alimento debe consumirse tan pronto como sea posible. En caso contrario, nunca debe enfriarse lentamente por debajo de 60º C. Los alimentos deben enfriarse rápidamente a temperatura ambiente o temperatura inferior, usando mezclas agua-hielo, agua fría etc, y se deben refrigerar por debajo de 5 0  0 se van a almacenar varias horas. Debe evitarse un calentamiento lento a 30C 50si C, pues en pocos minutos una pequeña cantidad de microorganismos iniciales, llega a niveles tóxicos a estas temperaturas. Los residuos de alimentos no deben permanecer sobre utensilios, superficies, pues el microorganismo se multiplica rápidamente, y estos residuos constituyen una fuente de contaminación. El género Campylobacter, con tres especies: C. sputorum, C. fecalis y C. fetus (ésta a su vez contiene tres subespecies), y concretamente C. fetus jejuni o simplemente C. jejuni 89 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ está cada vez más implicado en gastroenteritis humana. Tiene numerosos reservorios por lo que el potencial de contaminación de alimentos es enorme; en la mayoría de los brotes están implicados: leche cruda, carne de pollo y cerdo, hamburguesas crudas, etc. C. jejuni está siendo asociado a desórdenes de tipo inmunitario como el síndrome de Guillain-Barré, artritis reactiva, síndrome de Reiter y glomerulonefritis aguda. Los síntomas incluyen diarrea, fiebre (superior a 39 C) dolor abdominal, dolor de cabeza, naúseas, vómitos, es y clínicamente en un porcentaje significativo se requiere hospitalización. En adultos la intoxicación indistinguible de una shigelosis. 4.3- MICOTOXINAS Los microhongos productores de toxinas han sido muy estudiados, más que las toxinas bacterianas a causa de: Constituyen un ejemplo típico de Toxicología de los Productos Intermedios que, según Truhaut, estudia el siguiente proceso: una sustancia absorbida por animales o plantas, y biotransformada por éstos a otras sustancias (intermedios), cuyos residuos pueden resultar tóxicos para quien utilice como alimento productos de aquellos vegetales o animales (ej.: aflatoxina M1). La mayoría de las intoxicaciones por consumo de alimentos o piensos probablemente son el resultado de los efectos tóxicos combinados de varias micotoxinas, ya que raras veces un producto es invadido por una sola especie, y cada especie particular no produce un tipo único de micotoxina. La producción de toxinas ocurre en una amplio rango de humedad temperatura y depende del extensión organismoy involucrado (Reddy y(10-33%), col, 1994).yLas micotoxinas(4-35ºC), no se producen en igual no tienen la misma toxicidad: el crecimiento de una o más especies de hongos puede disminuir la acción tóxica de otras. Incluso no todas las cepas de una especie particular producen una micotoxina específica, con efecto tóxico único. Desde el punto de vista toxicológico, nos interesan las micotoxinas, más que los hongos productores, y los factores que pueden afectar la capacidad de producción de las 90 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ mismas, porque la presencia del hongo no indica necesariamente producción de una micotoxina específica. Los alimentos más comúnmente contaminados son: En la Tabla siguiente aparecen los tres géneros más comunes de hongos contaminantes (Camean y col, 1995; Kotsonis y col 1996), sus micotoxinas, acción tóxica principal, y alimentos que las pueden contener. Micotoxinas Fuente Aspergillus Aflatoxinas B1, B2, A. flavus, A. G1, G2, M1, M2, parasiticus GM1, etc. Ocratoxinas Esterigmatocistinas Ácido Kojico Efectos Aflatoxicosis aguda, carcinogénesis A. ochraceus, P. viridicatum, A. spp. Nefrotóxicas (nefropatía balcánica) A. versicolor, A. nidula, A. flavus Aspergillus Hepatotóxicas, Teratogénicas, Carcinogénesis Inmunotoxicidad? S. nervioso Hepatotóxicas, Carcinogénesis Hepatotóxico? Alimentos contaminados Cereales, semillas oleaginosas, café, cacao, raíces comestibles, frutas, nueces M1 y derivados: leche, carne, pescados Granos, nueces, cereales, legumbres, café verde Cereales Granos, piensos animales 91 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Citocalasinas Aspergillus, Citotoxicidad Granos, cereales Penicillium Ácido Aspergillus, Músculo, hígado y Queso, granos, Penicillium ciclopiazónico bazo nueces Penicillium Ocratoxinas Patulina Rubratoxinas P. patulatum, P. claviforme, Hepatotóxica, mutagénica, carcinogénica Hepatotóxicas, Teratogénicas Nefrotóxica Manzanas y derivados, centeno, malta Granos Neurotóxica, Beriberi cardíaco Neurotóxicas Arroz Citreoviridina P. purpurogenum, P. rubrum P. citreo-viride, P. citrinum, Aspergillus P. citreoviride Tremorgenes P. cyclopium Islanditoxina P. islandicum Luteoskirina y Rugulosina P. islandicum, P. rugulosum Hepatotóxico, Hepatocarcinógeno Hepatotóxico, Hepatocarcinógeno Ác. Penicilínico Fusarium Tricotecenes Penicillium cyclopium Nefrotóxico, abortivo Cereales, granos F. tricinctum, F. equisetum, Trichothecium spp Cereales, soja, sorgo, guisante, tomates Zearalenona F. roseum, F. tricinctum, F. graminearum, F. gibbosum F. moniliforme Fusarium spp Hematotóxicas, Desórdenes neurológicos, necrosis piel, hemorragias GI Efectos estrogénicos Carcinogenesis Irritante local Cereales Maiz Alteraciones SNC Caña de azúcar Ergotismo Granos Fotosensibilización Plantas ganado Citrinina Fumonisinas Moniliformina MISCELÁNEO: Ác. 3nitropropiónico Alcaloides ergot Phomopsinas Arthrinium sacchari, A. saccharicola, A. phaeospermum Cladosporium purpurea Phomopsis leptostomiformis Arroz Cereales, nueces, queso, productos cárnicos Arroz Cereales, granos, sorgo 92 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Destacamos por su carcinogenicidad las aflatoxinas (Grupo 1, IARC), con estructura bifuránica, susceptible de dar epóxidos , unida a un núcleo de ciclopentanona (B1, B2) o lactona (G1, G2). B2 y G2 son los dihidroderivados de B1 y G1, respectivamente. Entre sus metabolitos (M 1, M2, GM1, B2a, G2a) M1 y M 2 son productos metabólicos de B1 y B 2, respectivamente, aislados de leche de animales alimentados con cacahuetes, y posteriormente aislados en orina de humanos que consumieron manteca de cacahuetes, contaminada con aflatoxinas. La toxicidad de las aflatoxinas varía entre sí, y según la especie. Así, para patos y trucha, el orden de toxicidad es: G 2G1 hepatocarcinógeno, pero en el caso de tumores renales, el orden se invierte G1>B1. El núcleo de ciclopentanona (estructura B) unido a la cumarina presenta mayor potencia tóxica que el grupo lactona (G); la reducción del grupo dihidrofurofurano, reduce la actividad (B1>B2; G1>G2) y la hidroxilación del carbono entre los dos furanos parece que no afecta la toxicidad (B1 comparada con M1). Son potentes tóxicos hepáticos, hepatocarcinógenos en diferentes animales domésticos y de experimentación, y están consideradas como carcinógenos humanos. En los animales de experimentación se han estudiado los diferentes factores que modifican la toxicidad: la especie (ratón más resistente a los efectos agudos); el sexo (el macho es más susceptible); la edad (jóvenes más susceptibles que viejos) y factores nutricionales (dieta baja en proteínas, vit. A, etc.). Se ha demostrado la mutagenicidad de AFB1 en diferentes sistemas, requiriéndose la activación metabólica en la mayoría de ellos. AFB1 se metaboliza por las oxidadas de función mixta hepáticas y de otros órganos formando, además de muchos metabolitos hidroxilados destoxicados, una serie de productos reactivos que interaccionan con macromoléculas como el ADN, sugiriéndose que AFB1-2,3-epóxido es el intermedio reactivo, existiendo además una activación de oncogenes (Reddy y col, 1994). Por su amplia distribución, tanto de hongos productores como de posibles sustratos, constituyen un serio peligro carcinógeno para el hombre. Las ocratoxinas, un conjunto de siete derivados de la isocumarina unidos por enlace amida a fenilalanina son principalmente nefrotóxicas (nefrosis tubular), aunque también son hepatotóxicas y teratógenas (rata, ratón, hamster, gallina). Fueron responsables de una epidemia tóxica en Yugoslavia, Rumania y Bulgaria, denominada nefropatía balcánica, factores genéticos estuvieron nefropatía implicadoscrónica, (Reddyaunque y col, parece 1994).queLaalgunos ocratoxina A (OTA) es también la más importante de todas ellas, que contamina de forma particular cereales y legumbres de zonas geográficas tanto templadas como frías y húmedas. Diversos estudios han puesto de manifiesto efectos tóxicos de la OTA sobre el sistema inmune y sistema nervioso; tiene efectos hemorrágicos similares a los que se producen por carencia de vitamina K, y provoca así mismo acumulación de glucógeno en el hígado. El principal mecanismo de acción es la inhibición competitiva de la Phe-tRNA sintetasa y también se ha descrito un efecto inductor de la peroxidación lipídica. La OTA incrementa la formación de 93 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ aductos, induce micronúcleos, intercambios entre cromátidas hermanas y mutación génica en S. tiphimurium tras activación metabólica. Está clasificada por la IARC como posiblemente carcinógena para el hombre (2B) debido a que induce adenomas renales y carcinomas en rata y ratón, si bien los datos en humanos no son concluyentes (López de Ceraín y col, 2000). Las esterigmatocistinas son potentes hepatotóxicos en patos y ratas y posiblemente carcinógenas.porExisten micotoxinas por especies del género Aspergillus, ejemplomuchas el ácidomás Kojico, del que seproducidas sospecha hepatotoxicidad. Respecto a las micotoxinas producidas por el género Penicillium, aparte de las ocratoxinas, destacamos la toxina patulina, carcinógena y mutágena en animales de experimentación. Las rubratoxinas (A,B) tienen una estructura inusual de 9 átomos de carbono. Son hepatotóxicas y constituyen un ejemplo de cómo puede aumentar su potencia por la presencia de otras micotoxinas (aflatoxinas). No existen datos sobre su carcinogenicidad. Citrinina es nefrotóxica en ratas. Las micotoxinas Tremorgenes (Penitrem A,B y C) de estructura no determinada son neurotóxicas. Entre las micotoxinas del género Fusarium y otros hongos relacionados (Trichothecium spp.) está el grupo extenso de Tricotecenes, aproximadamente unas 40 micotoxinas, de estructura sesquiterpénica, con doble enlace olefínico (posición 9,10) y un grupo epóxido interno (posición 12, 13), destacando: diacetoxyscirpenol, Toxina T-2, nivalenol, deoxinivalenol, roroidinas, verrucarinas, etc. Entre los efectos tóxicos de este grupo amplio de micotoxinas se encuentra las dermatitis producidas en animales de experimentación. T-2 ,por ejemplo, en ratas produce hinchazón en la piel, y en cobayos petequias hemorrágicas en piel; verrucarinas en rata, vía intraperitoneal, conduce a edema, diarrea, hematuria, leucopenia, degeneración neuronal en cerebro y SNC. Son principalmente hematotóxicas y teratogénicas (T-2, verrucarinas, diacetoxyscirpenol, dexinivalenol). Dieron lugar al brote de ATA (leucemia tóxica alimentaria) en Rusia, por consumo de cereales contaminados, que se caracterizó por trastornos en la boca, tracto gastrointestinal, leucopenia progresiva, anemia, petequias hemorrágicas en piel, tracto gastrointestinal y cavidad nasal, y trastornos del SNC. Son potentes inhibidores de la síntesis proteica en células eucariotas, y ello explica muchos de los efectos tóxicos; el grupo epoxi es esencial, ya que la hidrólisis del mismo abole la actividad (Westendorff, 1999). A pesar de la severidad de los mismos, su baja frecuencia y su rápido metabolismo hacia metabolitos poco tóxicos en animales, y su bajo potencial de transferencia a humanos, disminuyen siendo éste (Reddy y col, 1994). que los hongos contaminantes crecenelariesgo, temperaturas muybajo bajas y producen toxinasYaa 0 temperaturas ligeramente por debajo de 0 C, justo cuando el crecimiento es mínimo, es importante evitar el alternar ciclos de congelación/descongelación, que aumentan la producción de toxinas. Zearalenona (F-2) es una lactona derivada del ácido β-resorcílico, con propiedades estrogénicas, que conduce a infertilidad y efectos teratogénicos en roedores y cerdo. Induce cambios bifásicos en la hormona luteinizante. Leche contaminada con esta 94 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ toxina ha producido en humanos una aceleración de la maduración de los órganos genitales en niñas, alteraciones del ciclo estral en mujeres adultas y una disminución de la fertilidad en hombres (Westendorf, 1999). Las Fumonisinas, un conjunto de 6 toxinas, de las cuales sólo FB1y FB2 parecen tener significado toxicológico, son responsables de la intoxicación leucoencefalomalacia en caballos, edema pulmonar en cerdos, reacciones hepatotóxicas en caballos, ratas, y hepatocarcinógenas y parecen en la mayory incidencia esófago en humanosen en ratas, algunas áreas delimplicadas sur de África (Reddy col, 1994). de cáncer de Moniliformina tiene una estructura derivada del ciclobutanodieno, y su mecanismo de acción consiste en la inhibición irreversible de la enzima piruvato deshidrogenasa, inhibiendo el ciclo del ácido cítrico y la energía celular; como las células musculares, especialmente músculo cardíaco son las que tienen mayores requerimientos energéticos, ello explicaría la especial sensibilidad a estas toxinas. Con actividad fotosensible las Phomopsinas A y B, producidas por Phomopsis leptostromiformis, que infectan la planta Lupinus spp., y que causa daño hepático, ictericia y reacciones de fotosensibilización en ganado, principalmente en ovejas (lupinosis), problema que va incrementándose en áreas de clima mediterráneo. Otras muchas micotoxinas (Reddy y col, 1994; Westendorf, 1999) se han identificado como contaminantes en los alimentos destinados al consumo humano, o como metabolitos de hongos aislados a partir de alimentos humanos. Para la prevención y control sanitario de micotoxinas, es indispensable: Evitar la contaminación antes del almacenamiento Durante el almacenamiento es necesario reducir rotura de granos, frutas, pues permiten la entrada de estos microhongos.  Es imprescindible por parte de los tecnólogos un conocimiento de los factores que afectan el crecimiento de los hongos y producción de micotoxinas (pH, actividad del agua, presencia de antioxidantes, antimicrobianos, contenido de nutrientes en el alimento, tipo de proceso, etc).  Es necesario conocer el periodo de tiempo existente entre germinación y producción de micotoxinas, para estimar la potencia tóxica del alimento. Por ejemplo, A. flavus no produce aflatoxinas hasta 48 horas de la germinación. Así, un producto sería seguro si puede conservarse rápidamente por debajo del 13% de humedad dentro de las 48 h.siguientes a la germinación.  En alimentos ya almacenados, finalizados, se pueden tomar diferentes medidas como bajar la actividad del agua , refrigeración, empaquetado al vacío, etc.   95 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ BIBLIOGRAFÍA  Camean AM, Repetto M. Estado Actual de la Toxicología Alimentaria en Toxicología Avanzada, Madrid, Diaz de Santos, 1995.  Ellenhorn MJ. Ellenhorn’s Medical Toxicology. Diagnosis and Treatment of Human  Poisoning, 2nd Ed., Baltimore, Williams & Wilkins, 1997. Kotsonis FN, Burdock GA, Flamm WG. Food Toxicology en Casarett and Doull’s th Toxicology The Basic Science of Poisons, 5 Ed, New York, McGraw-Hill, 1996.  Reddy CS, Hayes AW. Food-Borne Toxicants en Hayes AW, Principles and Methods of Toxicology, New York, Raven Press, 1994.  Westendorff J. Natural Compounds en Marquardt H, Schäfer SG, McClellan R, Welsch F, Toxicology, San Diego, Academic Press, 1999.  López de Cerain A, Jiménez AM, Ezpeleta O, Bello J. Efectos tóxicos de la Ocratoxina A. Revista de Toxicología 2000, 17: 61-69. 96 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 5. CONTAMINANTES QUIMICOS Autores: Ana María Cameán , Manuel Repetto Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. España 5.1. CONTAMINANTES INORGANICOS. Aparte de la presencia natural de los metales y sus compuestos en alimentos, los procesos industriales pueden aumentar sustancialmente dicha exposición natural, particularmente en áreas cercanas a las fuentes de emisión. Ello unido a las variaciones geológicas, ecológicas (la acidificación del suelo puede incrementar la absorción de metales como Cd), procesos agrícolas (uso de fertilizantes), migración de metales constituyentes de los materiales de envasado, cocinado o almacenamiento de alimentos, y diferentes hábitos dietéticos, hace que existan grandes diferencias en las ingestas de metales pesados entre la población. Esta variabilidad en la ingesta de metales, y el hecho de que en muchos casos (salvo exposición ocupacional) los alimentos constituyan la principal fuente de exposición, unido a la capacidad de acumulación de los metales, ha llevado a que diferentes organizaciones supranacionales (OMS, FAO, CEE, GESAMP, etc.) reconozcan la necesidad de establecer programas integrados con carácter internacional sobre concentraciones de metales y demás contaminantes en alimentos, con métodos normalizados de toma de muestra y análisis. De hecho, la prevención de la exposición requiere además de una reducción de la emisión, la monitorización de alimentos y bebidas, y disponer de información de hábitos de consumo de los mismos. Por ello, las últimas investigaciones (Cameán y col, 1995) mayoritariamente se han ocupado de: 1) Determinación de concentraciones de metales en alimentos y bebidas concretos Los metales y no-metales más estudiados, que tienen más interés en Toxicología Alimentaria son: Hg, As, Pb, Cd, Al, Mn, Se, etc. Aunque los niveles de estos elementos varían por lo general ampliamente, exponemos los alimentos que poseen un mayor contenido del elemento correspondiente y la patología tóxica a que dan lugar. 97 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Elemento CADMIO (Migraciòn de envases de Zn galvanizado) Alimentos Vegetales Moluscos Riñones Fisiopatología Riñón, pulmón, S. Cardiovascular, S. Hematopoyético, S. Nervioso, gónadas, cáncer ALUMINIO (Migración de útiles de cocina) Carnes Cereales Vegetales S. nervioso (encefalopatías), hueso, S. hematopoyético Enfermedad de Alzheimer? PLOMO (Migración de envases, barro vidriado) Moluscos Vegetales Pescados Vinos Pescados Crustáceos Carne Vinos SNC (encefalopatías) S. Hematopoyético Tracto GI, riñón (Hg y Me-Hg) Pescados Carnes Cereales S. nervioso, mutagénesis, teratogénesis (Me-Hg), riñón (Hg++) SELENIO Cereales Carnes Pescado Sistema GI, piel, S. Nervioso, mutagénesis ARSÉNICO SNC y periférico, S. cardiovascular S. Hematopoyético Riñón, hígado, cáncer de piel, mutagénesis MERCURIO ++ Siendo imposible abarcar los mecanismos de toxicidad, fisiopatología tóxica de estos elementos recomendamos en el Nivel 3 alguna bibliografía referente a los mismos. Diferentes estudios (Herce-Pagliai y col, 1999; Cameán y col, 2000; Herce-Pagliai y col, 2002 en prensa) no sólo se preocupan de conocer los niveles de determinados contaminanates inorgánicos y comprobar que cumplan las normativas correspondientes sino tambiéndelabordan conocer cuál es de ese alimento o bebida a la cargaque corporal elemento a través de lasucontribución consumo. Por ejemplo, comparando la ingesta de As a través del consumo de cervezas, vinos y brandies, el consumo de vinos aporta una mayor contribución del elemento. 2) E studi os de regímenes alimentar ios totales El objeto de estos estudios es determinar la ingesta total diaria o semanal por persona del metal, y compararla con la Ingesta Semanal Tolerable Provisional (ISTP, PTWI), en 98 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ los casos establecidos. Es una forma de indicar la contribución de los alimentos a la carga corporal total de un contaminante dado; ello unido a cifras relativas de la contribución del aire, agua, humo de tabaco (Cd), nos permite estimar las concentraciones totales de un contaminante que puede afectar a una persona media. A título de ejemplo, se han estudiado los niveles de Cd en la dieta local de Sevilla (López Artíguez y col. 1991) comprobándose que las frutas y verduras contribuían con un 63,34% a la ingestapor diaria total del Cd FAO/OMS. y que ésta se situaba por debajo de la ISTP para Cd recomendada el Comité Mixto Las Ingestas Semanales Tolerables Provisionales (PTWI) de algunos de los elementos (Ellenhorn, 1997) que pueden estar presentes como contaminantes en alimentos se recogen en la siguiente tabla: Aluminio Contaminante PTWI 7 mg/Kg peso corporal Arsénico (inorgánico) 0.015 mg/Kg Cadmio 0.007 mg/Kg Metilmercurio Estaño 0.0033 mg/Kg 14 mg/Kg Ioduro 0.017 mg/Kg 3) E studios de liberación de metales a los ali mentos (Al , F e, Cr , Pb, Cd) El aluminio puede migrar a partir de los envases en medio ácido (pH óptimo, 3,8), y débilmente ácido o básico, llegando a alcanzar niveles superiores a 1000 mg/Kg en los alimentos (cerveza), aunque el uso de envases barnizados interiormente limita posibilidad. Se ha estudiado asímismo la disolución del metal a partir de cacerolas de aluminio durante el cocinado de alimentos (Rodríguez Suarez col. 1986; Taylora 1990); la contaminación en fórmulas para niños (Koo y col. 1985,y 1988) llegándose encontrar niveles de 2000 ug/l en fórmulas altamente procesadas, para desórdenes metabólicos, contenidas en envase de vidrio. El plomo puede contaminar a los alimentos enlatados (en general a través de la soldadura, años atrás) principalmente frutas, y a alimentos y bebidas de carácter ácido contenidas en vasijas de barro vidriado. Las diferentes iniciativas para reducir el nivel de Pb en los alimentos, como eliminación del metal en la soldadura de latas, evitar 99 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ migración de baterías de cocina de cerámica vidriadas, y especialmente el uso de gasolina sin plomo están disminuyendo la ingesta de Pb diaria, pero es necesario aún vigilar por ejemplo, los suplementos de Ca que contienen Pb, la liberación de Pb en aguas subterráneas, etc. (Kotsonis y col, 1996) El cadmio migra también de los envases con capas de Zn galvanizado a los alimentos ácidos. El vidrio, material refutadoproporción como estable inerte, coloreado es capaz deporceder elementos su composición en pequeña y ele vidrio óxidos de Cr de y Ni (Medina y Sudraud 1980) libera cantidades elevadas de cromo a vinos. 4) E studi os de especiaci ón Las diferentes propiedades químicas de los distintos grados de oxidación de los metales y no metales son de importancia fundamental para sus características toxicológicas; por ello es de gran interés actual el conocimiento de los diferentes compuestos químicos de metales en alimentos, y no sólo el contenido total del elemento. En este sentido, interesa fundamentalmente conocer la presencia en los alimentos de las especies químicas de Hg, As, Se, Cr. Ya en 1988 GESAMP (Comité de Expertos de Aspectos Científicos de Contaminación Marina) en colaboración con IARC (OMS) recomendó la necesidad de disponer de datos de la presencia de trimetilestaño en alimentos marinos, al igual que las formas del Se en alimentos. En el caso del Arsénico, y de acuerdo con la DL50 en diferentes especies el orden de toxicidad para las diferentes especies es: As(III) > As(V) > Ácido monometilarsínico (MMAA) > Ácido Dimetilarsínico (DMAA), estando considerada arsenobetaina (AB) como una especie poco tóxica, siendo ésta última la especie mayoritaria en pescados y crustáceos. El As total y el porcentaje de As total en forma de AB en productos de la pesca pueden ser indicadores de su posible toxicidad, de forma que en los casos en los que el porcentaje de As total como AB sea bajo, es totalmente necesario cuantificar las especies más tóxicas como As(III) y As(V). De hecho Velez y col (1995) evaluaron los niveles de AB en un amplio número de muestras de productos derivados de la pesca, frescos, congelados y en conservas, y los rangos de As total representados por AB obtenidos fueron : 81% , 42% y 28%, respectivamente. El hecho de que haya un menor porcentaje de As como AB en los productos congelados y de conserva hace pensar en una degradación de AB durante el procesado de este tipo de alimentos y convertirse en DMAA. Los porcentajes de MMAA son insignificantes en este tipo de muestras, y los porcentajes de DMAA oscilan entre < 0,1% y 14,6%, , por lo que estos mismos autores deducen que existen otras especies más de arsénico en pescados congelados y en conserva, lo cual confirma la necesidad de investigar más profundamente la identidad 100 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ de todos los posibles compuestos arsenicales en la dieta, especialmente en pescados (Velez y col, 1996). En cervezas, el contenido alcohólico de las mismas influye en la presencia y distribución de las especies arsenicales, de forma que en cervezas con alcohol MMAA es la especie más abundante, no detectándose formas inorgánicas del elemento; en cervezas sin alcohol el porcentaje de As(III) fue similar a la fracción de especies orgánicas (Herce-Pagliai y col, 1999). En vinossiendo blancos, y de Jerez la fracción de As inorgánico es inferior a las formas orgánicas, DMAA y MMAA las especies predominantes, respectivamente. En mostos DMAA también es la forma mayoritaria, pero la proporción de As inorgánico (25,5%) es superior que en los vinos (Herce-Pagliai y col, 2002). 5.2. CONTAMINANTES ORGANICOS Los principales contaminantes orgánicos presentes en los alimentos provienen de: a) RESIDUOS DE PLAGUICIDAS Las últimas aportaciones científicas están constituidas por estudios epidemiológicos, de monitorización de residuos de plaguicidas en alimentos, piensos de animales, dietas totales o tejidos humanos, para ver el grado de exposición. Los efectos en humanos causados por los plaguicidas derivan de la exposición ocupacional, intoxicaciones agudas producidas de forma deliberada o accidental, y efectos crónicos tras exposiciones a bajas dosis durante largo tiempo; Ferrer y col (1993) exponen los casos de intoxicaciones colectivas srcinadas por plaguicidas, incluyendo las causadas por una contaminación accidental de los alimentos de consumo humano. Entre los plaguicidas, los organoclorados, por su persistencia, como aldrin, dieldrin, clordano, DDT, heptacloro, hexaclorobenceno y hexaclorociclohexano son los que presentan mayores problemas toxicológicos. Mínimamente biodegradables, permanecen en suelo, se acumulan en la cadena alimentaria y se depositan en el tejido adiposo humano, y leche humana, estando prohibido su uso en muchos países. Como son conocidos sus efectos tóxicos, y la persistencia de estos productos, principalmente los plaguicidas organoclorados (llegándose a detectar aún en alimentos 101 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ residuos de productos prohibidos años antes), sólo vamos a resaltar que dichos residuos están regulados a través de las reuniones conjuntas de Expertos FAO/OMS. Los informes de dichas reuniones contienen información acerca de las ingestas diarias admisibles para el hombre (IDA), los límites máximos de residuos (LMR) y los principios generales de evaluación de los distintos plaguicidas, así como monografías detalladas de los mismos, de métodos analíticos, etc. y se indican aquellos estudios de toxicidad que sean necesarios para eliminar las IDAS temporales. Para profundizar en el tema, recomendamos (Nivel 3): el artículo de Repetto y col, 1995 acerca de la clasificación de plaguicidas y efectos tóxicos de los mismos; la monografía SESA/AET "Evaluación Toxicológica de los Plaguicidas y la Sanidad Ambiental" (de la Peña de Torres y col, 2000) en la que se aborda la evaluación del riesgo de los plaguicidas y el seguimiento de la utilización de plaguicidas, además de consultar el capítulo de Disruptores Endocrinos de este módulo. En realidad este apartado de contaminantes orgánicos ha dado lugar a un gran desarrollo de la rama aplicada de la Toxicología conocida como Toxicología Reguladora ya que son numerosas las normativas legales acerca de los límites de residuos de estos compuestos, en principio de carácter nacional, y posteriormente internacional, en un deseo claro de armonizar las diferentes legislaciones. Siguen siendo de interés las posibles interacciones entre plaguicidas de la misma o de diferente clase, con impurezas, o con otros residuos presentes en el alimento. b) DIBENZO-p-DIOXINAS POLICLORADAS (PCDDS), DIBENZOFURANOS POLICLORADOS (PCDFS) Y BIFENILOS POLICLORADOS (PCBS) DIOXINAS Y FURANOS Las policlorodibenzo-p-dioxinas (PCDDs) y policlorodibenzofuranos (PCDFs), conocidos abreviadamente como dioxinas y furanos son dos grupos de sustancias cloradas de estructurua y propiedades similares que engloban a un total de 210 compuestos; también estan incluídos algunos policlorobifenilos (PCBs), también llamados "PCBs semejante a las dioxinas" (dioxin-like). Estos compuestos se han visto involucrados en diferentes accidentes de contaminación ambiental con amplia repercusión pública: intoxicaciones masivas por consumo de aceite de arroz contaminado en Yusho (1968) y de Yu-Cheng (1.979), muy especialmente el accidente de Seveso (1.976) y más actualmente en diversas crisis alimentarias , como la contaminación de carnes en Bélgica (1.999), granulados de pulpa de cítrico importado de Brasil (1.997-1.998), arcillas contaminadas utilizadas como aditivos en piensos animales (1.999), niveles elevados en huevos (1.999), etc. (Fabrellas, 2001). Su estructura básica está constituida por dos anillos bencénicos unidos entre sí por uno o dos átomos de oxígeno, y a esta estructura se pueden incorporar entre 1 y 8 átomos de cloro por molécula. De todos los PCDDs y PCDFs los 17 isómeros con átomos de cloro en las posiciones 2,3,7, y 8 son los más tóxicos y concretamente, la 2,3,7,8102 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ tetraclorodibenzoparadioxina (2,3,7,8-TCDD) es la más peligrosa, siendo uno de los mayores inductores enzimático conocidos (Repetto, 1997). Presentan una serie de características comunes a todos los contaminantes considerados como Compuestos Orgánicos Persistentes (COPs): Persistencia, Bioacumulación, Biomagnificación y Semivolatilidad, y las fuentes de estos contaminantes son múltiples y diversas, de forma que son ubicuas en el medio ambiente: suelo, sedimentos, aire, de manera quehumana afectana alaslas cadenas tróficas, siendo la dieta la principal fuente ya de exposición mismas (excluyendo exposición ocupacional o accidentes mencionados). Las fuentes principales de generación de PCDDs y PCDFs son procesos de combustión donde existan precursores que contengan átomos de carbono, cloro, presencia de átomos de oxígeno y halógenos (incineración de residuos municipales, hospitalarios, combustión de fangos, madera, etc) y diversos procesos industriales (metalúrgicos, procesos químicos diversos que utilizan cloro, síntesis de pentaclorofenol, etc), procesos biológicos y fotoquímicos, y también hay que considerar los depósitos o fuentes secundarias, o lugares que contienen estos compuestos previamente formados y que tienen un riesgo potencial de redistribución y puesta en circulación de los mismos en los compartimientos ambientales. En general se considera que un proceso es “previsiblemente” generador de estos contaminantes cuando (Sanz , 2001): Sean procesos térmicos de temperatura menor de 800ºC Exista presencia de materia orgánica, átomos de halógenos y medios alcalinos La formación queda favorecida cuando existe además presencia de materia carbonácea y metales que actúan como catalizadores para su formación. Los principales alimentos en los que pueden estar presentes son productos grasos, como leche y los productos lácteos, el pescado y la carne, que llegan a contribuir con el 50% de la exposición total diaria de la población general en algunos casos (Liem, 1998). Algunos estudios sobre la exposición a través de la dieta revelan que la ingesta de dioxinas de niños (hasta 20 años de edad) es superior que en adultos. Considerando el relativo periodo de tiempo de lactancia y el incremento de peso corporal de los niños, la carga corporal de éstos es de 2a 4 veces superior a la de sus madres; pero eltiempo de vida media inferior de la 2,3,7,8-TCDD (aproximadamente 4 meses en recién nacidos comparado con 5-7 años en adultos) contribuye a una relativa disminución rápida hasta concentraciones medias de fondo correspondientes a 5 años después de la lactancia (Koss y col, 1999). La OMS recomendó en 1998 que la ingestión de dioxinas en humanos adultos no debería sobrepasar los límites de 1-4 pg/Kg peso/día, debiéndose realizarse esfuerzos para conseguir un límite por debajo de 1 pg (WHO, 2000), estimándose que en muchos de los países industrializados una parte importante de la población está expuesto por 103 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ encima de la ingesta diaria tolerable. Con todo, los niveles habituales de dioxinas hallados en alimentos, y lo que supone la exposición total por todas las fuentes de exposición a estas sustancias, para las cuales la dieta sería sin duda la vía principal, con cifras no inferiores al 95% (Domingo, 2000), en la mayor parte de países europeos de los que se dispone de datos concretos no superan el rango antes propuesto por la OMS. Los niveles totales de PCDDs-PCDFs en sangre y grasa en la población normal de países industrializados se incrementa lo largo de la vida y varía entre 10 y 110 pg TEQ/g lípidos sanguíneos (Koss y col, 1999) Dicha recomendación de la OMS para la ingesta diaria tolerable (IDT) está basada en la definición de los Niveles mínimos Observables con Efectos Adversos (LOAEL). En el caso de los dioxinas, loes efectos críticos utilizados para la definición de los LOAEL son: Reducción del número de espermatozoides en crías de ratas Supresión inmunitaria en crías de ratas Incremento de malformaciones congénitas en crías de ratas Trastornos en la conducta y el aprendizaje en crías de macacos Rhesus Endometriosis en macacos Rhesus. Basándose en estudios de dietas referentes a los años 1978, 1984-1985 y 1994, la exposición a través de la dieta a dioxinas y PCBs parece ser significativamente superior en años en anteriores; ello parece deberse comprendido a una disminución en los niveles de resultados PCDDs y PCDFs leche humana en el periodo entre 1988-1993. Estos indican niveles más bajos de estos compuestos en la cadena alimentaria humana, probablemente como resultado de las medidas implementadas en las últimas décadas para su reducción (Liem, 1998). En España, el promedio de la exposición a dioxinas a través de la dieta se estima en 3,0 pg I-TEQ/Kg de peso corporal/día, que equivale a unos 210 pg TEQ/día, asumiendo un peso corporal medio de 70 Kg. La exposición diaria estimada en nuestro país se encuentra entre las más altas de la UE (Kogevinas, 2001). La importancia de determinados alimentos para la exposición de poblaciones específicas puede variar: por ejemplo, el consumo de pescado contaminado parece ser que juega un papel más importante para alemanes y nórdicos que para otros europeos debida a la alta contaminación del mar Báltico; en cambio, en España, según indican estudios realizados en Tarragona, las legumbres pueden ser más importantes (Domingo y col 1999). De hecho la voz de alarma más reciente en Europa se produjo al detectarse en Marzo de 1.999 problemas en la producción de pollos y huevos en Bélgica, encontrándose niveles elevados de dioxinas en muestras de carne de pollo, grasa de pollo y huevos. A mediados de Junio se creía que el srcen de la contaminación era la utilización de aceites de transformador (PCBs), mezclados con otros aceites reciclados para la fabricación de piensos. Si bien los primeros problemas se detectaron en granjas avícolas belgas en Enero de 1.999, los resultados oficiales de los análisis e investigaciones 104 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ llevadas a cabo no se dieron a conocer hasta finales de Mayo, procediéndose más tarde a retirar de los mercados europeos los pollos y huevos procedentes de Bélgica como medida precautoria (Domingo, 2001). Diferentes decisiones de la Comisión de la UE [C(1999) 1500; C(1999) 1538) relativas a las medidas de protección frente a la contaminación por dioxinas de determinados productos animales destinados al consumo humano y animal prohibieron la puesta en el mercado ,deelgallinas comercio y la domésticos exportacióncriados a terceros países, como: de diferentes productos derivados y pollos en Bélgica carne fresca de ave de corral, carne picada y preparados de carne, productos a base de carne y otros productos de srcen animal, huevos y ovoproductos, grasa fundidas, proteínas animales transformadas, etc., a la vez que instaba a los Estados miembros que hubieran recibido piensos sospechosos de estar contaminados por dioxinas, animales vivos o huevos criados o producidos en explotaciones sometidas a restricciones por las autoridades belgas, a llevar a cabo investigaciones sobre la distribución de esos piensos, localización de los animales, y a controlar el nivel de dioxinas de los productos de srcen animal, en general. La Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. está evaluando de nuevo los posibles efectos de las dioxinas en adultos y niños (EPA, 1994) y como ya se ha comentado anteriormente ya que una gran proporción de la población recibe una exposición por encima del límite de ingesta tolerable recomendado por la OMS, serán necesarios más esfuerzos para investigar la determinación de dioxinas y de PCBs en alimentos, para establecer concentraciones máximas permisibles y para tomar medidas de control que aseguren la reducción de la exposición (Kogevinas, 2001). La vida media de estos compuestos es larga, siendo en el caso de la 2,3,7,8-TCDD de 79 años. Los tiempos de vida media larga de estos compuestos depende de la posición lateral de los sustituyentes halogenados y se incrementa con el grado de sustitución (Koss y col, 1999). Su biodisponibilidad es variable, y se transportan en la sangre unidos a lipoproteínas, acumulándose en tejido adiposo, tejidos grasos, hígado, leche materna y son capaces de atravesar la barrera placentaria. A partir del tejido adiposo, pueden liberarse sistemáticamente cuando el individuo pierde peso. En el páncreas e hígado se pueden encontrar altas concentraciones de las mismas. Se sugiere que la 2,3,7,8-TCDD se metaboliza lentamente en el hombre a metabolitos más polares y su excreción ocurre principalmente a través de las heces en la mayoría de las especies animales (80-100%), con sólo pequeñas cantidades de metabolitos en orina. De todos los isómeros, se considera la 2,3,7,8-TCDD la más peligrosa y es el isómero del que se tienen más datos toxicológicos y bioquímicos. Es por ello, que para poder expresar la toxicidad de cualquier isómero o de una mezcla de ellos, se hace en términos de cantidad equivalente de la 2,3,7,8-TCDD, apareciendo el concepto de "Factor de Equivalencia Tóxica" (TEF). A cada isómero o molécula considerada como tóxica, se le asigna un factor de ponderación en relación a la 2,3,7,8-TCDD que tienen un valor de 1. Al multiplicar cada una de las cantidades absolutas del isómero por el correspondiente 105 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ factor se obtiene un valor de Tetraequivalente tóxico (TEQ). La suma de todos los TEQs calculados de todos los congéneres dará el TEQ de la mezcla, con lo cual se valorará el riesgo toxicológico de la misma. (Sanz, 2001). Se acepta que el mecanismo de toxicidad de las dioxinas y furanos una vez que atraviesan la membrana celular es que se unen inicialmente a receptores de hidrocarburos aromáticos (Ah-receptores) que se encuentran en el citoplasma celular. La activación del receptor Ah Ah poryun como es en la el 2,3,7,8-TCDD, induce siguientes efectos: el receptor el ligando, ligando penetran núcleo, conectan conlos la proteína ARNT, y posteriormente con el ADN, induciendo a la transcripción de los genes diana. El complejo AhR-ARNT está reconocido por las secuencias reguladores de los genes diana presentes en un gran número de genes. Como consecuencia de la alteración del gen CYP 1A1, que controla la síntesis del citocromo P450 1A1, se eleva la síntesis de enzimas dependientes del mismo. Así mismo se induce la síntesis de nuevas proteínas, responsables de los efectos tóxicos de las dioxinas, dando lugar a complejos cambios en los metabolismos hormonales e inmunológicos (Sanz, 2001). El receptor Ah existe en diversas formas polimórficas, lo cual sugiere que diferentes individuos pueden tener diferentes susceptibilidades genéticamente determinadas a la 2,3,7,8-TCDD, y a otras dioxinas.Otros efectos parecen independientes del receptor Ah, que incluyen la activación de proteínas Ras, protein-quinasa C (PKC), que puede aumentar la expresión de proto-oncogenes (Koss y Wölfle, 1999). La 2,3,7,8-TCDD puede también inducir la expresión de varios oncogenes, lo cual se ha demostrado in vivo e in vitro; la expresión de oncogenes puede ser independiente de la inducción de los citocromos, y puede ser directamente responsable de los efectos carcinogénicos del compuesto. La exposición a la 2,3,7,8-TCDD se ha asociado con la aparición de cáncer, y otros efectos varios, como efectos endocrinos, efectos reproductivos en ambos géneros, y efectos sobre el desarrollo. Las dioxinas estaban clasificadas según la Agencia Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC) en la categoría 2B (posiblemente cancerígeno), pero en la evaluación de 1997 se clasificaron en la categoría 1 (cancerígeno humano) (IARC, 1997). En diferentes estudios se ha observado una clara asociación positiva entre las incidencias de cáncer de pulmón, sarcomas y linfomas y el incremento de la exposición aSegún el resultado del seguimiento de la mortalidad 20 años después del accidente dioxinas. de Seveso y de la incidencia de cáncer 15 años después no se dio un incremento global del riesgo de cáncer, a excepción de los últimos 5 años de seguimiento. La mortalidad y la incidencia de cáncer y de neoplasias del sistema linfático y hematopoyético fue más elevada en la zona de mayor exposición en ambos sexos. En las mujeres de esta zona se incrementó la mortalidad por cáncer hepatobiliar, mientras que en los hombres aumentó la mortalidad por cáncer de pulmón y rectal. En el cáncer de mama no se observó un incremento de la mortalidad o de la incidencia (Kogevinas, 2001). 106 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Otros de los efectos más importantes de estos contaminantes es la reducción del número de linfocitos T, haciendo más susceptible al organismo a las infecciones, produciendo bajada de defensas y haciendo más probable la aparición de tumores. Estos son inducidos también al ser inhibidas las conexiones célula-célula y la capacidad de intercambiar sustancias químicas entre ellas. En roedores se ha comprobado que tiene un efecto inmunomodulador y es capaz de interferir en la maduración del células B y en la producción anticuerpos humorales, incrementando la actividad de células natural killer, alterando la diferenciación de linfocitos T no e induciendo atrofia del(Koss timo;yen humanos los posibles efectos inmunomoduladores son tan consistentes col, 1999). También se han manifestado como modificadores de la función del hígado y alteradores del metabolismo de la vitamina A y como disruptores endocrinos (ver apartado específico). En la Tabla siguiente se resumen los diversos efectos no cancerígenos asociados a la exposición a dioxinas (Kogevinas, 2001). Efecto Efectos dermatológicos (cloroacné) Cáncer Efectos gastrointestinales y enzimas hepáticas Evidencias epidemiológicas Asociación comprobada Asociación comprobada Incrementos temporales de enz. Hepáticos comprobada Enfermedades en estudios de altas en cardiovasculares conc. lipídicas y cambios Asociación dosis, peropositiva resultados no totalmente consistentes. Dosis respuesta en algunos estudios. Diabetes En su totalidad resultados no consistentes. Incremento del riesgo en Seveso y otro estudio Ef. Reproductivos/hormonas reproductivas Resultados inconsistentes con relación a hormonas reproductivas. Cambio en la proporción de sexos al nacimiento en aparejas altamente expuestas en Seveso. No existen aún datos sobre posibles efectos en mujeres como endometriosis Función tiroidea Algunos cambios en T4, TSH, TBG. Efectos neurológicos/psicológicos Resultados no totalmente consistentes. Resultados inconsistentes Aparato respiratorio Sistema genitourinario Efectos inmunológicos Resultados inconsistentes Resultados inconsistentes Resultados inconsistentes 107 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Las evidencias epidemiológicas en los humanos son actualmente concluyentes solamente para los efectos dermatológicos y los incrementos temporales en las enzimas hepáticas, aunque aumentan cada vez más las evidencias de la asociación entre las patologías cardiovasculares (ateroesclerosis e infarto de miocardio) y las alteraciones del tiroides, tanto en adultos como en niños. La 2,3,7,8-TCDD es un tóxico del sistema reproductivo y del desarrollo en animales. El embrión/feto en desarrollo parecemás tener una sensibilidad mayor a los en efectos adversos de las dioxinas. Los órganos diana sensibles incluyen los sistemas desarrollo como es el caso del reproductivo, el nervioso, cardíaco, defectos esqueleto y el inmunológico. La exposición a altas dosis de dioxinas se ha asociado, en niños, con defectos en el desarrollo de los dientes. Los resultados de los estudios sobre el desarrollo se refieren más a la exposición a los PCBs que a las dioxinas, existiendo una relación entre exposición prenatal a los mismos y retraso en el desarrollo motor de los recién nacidos y de los niños menores de 2 años. Vistos todos los efectos de estos compuestos, en febrero de 1.993 el Consejo de Ministros Europeo estableció el objetivo de disminuir en el 2005 el 90% de las emisiones de dioxinas de las fuentes conocidas, teniendo a 1.985 como año de referencia, comenzándose la realización de un inventario europeo de todas las fuentes de emisión más relevantes y estimar las emisiones totales en los estados miembros. Este proyecto se ha encomendado a la Dirección General XI, siendo de gran importancia que cada país miembro realice las medidas oportunas y establezca sus propios inventarios nacionales. Los resultados preliminares del inventario Europeo recogidos por Fabrellas (2001) son los siguientes: 1. Emi sion es al air e. Los cálculos preliminares estiman que las emisiones al aire anuales de los países de la UE son de 6.500 g/año I-TEQ de PCDD/Fs, apuntándose como principales fuentes de emisión (62%): incineradoras de residuos sólidos urbanos, plantas de sinterización de mineral de hierro, incineradoras de residuos, instalaciones de industrias de metales no férreos. El resto (38%) se supone causada por otras fuentes industriales de menos relevancia y fuentes no industriales: calefacciones/combustiones domésticas, fuegos accidentales y tráfico (principalmente cuando se utiliza gasolina plomada). Otros autores (Domingo, 2001) consideran que atendiendo a las actuales emisiones de dioxinas por las plantas incineradoras que no superan los 0,1 ng ITEQ/Nm3, estas fuentes representan unos porcentajes comparativamente muy pequeños con los derivados de distintas actividades antropogénicas, muchas veces no tenidas en cuenta en su justa medida como es el caso del tráfico rodado. 108 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 2. E mi siones vía agu a y r esiduos Existen pocas referencias y solamente algunos de los documentos revisados contienen estimaciones de emisiones, cuya suma es de alrededor de 3.500 g ITEQ /año vía residuos y alrededor de 20 g I-TEQ anuales vía aguas residuales. Y resumiendo las conclusiones de este estudio preliminar del Inventario Europeo: se considera que la mayoría de las emisiones son aportadas por un número pequeño de actividades, aunque comprendan un gran numero de instalaciones las emisiones aún no se conocen con la precisión adecuada para poder implantar prioridades en el establecimiento de valores guía o límites de emisión en las fuentes consideradas más relevantes la disminución de las emisiones procedentes de fuentes industriales deben ser conseguidas hasta los niveles más bajos posibles, debido a que existen otras fuentes de srcen no industrial cuyo control parece más difícil las emisiones procedentes de fuentes secundarias, reservorios, residuos o aplicación de compost son tan importantes como las emisiones atmosféricas, y el paso de éstos a la cadena alimentaria, aunque lenta, no debe ser ignorada se considera de gran importancia la incorporación de compuestos similares a las dioxinas, PCBs coplanares y algunos otros COPs en los inventarios nacionales. La gran estabilidad química de los Bifenilos policlorados (BPCs), sus múltiples aplicaciones técnicas e industriales y su gran persistencia en el ambiente, se ha reflejado en la cadena alimentaria y por último en el hombre. Aunque diferentes normativas han prohibido su uso (plastificantes, barnices, etc.) en el empaquetado de alimentos y consecuente presencia en los mismos, o regulan la eliminación no controlada de los BPC y TPC de uso industrial (D.O. n. c 139/1 de 5.6.89), son numerosos los estudios de niveles de estos productos en leche, alimentos grasos en general, para estimar la ingesta media diaria de BPC, o cuáles son los isómeros presentes en los alimentos, ya que aún hoy día se encuentran en leche y tejido adiposo humano, con los posibles riesgos carcinogénicos y teratogénicos, pues atraviesan la barrera placentaria. c) RESÍDUOS DE MEDICAMENTOS DE USO VETERINARIO Por su enorme interés dedicamos un capítulo amplio a este tipo de residuos. d) MIGRACIÓN DE CONSTITUYENTES DE LOS PLÁSTICOS Los polímeros constituyentes de los plásticos (potenciales contaminantes de los alimentos) encierran monómeros, oligómeros de bajo peso molecular y coadyuvantes tecnológicos necesarios para su obtención (catalizadores organometálicos, coloides protectores, emulsionantes, lubrificantes, plastificantes, etc.). 109 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La migración a partir del embalaje es un fenómeno general que ha despertado interés paralelamente al desarrollo de los plásticos y que ha dado lugar a reglamentaciones para asegurar la calidad del alimento y la seguridad del consumidor. Por ejemplo, presencia en cantidades considerables de cloruro de vinilo monómero en bebidas alcohólicas, o disolución del plastificante o?cresil?fosfato en alimentos grasos como mantequilla. Los plásticos pueden contener monómeros como cloruro de vinilo (carcinógeno en humanos) y cloruro vinilidenoy (carcinógeno en ratas), acrilamida, 1,3-butadieno; otros monómeros sonde acrilonitrilo estireno así como su metabolito, óxido de estireno, que son mutagénicos y/o causar aberraciones cromosómicas (Reddy y col, 1994). En estos casos de efectos irreversibles, carcinógenos, no se puede establecer un nivel umbral, por lo que los residuos de los mismos deben minimizarse al máximo, y no existir transferencias a los alimentos La situación a nivel mundial de estos productos se caracteriza por una gran abundancia de normativas legales, regidas por dos principios fundamentales: principio de nocividad y principio de inercia. Las diferentes reglamentaciones se han preocupado inicialmente de: 1. Autorizar o prohibir el empleo de los productos o materias que intervienen en la composición o en la elaboración de los plásticos. 2. Buscar sistemas simuladores representativos de los alimentos 3. Determinar condiciones convencionales de tiempo y temperatura representativas de las condiciones reales del contacto alimento/embalaje 4. Fijar límites de migración global y migraciones específicas 5. Definir los métodos de ensayo y analíticos. La evaluación toxicológica de los componentes de plásticos se basa en la migración, es decir, la transferencia al alimento o simulantes de alimentos (como agua desionizada, ácido acético 3%, etanol 15%, aceite de oliva), y estimación de la exposición; cuando se trata de productos no totalmente evaluados, los estudios toxicológicos requeridos dependen del nivel de exposición. En la UE, los materiales plasticos en contacto con los alimentos están regulados a nivel comunitario, emitiéndose varias directrices sobre Definición de los materiales y objetos en materia plástica, Simulantes , Condiciones de ensayo, etc, (Ver módulo de Toxicología Reguladora), modificándose recientemente (Directiva 2001/62/CE) la Directiva 90/128/CEE relativa a los materiales y objetos plásticos destinados a entrar en contacto con productos alimenticios. 110 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La extensión de los estudios toxicológicos como hemos comentado depende del grado de exposición, asumiendo que 1 Kg de alimento está en contacto con 600 cm 2 de superficie de plástico y que un adulto de 60 Kg consume 1 Kg del alimento al día. En función de la migración, superior a 5 mg/Kg, entre 0,05 - 5 mg/Kg (lo cual equivale a una ingesta máxima de 0,1 mg(Kg/día), e inferior a 0,05 mg/Kg (ingesta máxima de 1 µg/Kg/día) los requerimientos de estudios toxicológicos son inferiores. Por analogía a los IDA de los aditivos, se establecen las TDI (ingesta tolerable diaria), que son transformadas en de valores (valores límite de migración algunos ejemplos TDI ySML de SML de monómeros y aditivosespecíficos). de plásticos Exponemos en contacto con alimentos en la siguiente tabla (Grunow, W, 1999). Otro aspecto que nos interesa es la migración y evolución de estos materiales de embalaje en función de las nuevas técnicas de conservación y cocinado (ionización, congelación, microondas) que han traído consigo nuevas aplicaciones de los plásticos (bandejas, películas que envuelven a los alimentos), pero que también extienden el período en que las migraciones pueden ocurrir. Compuesto TDI (mg/Kg) Acrilonitrilo Di(2-etilhexil)ftalato (DEHP) -0,05 SML (mg/Kg de alimento o simulante de alimento No detectable (ND) 3 Bisfenol A 1,3-Butadieno Caprolactam Compuestos Di-n-octilSn Ácido tereftálico Tetrahidrofurano Cloruro vinilo 0,05 -0,25 0,0003 (como Sn) 0,125 0,01 -- 3ND 15 0,018 como Sn 7,5 0,6 ND De forma que para el establecimiento de la seguridad del uso de plásticos en estas nuevas técnicas, debe determinarse el potencial de migración, lo cual ha abierto un campo de nuevas investigaciones sobre cómo estas técnicas pueden modificar o no las migraciones de los componentes de los plásticos. Por ejemplo, en el caso de microondas, se han hecho experiencias con un plástico muy comúnmente usado, tereftalato de polietileno, para ver la migración específica de monómeros, residuos de catalizadores, colorantes, etc., e incluso programas de investigación para determinar las migraciones específicas de los plásticos a altas temperaturas, en contacto con los alimentos. En cuanto a la determinación a temperaturas de congelación, en principio presenta problemas, ya que los alimentos y simulantes estarán semisólidos o sólidos. Pero las investigaciones obtienen una relación temperatura-migración global, de forma que no sea necesario ensayar a las temperaturas de congelación, pues se ha comprobado que 111 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ estas migraciones serían más bajas que a las temperaturas convencionales de ensayo, de 5 y 40C. Los compuestos que pueden migrar y que más tradicionalmente se han estudiado (Kirpatrick y col, 1989) son los siguientes: Cloruro de vinilo procedente de los polímeros de PVC (bebidas, mermeladas, licores, vinos, vinagres, agua mineral), carcinógeno en humanos. Acrilonitrilo procedente de copolímeros acrilonitrilo/butadieno/estireno, acrilonitrilo/cloruro de vinilideno (margarina, productos lácteos, ensaladas, bebidas carbonatadas, aceites vegetales), carcinógeno. Di(2-etilhexil)ftalato (DEHP), plastificante en compuestos flexibles de PVC (productos lácteos, carnes, aves, pescados, cereales, frutas, y vegetales), hepatocarcinógeno en rata y ratón. Di(2-etilhexil)adipato (DEHA) plastificante en polímeros de PVC y poli(cloruro de vinilideno) (PVCD) (carnes frescas, aves, pescados y queso), hepatocarcinógeno en ratón; un estudio realizado en Dinamarca demostró que los consumidores de quesos podían estar expuestos a niveles próximos a la ingesta diaria tolerable de 0,3 mg/Kg peso corporal de DEHA establecida por el Comité Científico de Alimentos de la UE (Food Research Institute, 1996). Estireno, monómero de los más importantes, de amplio uso en la producción de contenedores de poliestireno, resinas de acrilonitrilo-butadieno-estireno, resinas de poliestireno insaturado, etc. Algunos estudios sobre la migración del mismo, demuestran que las concentraciones en alimentos usualmente son inferiores a 10 µg/L. Aunque concentraciones elevadas de estireno afectan los niveles de dopamina sanguíneos y por tanto a las funciones hipotalámicas y de la pituitaria, no hay evidencias epidemiológicas de que cause cáncer o efectos sobre la reproducción en humanos. Está clasificado por la IARC en el grupo 2B, posiblemente carcinógeno en humanos, y en su evaluación global el grupo de trabajo tuvo en consideración que se metaboliza a estireno-7,8-óxido, el cual se une covalentemente al ADN y muestra efectos genotóxicos in vivo e in vitro. Otros tipos de plásticos que pueden ceder sustancias tóxicas (Food Research Institute, 1996) a los alimentos son: La exposición de contenedores de agua mineral de polietileno de baja densidad (LDPE) a la luz directa durante dos semanas además de comunicar malos olores al agua, se comprobó la migración de contaminantes como butil vinilcetona, benzofenona, y algunos butilftalatos derivados de la tinta. Amidas de ácidos grasos utilizadas como aditivos en plásticos LDPE y PVC migran en simulantes de grasas. Se ha detectado naftaleno en bebidas lácteas empaquetadas en contenedores de LDPE. Los estudios de seguridad de un nuevo polímero, polilactide, parecen demostrar la migración de ácido láctico, y otros ácidos derivados que se metabolizan a ácido 112 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ láctico, aunque se estima que el consumo medio por persona sería de 0,054 mg, menos del 0,25% de la ingesta normal de esta sustancia a partir de una dieta normal. Diversos aceites minerales presentes en plásticos pueden migrar a alimentos lácteos y margarina Disolventes residuales de la tinta de impresión de los contenedores de alimentos también pueden migrar, llevándose a cabo experimentos sobre los factores (contenido de grasa, temperatura, estructura cristalina )de quegrasa pueden en eldeterminante caso de chocolates: a temperaturas más altas, el contenido es influir el factor de la migración, mientras que a bajas temperaturas influye más el grado de cristalinidad, siendo tolueno el disolvente con mayor grado de migración. En los papeles reciclados empleados en contenedores de alimentos, algunos de sus componentes químicos no se destruyen y pueden migrar, como diisopropilnaftalenos, que se han detectado en arroz y pasta; asimismo se han encontrado bajos niveles de terpenilos hidrogenados en arroz, pasta, sal y yogur, debiéndose monitorizar estos casos dado el mayor uso que se está dando a este tipo de material actualmente, e investigar el significado toxicológico de estos compuestos. BIBLIOGRAFÍA          Camean AM, Moreno IM, López-Artíguez M, Repetto M, González AG. Metallic profiles of Sherry brandies. Science des Aliments 2000, 20: 433-440. Domingo JL, Schuhmacher M, Granero S, Llobet JM . PCDDs and PCDFs in food samples from Catalonia, Spain. An assessment of dietary intake. Chemosphere 1999, 38: 3517-3528. Domingo JL. Nuevas aportaciones al controvertido debate sobre incineración, dioxinas y salud. Residuos 2000, 54:90-95. Domingo JL. 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RESIDUOS DE MEDICAMENTOS DE USO VETER INARIO Autores: Ana Mª Cameán Fernández, Isabel M. Moreno Navarro Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. El empleo de medicamentos en animales tiene las siguientes finalidades: Curar o prevenir enfemedades Incrementar la eficiencia de la alimentación de los mismos y/o velocidad de crecimiento Sedación para minimizar el efecto del estrés antes del sacrificio. Estimándose aproximadamente que el 80% de todos los animales productores de alimentos en USA reciben algún tipo de medicación durante su vida (Livingstone, 1985), predominando las tetraciclinas, penicilina G, aunque también tilosina, sulfonamidas, nitrofuranos, antimicrobianos productores del crecimiento y antibacterianos ionoforos se consumen de forma significativa. En función de su uso los podemos clasificar en : Algunos medicamentos tienen una acción dual y pueden clasificarse en más de una clase de las anteriores. 115 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Las dosis empleadas con fines curativos suelen ser altas en comparación con los bajos niveles de concentración empleados en los piensos animales para mejorar la eficiencia de los mismos, promover el crecimiento o prevenir la coccidiosis. Los aditivos en la alimentación animal se definen (MAPA, 2000) como sustancias o preparados utilizados con el fin de : Influir favorablemente en las características de las materias primas para piensos o de los piensos compuestos o de los productos de srcen animal, o Satisfacer necesidades nutricionales de los animales o mejorar la producción animal, en particular influyendo en la flora gastrointestinal o en la digestibilidad de los piensos, o Aportar a la alimentación elementos que favorezcan la obtención de objetivos de nutrición específicos o atender a necesidades nutricionales particulares momentáneas de los animales, o Prevenir o reducir las molestias ocasionadas por las deyecciones animales o mejorar el entorno de los animales. Los Residuos de Medicamentos Veterinarios se definen como: Sustancias farmacológicamente activas, principios activos, excipientes o productos de degradación y sus metabolitos que permanezcan en los productos alimenticios obtenidos a partir de animales a los que se les hubiera administrado el medicamento veterinario (Reglamento 2377/90/CEE). Los residuos de las diferentes medicamentos normalmente aparecen en la carne, leche, huevos y miel a muy bajas concentraciones, pero hay una serie de efectos no relacionados con la dosis como son las reacciones alérgicas a partir de residuos de antibióticos blactámicos que se producen en consumidores sensibilizados, o los riesgos de carcinogénesis, mutagénesis o teratogénesis derivados de estos residuos. Además el no cumplimiento de los tiempos de espera, conduce a niveles de residuos más elevados en los tejidos comestibles del animal, que constituyen un serio peligro toxicológico. Los peligros de salud para el consumidor van a depender de la frecuencia y grado de exposición, aumentando ésta cuando los sitios de inyección se consumen accidentalmente. Un factor que puede reducir la ingesta de los residuos de 116 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ medicamentos es que el cocinado puede disminuir el grado de contaminación (por ejemplo con penicilinas y tetraciclinas). En general la evaluación de seguridad de los residuos de medicamentos se basa primariamente en la evaluación del compuesto de partida; pero como consecuencia del metabolismo de los fármacos, los consumidores estamos expuestos a metabolitos libres del fármaco inicial, conjugados a pequeñas moléculas y macromoléculas, metabolitos unidos covalentemente, etc., de (Botsoglou forma que ypodemos Totales" los siguientes compuestos col, 2001):considerar como "Residuos Los efectos tóxicos que pueden dar lugar los residuos de medicamentos en animales de consumo humano pueden resumirse según este esquema: Los residuos de medicamentos en animales destinados al consumo humano tienen el potencial de producir efectos tóxicos directos, aunque las concentraciones de estos residuos son generalmente bajas para producirlos. Citar los casos de desarrollo precoz sexual que se produjeron en Italia y Puerto Rico por consumo de carne que contenía sustancias con actividad estrogénica. Asi mismo el Cloranfenicol, causante de muchos casos anemia aplásica a dosis terapeúticas humanos, efectobajos no relacionado la dosis, de potencialmente puede inducir la mismaenaún a los niveles de residuoscon este antibiótico en alimentos. De hecho, se ha registrado la reactivación de signos de toxicidad por cloranfenicol tras consumo de carne, leche, o huevos que contenían residuos de este compuesto (Varragry, 1994). Algunos trabajos sugieren que la prolongada ingestión de tetraciclinas de cualquier fuente, incluida los alimentos, tiene efectos sobre dientes y huesos en niños. Clembuterol, -agonista empleado de forma ilegal en diferentes países de Europa (España, Francia, Irlanda, Italia) y Canadá como promotor del crecimiento, ha dado 117 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ lugar a varias intoxicaciones por consumo de hígado de ternera. En concreto, en España en 1989 y 1990 hubo dos intoxicaciones que afectaron a 135 personas; posteriormente en 1992 otra intoxicación afectó a 232 personas. Es una sustancia análoga a los con acción estimulante sobre el crecimiento. Por almacenarse principalmente en el hígado, las intoxicaciones surgieron por consumo de hígado, pero se han encontrado tiene unaobstructiva aplicación (bronquiestasia, clínica en el tratamiento bronquial y la broncopatía crónica enfisema),dely asma aunque en algunos países está autorizado su uso en humanos o sólo en enimales, en ninguno se permite para la producción de carne. Los síntomas clínicos en más de la mitad de los pacientes incluyen: temblores musculares y taquicardia frecuentemente acompañada de nerviosismo y palpitaciones, dolores de cabeza y mialgia, naúseas, fiebre, escalofríos, extrasístoles superventriculares y fibrilación axial, siendo especialmente sensibles los enfermos cardíacos (Cameán y col, 1995). El tireostático metimazol se ha añadido ilegalmente a piensos de animales asociado a clembuterol con objeto de incrementar el peso y aumentar la retención de agua. El uso durante el embarazo de este fármaco para el tratamiento de hipertioroidismo está asociado con una alta incidencia de aplasia cutis congénita. Se ha constatado un aumento de la incidencia de esta enfermedad en España desde 1984 a 1991, postulándose que pueda ser debido por consumo de ternera conteniendo residuos ilegales de metimazol. Además de estos efectos agudos, la mayor preocupación que pueden generar estos residuos de medicamentos en animales de consumo humano es su posible actividad carcinógena, mutagénica y teratogénica. El dietilestilbestrol (DES), adiministrado por vía oral, persiste en el músculo hasta 70 días después, pero la aplicación al ganado mediante implantes subcutáneos puede elevar el riesgo. La ingestión de alimentos con residuos de estos productos, estilbenos, que se metabolizan escasamente, pueden alterar el equilibrio hormonal del consumidor y se reconoce riesgo cancerígeno por consumo reiterado de los estrógenos, especialmente el DES. Hay evidencias suficientes en animales de la carcinogenicidad de este compuesto, y en humanos evidencias suficientes del aumento de la incidencia en embarazadas de cáncer de endometrio y de adenocarcinoma cervical. De hecho, la Directiva 81/602/CEE prohibió la administración de de estilbenos,todas y derivados las de estilbenos, sales, ésteres, en animales especies. Posteriormente el R.D. 1749/1998, sobre medidas control aplicables a sustancias y sus residuos en animales vivos y sus productos, también prohíbe en su anexo I el empleo de las siguientes sustancias, incluídas los estilbenos: A. Sustancias con efecto anabolizante y sustancias no autorizadas: 1. Estilbenos, derivados de los estilbenos, sus sales y ésteres 118 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 2. Agentes antitiroidianos 3. Esteroides 4. Lactonas del ácido resorcílico (incluído Zeranol) 5. -agonistas 6. Sustancias del Anexo IV del Reglamento 2377/90/CEE. Los compuestos tipo Quinoxalina, se emplean como agentes promotores del crecimiento y como agentes terapéuticos contra enfermedades entéricas en cerdos. yDos compuestosy relacionados carbadox y olaquindox, son potencialmente genotóxicos mutagénicos, carcinógenos potenciales. En animales de laboratorio se han demostrado los efectos teratogénicos de sustancias antitiroideas, agentes alquilantes, agentes antifolato, excesos de hormonas, algunas sulfonamidas, ciertos corticoides y algunos organofosforados y carbamatos empleados como insecticidas. Las hormonas esteroides pueden afectar al sistema genitourinario, progesterona y progestágenos pueden producir masculinización de fetos hembra, andrógenos y esteroides anabolizantes pueden inducir pseudohermafroditismo femenino. Griseofulvina es teratogénico en gatos pero no en perros. Muchos de los medicamentos tipo benzimidazol también tienen efectos teratogénicos. Parbendazol, es teratógeno en ovejas y ratas produciendo alteraciones en huesos largos y pelvis. Dependiendo de la especie animal, tanto este compuesto como albendazol, oxfendazol, cambendazol y febantel pueden ser teratógenos, bien el compuesto de partida o bien sus metabolitos. Fenbendazol se metaboliza a un sulfóxido, que se puede detectar en leche de vacas tratadas, que es teratógeno en rata y oveja. Es importante distinguir además de los efectos tóxicos potenciales de los propios residuos, la posible alteración de la microflora intestinal humana y sobre todo la contribución al aumento de la resistencia de bacterias a antibióticos. Esto último ya se ha señalado en el módulo de Toxicología Reguladora y es un tema de la máxima actualidad. Dosis terapéuticas de antibióticos pueden causar efectos adversos sobre la ecología de la microflora intestinal humana, la cual juega un papel fundamental en el metabolismo no sólo de sustratos endógenos como estrógenos, vitaminas, colesterol y ácidos biliares, sino también sobre xenobióticos como fármacos diversos, sobre todo aquéllos que sufren circulación enterohepática. La mayoría de los estudios se han realizados a dosis terapéuticas, y algunos ejemplos son: tetraciclina o eritromicina pueden disminuir la E. Lentum, microorganismo intestinal que metaboliza el antiarrítmico actividad digoxina. deMuchos antibióticos como ampicilina, amoxicilina, cloranfenicol, sulfonamidas causan fallo de los contraceptivos orales por alteración de la flora intestinal. Pero no puede excluirse que bajas dosis de los antimicrobianos, puedan alterar dicha flora intestinal y tener efectos sobre ciertas hormonas y fármacos. Las agencias regulatorias han determinado como concentración máxima segura 1 ppm de antimicrobiano en una dieta total de 1,5 Kg. 119 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La administración de antibióticos a los animales puede producir la selección de bacterias resistentes a los antibióticos en la población animal, que después pueden extenderse a los humanos a través de la cadena alimentaria. Si se seleccionan bacterias resistentes debido al uso de antibióticos, no sólo presentan resistencia a ese determinado antibiótico, sino también a otros antimicrobianos. En una reunión de la OMS con expertos en esta materia, celebrada en octubre de 1997, se puso de relieve que hay pruebas concluyentes de que el uso de sustancias antimicrobianas en los animales da la aparición de serotipos de salmonela no tifoideaporresistentes a dichas sustanciaso ylugar quea estas bacterias se transmiten a los humanos medio de los alimentos mediante contacto directo con los animales. También se presentaron pruebas de que el uso de aditivos en la alimentación animal ha contribuido a la creación en los enterococos de una reserva de genes de resistencia a los glicopéptidos. En general, están aumentando las resistencias a Salmonella, Escherichia coli, Campylobacter, Vibrio cholerae, Yersinia pestis, Shigella, Proteus y Pseudomonas aeruginosa. Además, el grupo de expertos consideró que se debe prestar atención a los riesgos asociados con el uso generalizado de fluorquinolonas como medicamentos para animales, sobre todo porque estos fármacos constituyen un importante grupo de antibióticos en medicina humana. Se ha establecido una asociación temporal entre la introducción de fluorquinolonas en terapia veterinaria y la reducción de susceptibilidad de Salmonella typhimurium DT 104 a ciprofloxacino en Gran Bretaña; también se ha demostrado esta disminución de susceptibilidad en salmonellas zoonóticas frente a ciproflaxino en USA y Dinamarca (OMS, 1998). Así mismo se ha detectado un aumento de la prevalencia de Campylobacter jejuni resistentes a las fluorquinolonas aislados en músculo e hígado de pollo. Además de la resistencia a quinolonas, se ha observado resistencia de Campylobacter a otros antibióticos, como macrólidos. Hay por tanto suficientes evidencias del riesgo de producción de bacterias resistentes a antibióticos y para determinar la magnitud y las tendencias futuras es totalmente necesaria una monitorización continuada del empleo de los antibacterianos en la alimentación animal, recomendándose que los antibióticos empleados en terapéutica humana no deben ser utilizados como promotores del crecimiento en alimentación animal (Deshpande SS y col, 1995). Los residuos de antimicrobianos en productos animales pueden traer consigo pérdidas económicas importantes en la industria dellugar procesado de alimentos. Como de hecho curioso, los residuos de penicilina G dieron a problemas en la industria los productos lácteos, y ésa fue la razón de las medidas para reducir la presencia de dicho medicamento en leche, y no motivado por los posibles problemas de salud para el consumidor. Los residuos también están implicados en reacciones alérgicas en humanos, siendo la fracción reactiva antigénica de muchos medicamentos veterinarios un metabolito producido por rotura del compuesto de partida. 120 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Las penicilinas tienen el mayor potencial para producir respuestas alérgicas en el consumidor (Rico, 1986) y ello es debido a la estructura peniciloil , derivada de la penicilina en el proceso de conversión a hapteno. El ciclo -lactámico se abre y forma una unión lisil-amida con la proteína (unión covalente con grupos amino de restos de lisina de la proteína). El complejo medicamento-proteína también se pude formar una vez que la penicilina se metaboliza a ácido penicilénico, que forma el complejo peniciloil-proteína y otras sustancias antigénicas menores. Ello también es responsable -lactámicos como cefalosporinas y las penicilinas semisintéticas como carbenicilina o ampicilina. Estos residuos de complejos peniciloil-proteína tienen mucho mayor significado toxicológico que los residuos de moléculas libres de penicilina, pero no hay datos adecuados sobre la prevalencia de estos complejos en animales sacrificados o sus productos, sino sólo datos cuali y cuantitativos de la penicilina srcinal. Los ensayos de penicilina miden normalmente la actividad antibacteriana de la penicilina, y no detectan sustancias que, aunque no tienen dicha actividad, poseen propiedades alergénicas potentes. Varios factores influyen en la probabilidad de reacciones alérgicas a penicilina y otros medicamentos. La respuesta inmunitaria de los individuos depende de factores genéticos, factores metabólicos, dosis, vía de administración, vehículo, coadyuvantes, etc. Así, las reacciones anafilácticas son menos frecuentes tras administración oral que por administración intravenosa o intramuscular. Los vehículos que retrasan la absorción del medicamento pueden aumentar la probabilidad de sensibilización o de respuesta alérgica. Los residuos tienen más efecto en personas previamente sensibilizadas. Las reacciones alérgicas pueden variar, desde urticaria, prurito, angioedema, dermatitis por contacto y otras reacciones en la piel hasta shock anafiláctico. Las sulfonamidas sulfametazina, sulfatiazol) se emplean en los piensos combinadas con cloro u oxitetraciclina y penicilina. La incidencia de reacciones de hipersensibilidad en humanos es bastante variable (alteraciones en la piel, desórdenes del sistema hematopoyético como anemia hemolítica, agranulocitosis, anemia aplásica, trombocitopenia, eosininofilia, etc.) y principalmente está relacionada con el uso terapéutico. Pero debe considerarse la posibilidad de ingestión de residuos de sulfonamidas a través de la cadena alimentaria, en individuos hipersensibles. Las tetraciclinas están menos yfrecuentemente que las penicilinas en reacciones alérgicas (anafilaxia urticaria, tipo I).involucradas Dosis de clortetracilina más elevadas que las dosis normalmente recomendadas pueden producir residuos en tejidos blandos al menos durante 7 días después del último tratamiento; clortetraciclina no resiste las temperaturas de cocinado y se convierte en isoclortetraciclina, sin propiedades sensibilizantes. Otros medicamentos como estreptomicina, dihidroestreptomicina y neomicina, forman fuertes uniones con diversos componentes de tejidos como rñón, y requieren más de 30 días para una eliminación significativa. Los aminoglucósidos 121 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ soportan temperaturas de cocinado, de forma que éste no es una medida efectiva para evitar las reacciones alérgicas. Otros medicamentos que dan lugar a reacciones alérgicas en humanos pero relacionadas con dosis terapéuticas son la eritromicina, espiramicina, novobiocina, nitrofuranos. De todas formas algunas autores consideran que la escasez de problemas alérgicos debidos a residuos de antimicrobianos en alimentos es sorprendente en comparación con la enorme de reacciones a estos medicamentos entre la población; puede ser proporción que las reacciones esténalérgicas enmascaradas por otras alteraciones de salud, especialmente en las personas de edad, y/o la facilidad de desarrollar sensibilidad alérgica a las proteínas de la leche, etc. (Botsoglou y col, 2001). En las siguientes Tablas se exponen los principales medicamentos veterinarios, según su acción, haciendo mención de algunos posibles efectos tóxicos anteriormente mencionados. ANTIBACTERIANOS Medicamentos Familia Aminoglucósidos y relacionados Apramicina Bambermicina Gentamicina Kanamicina Neomicina Espectinomicina Estreptomicina y dihidroestreptomicina Efectos Nefrotoxicidad y Ototoxicidad, en general. Efectos neuromusculares y alergias. Alteraciones hepáticas y neuropatías periféricas y centrales incluyendo encefalopatía, letargia y convulsiones, alteraciones GI Oto y Nefrotóxico Alter. hepáticas, renales y hematológicas Menos nefrotóxicos. Alter. neurológicas, (neuritis óptica, neuropatías periféricas); hipersensibilidad, dermatitis severa, anafilaxia Anfenicoles Cloranfenicol Depresión médula ósea. Neuritis, encefalopatía con demencia y ototoxicidad. 122 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ β-Lactámicos Macrólidos y Lincosamidas Nitrofuranos Quinolonas Sulfonamidas y Diaminopirimidinas Tetraciclinas Misceláneo Genotóxico y sus metabolitos. Prohibido su uso en USA y UE Tianfenicol Menor incidencia de anemia aplásica Florfenicol Anemia idiosincrática Penicilinas: Penicilina G, Hipersensibilidad, Penic. V, Ampicilina, alteraciones GI (naúseas, Amoxicilina, Oxacilina, vómitos, diarreas), no cloxacilina, meticilina, etc. teratogénicas. Cefalosporinas: Cefapirina, Similares a Penicilinas cefalexina, cefazolina, Hipoprotrombinemia, cefalotina, etc. reacción tipo disulfiram Cefalotina: fallo renal, hepatitis, alteraciones GI Macrólidos: Tilosina, Baja toxicidad eritromicina, Troleandomicina: oleandomicina, hepatotoxicidad Espiramicina, etc Lincosamidas: Baja toxicidad Lincomicina, clindamicina, Kincomicina: Alter. GI, y etc. dérmicas, daño hepático y hemático Furazolidona, Nitrofurazona, Furaltadone, Nitrofurantoina Danofloxacina, Enrofloxacina, Flumequina, Ácido nalidíxico, Norfloxacina, Sarafloxacina, etc Sullfonamidas: Sulfadiazina, sulfametazina, sulfaquinoxalina, sulfatiazol, etc Diaminopirimidinas: Trimetoprim, Brodimoprim, diaveridina, etc Oxitetraciclina, Clortetraciclina, tetraciclina, doxiciclina Novobiocina Polimixina B y E Rifampicina, rifaximina Tiamulina Residuos mutagénicos tumorígenos. Prohibidoy uso sistémico Alteraciones GI (naúseas, vómitos, diarrea), dolor de cabeza, alter. Visuales, insomnio, prurito y necrolisis epidérmica Toxicidad baja. Alteraciones hepáticas, hemáticas, renales, GI, piel Reacciones alérgicas Nefrotóxicos 123 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Los antibacterianos anteriormente esquematizados no sólo se emplean en el tratamiento de diversas infecciones bacterianas, como salmonelosis, colibacilosis, infecciones respiratorias, urinarias, mastitis, etc., en muy diversas especies animales sino que también se añaden a los piensos animales como promotores del crecimiento, por ejemplo: neomicina, oleandomicina, sulfametazina, sulfaquinoxalina, oxitetraciclina, tiamulina, etc. Las combinaciones sulfonamidas-diaminopirimidinas se usan ampliamente en medicina veterinaria para el tratamiento de coccidiosis en aves, infecciones bacterianas en animales como salmonelosis en pollos, e infecciones sistémicas en rumiantes, caballos, etc. La potenciación de efectos de ambos fármacos en el resultado de un bloqueo secuencial de dos sistemas enzimáticos necesarios para la síntesis de ácido fólico en los microorganismos. Las sulfonamidas inhiben la formación de dihidropteraao sintetasa, las diaminopirimidinas inhiben la enzima dihidrofolato reductasa. La administración parenteral u oral de sulfonamidas da lugar a residuos en carnes (incluido pescado), leche de mamíferos y huevos de aves; la frecuencia de los mismos varía ampliamente. Las concentraciones de residuos de sulfonamidas en leche son similares a las concentraciones en suero; en huevos los niveles se encuentran por debajo de las dosis terapéuticas; la persistencia en animales es mayor en órganos de eliminación o de biotransformación (riñón, hígado) que en músculo. La incidencia de efectos tóxicos de estas combinaciones es relativamente baja, siendo específicas de cada especie y reversibles, tras el cese de la administración. Algunos de los efectos tóxicos son: alteraciones hepáticas, desórdenes hemáticos, renales (vasculitis renal alérgica, depósitos cristalinos en túbulos y uréteres, glomerulonefritis tóxicoalérgica). Se han descrito efectos menos severos, alteraciones en la piel y tracto GI superior en el 3,5% de los pacientes tratados con dosis terapéuticas. Otros efectos menos comunes incluyen nauseas, vómitos y dolor de cabeza, y no se han descrito disfunciones de la glándula tiroides en humanos. Todos estos efectos indeseables aparecen en paciente sometidos a tratamientos terapéuticos. Los niveles de exposición en humanos que ingieren carne o leche procedente de animales previamente tratados con combinaciones de magnitud y, a pesar de queel algunos efectos no estánestas relacionados con lason dosis, como lasinferior reacciones alérgicas, riesgo relativo en general y la incidencia de efectos es menor que la asociada al uso de otros antimicrobianos. La carne y leche, por ejemplo, contienen varias proteínas cuyo potencial alergénico es superior que el de estas combinaciones. Los antihelmínticos se utilizan sobre todo en animales inferiores a un año porque son los más susceptibles de contraer parásitos. Sus residuos aparecen en leche cuando los periodos de espera no se han respetado ó en el hígado de los animales ya que éste es el 124 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ órgano diana encargado principalmente del metabolismo de estos fármacos. Desde la introducción en 1961 de tiabendazol como antihelmíntico veterinario, los compuestos tipo benzimidazol han probado tener una amplio espectro de eficacia frente a helmintos parásitos de animales y humanos, empleándose también como fungicidas. Tras descubrirse la actividad teratogénica de parbendazol en ovejas, se han estudiado más profundamente. Medicamentos Efectos Efectos teratogénicos del compuesto de partida o de algunos metabolitos. Tiabendazol: nefrotóxico en ratón. Imidazotiazoles Tiabendazol, Cambendazol, Tiofanato, Fenbendazol, Oxfendazol, Febantel, Albendazol, Mebendazol, Parbendazol, Oxibendazol, Flubendazol Levamisol, O-fosfatos Tetrahidropirimidinas Salicilanilidas Diclorvos, Triclorfon, etc Morantel, Pyrantel Closantel Niclosamida Fenoles sustituídos Lactonas macrocíclicas Hexaclorofeno Avermectinas: Abamicina, ibermectina, doramectina, eprinomectina, abamectina, etc. Piperazina Clorsulon, praziquantel,etc ANTIHELMINTICOS Familia Benzimidazoles Derivados Piperazina Misceláneo Levamisol: organonulocitosis idiosincrática Indice seguridad bajo, poco usados Ibermectina: Efectos teratógenos en rata, conejo y ratón. Son fundamentalmente inhibidores de la polimerización de la tubulina de los microtúbulos celulares e inhibidores del metabolismo energético (fumarato reductasa). Los compuestos más nuevos (Albendazol, fenbendazol, etc) son menos solubles que parbendazol, incrementándose su eficacia. En realidad son profármacos: su actividad se debe al destacar hecho deque metabolizarse. Tienen antimitóticos amplios tiempos de espera,(bacterias). y entre susAefectos tóxicos son teratogénicos, y mutágenos veces el compuesto de partida tiene actividad teratógena, como oxfendazol, tiabendazol; otras veces son los metabolitos, como fenbendazol. La actividad teratogénica, malformaciones del esqueleto en oveja, rata y ratón, parece ligada al grupo carbamato. De hecho, los derivados 2-amino-benzimidazol, tras hidrólisis del grupo carbamato, no lo son. 125 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La biotransformación de estos compuestos en animales es muy compleja, dando dos tipos de metabolitos: Metabolitos libres, extraíbles, no persistentes en tejidos, derivados de procesos oxidativos o hidrolíticos, más solubles que el compuesto de partida, responsables de los efectos tóxicos. Metabolitos unidos a proteínas, persistentes, que requieren evaluación toxicológica; sus riesgos están poco definidos y diversos autores sugieren que no representan peligro para el consumidor. Las avermectinas se denominan ectendocidas, ya que al ser activas frente a nematodos, actúan sobre endo y ectoparásitos. Los estudios de depleción de la ibermectina demuestran que el compuesto de partida es el que está en mayor proporción en los tejidos comestibles del ganado; además una fracción no polar importante (26-55%), compuesta por acilésteres de sus principales metabolitos se deposita en grasa y ello explica las altas concentraciones y su persistencia en grasa. Anticoccidiostaticos y otros Antiprotozoarios Familia Benzamidas Carbanilidas Nitroimidazoles Antibióticos poliéteres ionóforos Der. Quinolona Triazinas Misceláneo Medicamentos Efectos Nitromida, dinitolmida, aklomida Nicarbazina, imidocarb Ronidazol, dimetridazol, metronidazol, ipronidazol Monensina, narasina, lasalocid, salinomicina, maduramicina, etc. Buquinolato, decoquinato, etc Clazuril, diclazuril, toltrazuril Nitrotiazol derivados, clopidol, diaveridina, halofuginona Mutagénicos, carcinógenos Bajo índice terapéutico Poco tóxicos Toltrazuril: sospechoso de ser teratógeno Halofuginona: altas dosis depresor crecimiento, y en ratas alopecia. Los anticocicdiostáticos se utilizan para controlaunque profiláctico frente aafecta infecciones especies patógenas del género Eimeria , enelpollos, la coccidiosis ademásdea cerdos, ovejas, pero con una incidencia menor. Se utilizan además para combatir la histomoniasis en pavos, pollos, tricomoniasis en ganado, y disentería en cerdos. Los Nitroimidazoles son mutágenos y sospechosos de ser carcinógenos, y están prohibidos en la UE (Directivas 3426/93/CEE y 1798/95/CEE. Su actividad mutagénica está relacionada con su reducción del grupo nitro en posición 5, común a todos estos compuestos, y subsecuente formación de metabolitos reactivos que se unen al ADN 126 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ bacteriano, inhibiendo la síntesis de proteínas. A su vez la metabolización del 5-NO2derivado en mamíferos conduce a residuos covalentes, de gran persistencia. El grupo de los antibióticos poliéteres ionóforos es el más ampliamente usado y se denominan así porque forman complejos reversibles lípido-solubles con cationes (principalmente monovalentes) participando así en el transporte e intercambio de los mismos a través de las membranas biológicas, produciendo una alteración de los niveles de cationes en el de interior de la célula y de (Botsoglou sus componentes subcelulares, cual influye yenaniones la regulación las funciones celulares y col, 2001). Tienen lo bajo índice terapéutico y son muy tóxicos en ciertas especies (pavos). Algunos (monensina) tienen una acción dual: anticoccidiostático en pollos y promotor del crecimiento en reses. Promotores Anticrecimiento Antimicrobianos Familia Arsenicales orgánicos Antibióticos peptídicos Quinoxalina-1,4-dióxidos Misceláneo Medicamentos Efectos Ácido arsanílico y sus sales, Roxarzona Avoparcina, bacitracina, efrotomicina, enramicina, virginiamicina, etc Desmielinización periférica nerviosa Bacitracina: nefrotoxicidad Carbadox, olaquindox Avilamicina, halquinol, nitrrovin (prohibido en UE) Los promotores del crecimiento antimicrobianos son sustancias que añadidas a los piensos, a dosis subterapéuticas, durante una periodo de tiempo, producen mejoras en la velocidad de crecimiento y en la eficiencia de conversión del pienso, mortalidad y morbilidad de los animales. En no rumiantes, actúan primariamente en el tracto digestivo, ejerciendo un efecto beneficioso sobre la composición de los microorganismos que lo habitan. También disminuyen el metabolismo bacteriano, reduciendo así la velocidad o tasa a la cual la flora intestinal utiliza las proteínas del pienso dando sustancias como amoniaco y aminas biogénicas, las cuales son tóxicas para los animales e interfieren en la absorción de nutrientes a través del intestino. Ayudan a incrementar, por tanto, la disponibilidad de nutrientes y mejorar la absorción intestinal. En rumiantes, los cambios en el intestino delgado son similares a los observados en no rumiantes, pero actúan más sobre el balance de las especies microbianas del rumen, de forma que el efecto total es hacer que la fermentación en el rumen sea más eficiente, incrementando la energía metabolizable para la producción de carne. En USA, están aprobados varios antibióticos y antibacterianos sintéticos. Entre los primeros se citan: aminoglucósidos (neomicina, estreptomicina y bambermicina); 127 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ macrólidos (eritromicina, oleandomicina y tilosina); tres ionóforos poliéteres (losalocid, monensina, salinomicina); dos tetraciclinas (clortetraciclina y oxitetraciclina); tres de naturaleza peptídica (avoparcina, bacitracina y virgianimicina); y una serie de antibióticos misceláneos como lincomicina, penicilina, tiamulina, etc. En el segundo grupo están autorizados los derivados arsenicales, nitrofuranos (furazolidona y nitrofurazona), sulfonamidas (sulfametazina, sulfatiazol, sulfaquinoxalina y sulfaquinoxalina-1,4-dióxidos). En la UE, está mucho más restringido el uso de estos compuestos. Anabolizantes Familia Esteroides endógenos sexuales Compuestos esteroideos no naturales C. no esteroideos no naturales Hormonas polipéptídicas Medicamentos Efectos Estradiol-17b, Progesterona, Testosterona Boldenona, acetato clormadinona, clortestosterona, etilenestrol, acetato medroxiprogesterona, acetato melengestrol, norgestomet, nortestoterona, estanozolol, acetato trembolona Zeranol, DES, hexestrol, dienestrol Somatotropina bovina, porcina, etc Genotóxicos, carcinogénicos Alteraciones endocrinas y alérgicas Los beneficios (10-40%) del uso de promotores del crecimiento hormonales se manifiestan principalmente en rumiantes. Se han clasificado de acuerdo con su estructura química y srcen, además de su diferente actividad. La distribución de residuos de promotores del crecimiento hormonales en los tejidos animales depende de su metabolismo y excreción, encontrándose normalmente en músculo, grasa, hígado, riñón, leche así como en orina, bilis y heces, y siendo más elevados en las excretas que en los tejidos. Si bien en USA algunos promotores hormonales anabolizantes están permitidos, naturales o sintéticos, en Europa están prohibidos (Botsoglou, 2001), pero aún se usan de forma ilegal. Los estudios de depleción de residuos en animales han indicado que la administración de esteroides sexuales naturales dan lugar a residuos en tejidos comestibles unos órdenes de magnitud inferiores a los que naturalmente se presentan en adultos machos, hembras y hembras preñadas; por ello, para definir los residuos procedentes de una 128 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ administración externa, es necesario establecer previamente el rango de valores fisiológico. DES, hexestrol y dienestrol están prohibidos por ser genotóxicos, no fácilmente metabolizables, y carcinógenos. Otra sustancia hormonal cuyo empleo ha dado lugar a un enfrentamiento comercial entre USA y Europa es la somatotropina bovina (BST), hormona del crecimiento, polipéptido secretado por la glándula pituitaria. La administración plazo de BST incrementa el peso del hígado, asociado a un incremento en a lalargo acumulación de proteínas, disminución del contenido de grasa y mejoras en la digestibilidad del pienso, siendo potentes estimuladores de la producción de leche en vacas (20-40%); su administración ha sido prohibida reiteradas veces en Europa, pues su presencia en la leche podría dar lugar a alteraciones endocrinas (tiroideas e insulínicas) y alérgicas, continuando aún los estudios al respecto. Otros Usos Familia Antifúngicos -adrenérgicos Corticosteroides Diuréticos Medicamentos Anfotericina B, Natamicina, Nistatina, Griseofulvina Clembuterol, Salbutamol, Terbutalina, Ractopamina, etc Desametasona, Betametasona, Flumetaxona Furosemida, Triclormetiazida Efectos Sistema cardiovascular, SNC Efectos farmacológicos y tóxicos Alteraciones médula, hiperbilirrubinemia, alteraciones metabolismo Violeta genciana: tumorígeno en ratón Verde malaquita: potencial carcinogénico Azul de metileno: Mutagénico Flunixina: genotóxico Colorantes Violeta genciana (prohibido), verde malaquita (prohibido), azul metileno, acriflavina y proflavina (no reguladas) Antiinflamatorios no- Ácido acetilsalicílico, esteroideos Ácido metilsalicílico, metamizol, fenilbutazona, diclofenaco, flunixina, ácido tolfenámico, ketoprofeno, indometacina, etc. Clorpromazina, Clorpromazina: SN, propiopromazina, circulatorio, sanguíneo, bromazepam, diazepam, piel, ojos, posible -bloqueantes 129 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ carazolol, propranolol, etc. Tireostáticos genotoxicidad. Análogos tiouracilo, análogos mercaptoimidazol. Ya hemos comentado las intoxicaciones producidas por el uso ilegal de clembuterol en diversos países. El uso como anabolizantes de estos compuestos se debe a su interacción con receptores unidos a membrana que incrementan la lipolisis en adipocitos y estimula la hipertrofia en fibras musculares. Los -agonistas generalmente se excretan del animal rápidamente, de forma que sus usos terapéticos (broncodilatadores y acción tocolítica) a las bajas dosis recomendadas y siguiendo los tiempos de espera establecidos no dan lugar a efectos tóxicos. Sin embargo su uso ilegal para aumentar la producción de carne, con dosis 5-15 veces superiores a las terapéuticas, y un periodo superior de administración da lugar a niveles significativos de residuos que ejercen los efectos tóxicos sobre el sistema cardiovascular y SNC, ya mencionados. Algunos glucocorticoides, empleados en veterinaria para el tratamiento de la cetosis bovina, enfermedades inflamatorias e inducción del parto, se están empleando ilegalmente como aditivos en piensos de animales, a menudo en combinación con bagonistas. Predominantemente afectan el metabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas, y ejercen el efecto antiinflamatorio. Pueden ejercer además efectos sobre los sistema endocrino y hematopoyético, y tienen Grandes débiles efectos mineralocorticoides, influyendo sobre el balance de agua y electrolitos. dosis reducen el crecimiento y producen atrofia muscular; bajas dosis incrementan el peso del hígado y reducen la digestibilidad del pienso y retención de nitrógeno, aumentando la retención de agua y grasa en el músculo. Desde un punto de vista regulatorio, no hay una uniformidad en el control del uso anabolizante de este tipo de fármacos: en Bélgica, por ejemplo, no pueden emplearse mientras que en Holanda no están específicamente excluidos, y en Alemania la prednisolona está incluída en 11 fármacos veterinarios registrados (Groot y col. 1996). Los diuréticos empleados son compuestos muy heterogéneos químicamente, y los más importantes en la práctica veterinaria son los diuréticos del asa y diuréticos tipo azida. El uso no autorizado de los mismos conduce a residuos en carnes y leches destinadas al consumo humano, que pueden potencialmente producir depresión de la médula ósea, hiperbilirrubinemia, alteración del metabolismo de carbohidratos y elevados niveles de urea, ácido úrico y azúcares. Los colorantes químicamente pertenecen a tres grupos: derivados del trifenilmetano, fenotiazina y acridina. Algunos son útiles en el tratamiento de la mastitis bovina, e infecciones urinarias, así como en acuicultura. Los antiinflamatorios no esteroideos se emplean en el tratamiento de mastitis, desordenes músculoesqueléticos, enfermedades respiratorias, etc. Flunixina es 130 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ genotóxico pero no carcinógeno; se cree que su mecanismo de acción es debido a la inhibición de la ciclooxigenasa, reduciendo los metabolitos de ácido araquidónico. Los animales productores de carne (cerdos) no tienen suficiente capacidad para adaptarse a situaciones de estrés, como el que sufren durante el transporte hacia el matadero, produciéndose a veces la muerte por fallo del corazón o generando algunos cambios metabólicos en el músculo que traen consigo modificaciones no deseables en el -bloqueantes. El peligro de salud para el consumidor que pueden representar estos fármacos es crucial ya que son frecuentemente administrados horas antes del sacrificio, y pueden alcanzarse niveles elevados de residuos activos ; además la administración por inyección crea un área local de alta concentración del fármaco que puede estar presente en los tejidos comestibles. La clorpromazina puede causar efectos adversos en los sistemas nerviosos y circulatorio, sanguíneo, piel y ojos; estudios recientes sugieren una posible actividad genotóxica, y también se ha demostrado que ciertos metabolitos intermedios reactivos son capaces de unirse a macromoléculas incluyendo el ADN. Los tireostáticos, conocidos también como antihormonas, son capaces de inhibir la producción de hormonas tiroideas, que reducen el metabolismo basal, disminuyen la motilidad GI, y favorecen la retención de agua extravascular; de esta forma, produciendo así una ganancia de masa. El uso de los tireostáticos en la alimentación animal no sólo supone un riesgo potencial para la salud, sino también la producción de carne de inferior calidad, un fraude para el consumidor. Con fines de estándares regulatorios se requeriría un seguimiento y estudios toxicológicos sobre la base de residuos totales, es decir, el compuesto de partida y todos los metabolitos conjugados, y residuos unidos a macromoléculas endógenas y para asegurar el cumplimiento de los tiempos de espera, ya que es impracticable monitorizar todos los metabolitos conocidos de un fármaco, se introdujo los conceptos de "Residuo marcador" y "tejido diana". De acuerdo con el Reglamento 2377/90/CEE, sobre fijación de Límites Máximos de Residuos LMR de medicamentos veterinarios en alimentos de srcen animal, en dicha fijación hay que especificar: Especies animales en las que pueden estar presentes Niveles en cada uno de los tejidos pertinentes (tejido diana) Naturaleza del residuo para vigilancia (Residuo marcador), de forma que el residuo de marcador puede ser el compuesto inalterado y/o sus metabolitos, productos de degradación o combinación de ambos. Para facilitar el control de rutina de los residuos, previsto en la legislación comunitaria pertinente, se fijan normalmente límites máximos de residuos en los tejidos diana: 131 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Hígado, riñón, músculo, grasa En el caso de aves de puesta, animales lactantes y abejas productoras de miel, deben también fijarse límites máximos de residuos para los huevos, la leche o la miel. La regulación de los residuos de medicamentos veterinarios a nivel internacional está llevada a cabo por la OMS, junto con la FAO. La Comisión del Codex Alimentarius es responsable de todas las materias pertenecientes a la implementación del Programa de Estandares Alimentarios FAO/OMS, y el desarrollo de estándares, y recomendaciones sobre residuos de medicamentos veterinarios ha sido delegado en un cuerpo subsidiario, el Comité del Codex sobre Residuos de Fármacos Veterinarios en Alimentos (CCRVDF), soportado por la JECFA. En USA la autoridad regulatoria en este tema reside en el Centro de Medicina Veterinaria (CVM) del Departamento de Salud y Servicios Humanos y en Europa se regulan a dos niveles: Los fármacos con fines terapéuticos que dependen de la Dirección General III, y los medicamentos incorporados a los piensos con fines profilácticos, coccidiostáticos y promotores del crecimiento, que dependen de la Dirección General XXIV. La normativa de la UE sobre residuos de medicamentos en animales destinados al consumo está contenida en la Directiva 2377/90/CEE, y sus modificaciones posteriores; la aprobación de aditivos en alimentación animal en la Directiva 70/524/CEE, y sus modificaciones posteriores, como la Directiva 96/51/CE. BIBLIOGRAFÍA         Botsoglou NA; Fletuvris DJ. Drug Residues in Foods. Pharmacology, Food Safety, and Analysis. New York, Marcel Dekker, 2001. Camean AM, Repetto M. Estado Actual de la Toxicología Alimentaria en Toxicología Avanzada, Madrid, Diaz de Santos, 1995. Deshpande SS, Salunkhe DK. Incidental Food Additives, en, Food Additive Toxicology (Maga JA, Tu AT) New York, Marcel Dekker, 1995. Groot M, Schilt R, Haasnoot W, Berende PLM, Ramazza V, Courtheyn D, Vercammen J, Logghe M, en Residues of Veterinary Drugs in Food, Proc. Euroresidue III Conf., (Haagsma N , Ruiter A, eds.,) Veldhoven, 1996. MAPA. Aditivos en la alimentación animal (Compendio reglamentario). 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Moreno Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] A. Jos Área de Toxicología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla. C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] 133 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 7. MIGRACIÓN DE CONSTITU YENTES DE MATERIALES EN CONTACTO CON LOS ALIMENTOS 7.1. INTRODUCCIÓN Envasar los alimentos proporciona una eficaz barrera frente a agentes que puedan deteriorarlos como son los microorganismos, el oxígeno y la luz. Los materiales que se emplean para envasar alimentos son de naturaleza muy variada: madera, vidrio, cerámica, metales, tejido, plástico, etc., predominando el papel, cartón, vidrio y plástico. (Figura 1). El contacto de distintos materiales con los alimentos se puede producir durante la cosecha y el transporte. Sin embargo, es durante el empaquetamiento final donde se produce el contacto más importante entre el material y el producto alimenticio, lo que puede derivar, por ejemplo, en una migración de los constituyentes del embalaje al mismo. Además de hacer mención de algunos desastres tóxicos producidos por cesión de los componentes de ciertos materiales en contacto con alimentos, tales como la intoxicación paralítica por la mantequilla, en E.E.U.U., en la década de los 60 (Repetto, 1997), consecuente al empleo como envolvente de un papel plastificado con o-cresilfosfato, que fue absorbido por el alimento, no hay que descuidar los posibles efectos tóxicos que se pueden producir a largo plazo, como consecuencia de la exposición a pequeñas cantidades de ciertos componentes de estos materiales. Figura 1. Naturaleza de los materiales de embalaje (Europa Occidental, 1997) (Los porcentajes se expresan en peso de productos). 134 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Veamos a continuación algunas de las características de los materiales más empleados en el embalaje de los productos alimenticios. Papel Se utiliza tanto en el embalaje primario (en contacto directo con el alimento) como en el secundario. En un reciente estudio se ha medido la migración, desde el papel reciclado, de algunas sustancias tanto de residuos (tintas de impresión, formaldehído, hidrocarburos aromáticos, volátiles) como contaminantes (PCDDs, PCDFs, aldehídos, alcanos, cetonas, ftalatos, hidrocarburos, elementos trazas) Vidrio Es uno de los materiales para embalaje más empleado ya que posee una buena estabilidad química además de proporcionar una estructura tipo “barrera” impermeable a los gases, líquidos, vapores, olores y microorganismos. Uno de los mayores problemas radica en la posible lixiviación de plomo en vidrios de alta calidad, que pueden contener hasta 30% de óxido de plomo ( Barlow, 1999), ya que este material le confiere al vidrio su brillo, densidad y sonoridad. Las disoluciones básicas contenidas en el vidrio provocan que éste se destruya lentamente, incluso hasta su totalidad. En el caso del agua o agua acidulada las migraciones sonladel orden de partes millón (ppm) a de temperatura mientras que si aumenta temperatura sube alpor orden de decenas ppm. Estonormal, ocurre de forma general, de forma que siempre que aumenta la temperatura, el vidrio sufre cesión de alguno de sus componentes. Cerámica El contacto con los alimentos puede dar lugar a la cesión de metales pesados solubles del esmalte, siendo el plomo y el cadmio los más frecuentemente implicados. Esta cesión ocurre principalmente en bebidas ácidas como zumos de frutas o sidra (Deshpande, 2001) La Directiva comunitaria de 15 de octubre de 1984 (82/74/CEE) fija los máximos niveles permitidos de plomo y de cadmio, y también reflejó unas reglas básicas para la determinación de la liberación de estos metales tóxicos, empleándose como simulante el ácido acético al 4% en solución acuosa, y realizándose el ensayo a una temperatura de 22±2 ºC durante 24±0.5 horas. Textiles Se han encontrado pocos problemas directos relacionados con el uso de textiles, que se emplean para embalar arroz, legumbres, azúcar y harina. Pueden existir residuos de 135 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ fibras en los alimentos, aunque de más interés puede ser la contaminación ocasional del alimento por contacto con productos químicos en superficies adyacentes. Madera El contacto con la madera es poco frecuente, se limita al contacto con materiales domésticos y agrícolas. Sin embargo, en algunas industrias, como la enológica, se persigue un contacto prolongado de vinos y alcoholes con este material, para conseguir su envejecimiento. Durante este proceso la madera cede al vino una cantidad importante de taninos, y a su vez el ácido tartárico y algunos colorantes procedentes del vino se fijan a las paredes del tonel contribuyendo a afinar el mismo. Metales Existe una gran variedad de metales constituyentes de materiales que se emplean para envasar alimentos: Hojalata: ha sido frecuentemente empleada para conservar alimentos especialmente en latas. El estaño debido a su baja toxicidad ha sido utilizado para proporcionar protección al hierro contra su oxidación y su corrosión. Los niveles de plomo y de arsénico contenidos en el estaño son muy bajos ya que se emplea estaño fino que contiene menos de 0,5 partes por 100 de plomo y menos de 3/10 000 de arsénico. Gracias a los avances tecnológicos se halatas conseguido reducir la ingestade de plomo por esta fuente. También se utilizan de acero con revestimiento cromo y de óxidos de cromo. Posteriormente las latas de hojalata se sustituyeron por latas barnizadas en el interior. Acero: no es un material muy utilizado en la industria de empaquetamiento de alimentos, aunque existen recipientes y toneles de acero inoxidable. La resistencia de los aceros a la corrosión se incrementa fuertemente cuando se disminuye el carbono y se incorporan, a niveles relativamente elevados, algunos metales como: cobre, níquel, cromo, manganeso, molibdeno o vanadio. En la industria alimentaria una fórmula del acero inoxidable muy utilizada es la que contiene 18/100 de cromo, 8/100 de níquel y 1.25 partes de molibdeno. Para los alimentos especialmente corrosivos debe utilizarse un acero más rico en molibdeno. Hierro: la cesión de hierro a los alimentos se puede producir por contacto con las latas de conserva durante su almacenamiento o durante la preparación de los mismos en recipientes metálicos. Usualmente, el hierro no plantea problemas toxicológicos a las concentraciones en que es cedido. Aluminio: el contacto con el alimento puede darse por envoltorios (papel y cajas de aluminio, conservas) o utensilios de cocina. La capa de alúmina que protege al metal es muy fina y tiene un carácter anfótero por lo que se disuelve en los productos de tipo ácido y en los alcalinos, formando sales en el primer caso y aluminatos en el segundo. Actualmente, esta capa de aluminio se ha sustituido por papel de estaño. 136 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La cesión de aluminio al alimento es importante en el caso de las conservas ya que pueden contener hasta 20 mg del metal por kg. Actualmente, gracias a los barnizados interiores de las latas de conservas, esa cantidad no excede de 50 mg/kg. Aunque no puede hablarse de una inocuidad total del aluminio por vía oral, estos niveles deberían tenerse en cuenta en el caso de que existiera otra vía de ingestión del metal; además han de ser objeto de especial atención en enfermos con determinadas patologías renales, habida cuenta de que está bien establecido que el Al es un elemento potencialmente neurotóxico y de que pueda estar implicado en la etiología y patogénesis algunas enfermedades neurodegenerativas progresivas, como la enfermedad de de Alzheimer (Domingo, 2000). Pl ásticos Son materiales resistentes y esenciales para embalaje. A pesar de los posibles problemas de cesión de materiales al alimento y de la preocupación de grupos ecologistas, su uso continúa creciendo, ya que sus beneficios compensan con creces sus aspectos negativos. En realidad son pocos los polímeros que se usan en embalaje, siendo generalmente materiales de alto peso molecular (polímeros superiores) como polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) y politereftalato de etileno (PET), además de otros materiales especializados como alcohol vinílico-etileno (VEO), polinaftalato de etileno (PEN), nylon (PA) y policarbonato (PC) Así puede dividirse en:   Polímeros superiores: se caracterizan por su inercia química y su gran insolubilidad, que se manifiestan claramente en el tubo digestivo animal y humano, determinando consecuentemente la ausencia de absorción intestinal y la eliminación total del polímero. Los enzimas gástricos no pueden atacar las largas cadenas macromoleculares y por tanto no pueden fragmentar este material en fracciones digeribles. Polímeros de bajo peso molecular: frecuentemente carecen de inercia química y pueden ser solubles y por tanto absorberse. Sin embargo, cada gama de polímeros tiene su propia toxicidad que no sólo depende de su solubilidad. 7.2. CONSTITUYENTES DE LOS PLÁSTICOS Según el R.D. 118/2003, de 31 de enero, se entiende por materia plástica a todo compuesto macromolecular orgánico obtenido por polimerización, policondensación, poliadición u otro procedimiento similar a partir de moléculas de peso molecular inferior o por modificación química de macromoléculas naturales. Siendo esas moléculas de pesos moleculares inferiores, monómeros (para las materias termoplásticas) y materiales base (para las resinas termoendurecidas). La Directiva del Consejo del 18 de octubre 1982 (Diario Oficial de las Comunidades Europeas del 23 de Octubre 1982) también consideraba materias plásticas las siliconas y otros compuestos 137 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ macromoleculares lineares, sin embargo el Real Decreto 118/2003 excluye las siliconas de la definición de materiales plásticos ya que son materiales elastoméricos, los cuales no están dentro del ámbito de aplicación de dicho Real Decreto. Los elastómeros forman un importante grupo de la química macromolecular que se caracteriza por su gran elasticidad. Junto al prototipo de elastómero, que es el caucho natural, se encuentran una serie de polímeros orgánicos de alto pH que son los cauchos sintéticosde(polibutadieno, polisulfuros orgánicos, poliuretano) y los cauchos siliconas. Todospolisobutileno, ellos son sometidos a un procedimiento de vulcanización. También se les añade varios coadyuvantes como: agentes vulcanizantes (azufre, peróxidos), aceleradores de vulcanización, activadores, antioxidantes, desactivadores. Las materias plásticas se clasifican en las siguientes grandes familias:  Resinas termoendurecidas Derivados celulósicos Derivados polivinílicos y polivinilidénicos Derivados poliacrílicos Poliestirenos y copolímeros Poliolefinas y copolímeros Poliamidas Poliuretanos   Resinas epoxi Poliésteres saturados e insaturados.        Las principales bases de polímeros para la formación de plásticos son los derivados de la industria del petróleo, como el estireno o el cloruro de vinilo. Además existen numerosas sustancias que se emplean como aditivos de plásticos o coadyuvantes en alguno de los procesos de fabricación, como son: plastificantes, estabilizadores, coloides protectores, sustancias absorbentes de los rayos ultravioletas, lubrificantes externos y/o internos, antiestáticos... Todos los componentes de los plásticos pueden ser fuente de migración: 1. Residuos de la polimerización: incluyendo monómeros y oligómeros, catalizadores, disolventes, emulsionantes, humectantes, impurezas de la materia prima, contaminantes de plantas, inhibidores... 2. Coadyuvantes del proceso: antioxidantes, agentes antiestáticos, estabilizadores de luz y de calor, plastificantes, lubrificantes, pigmentos, funguicidas... 138 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 7.3. MIGRACIÓN La migración consiste en la cesión por parte del material que contiene el alimento de determinadas sustancias pasando así a dicho alimento. El fundamento físico-químico de la migración consiste en que al unir varios sistemas químicos inicialmente separados, en este caso, el alimento, el envase y el aire, los componentes tienden a distribuirse en todas las fases. Pasan compuestos del envase al alimento, pero también del alimento al envase y de éste al aire. Es un sistema en movimiento hasta que se alcanza el equilibrio. La migración de sustancias hacia el alimento puede tener dos consecuencias adversas: puede conferirle sabores y olores indeseables al alimento y puede hacer que el alimento sea potencialmente tóxico, siendo ésta última más importante desde un punto de vista toxicológico. Por ejemplo, el monómero plástico estireno, puede ser detectado organolépticamente por una proporción sustancial de la población a niveles menores de los actuales límites reguladores de migración específica (Barlow, 1999). Los esfuerzos tanto internacionales como nacionales se concentran en estudiar la potencial toxicidad de las sustancias migrantes. La valoración del riesgo de migración de sustancias desde el envase de alimentos depende del azar, la toxicidad inherente de la sustancia y el nivel de exposición del individuo conocido o previsto. Aunque la composición inicial de cualquier envase puede ser conocida, el comportamiento de sus constituyentes ya en contacto con el alimento puede variar. La migración depende de varios factores generales:       La concentración del residuo o contaminante en el material de envase El grado en el que se mueven por la matriz del material El grosor del envase La naturaleza del alimento que está en contacto con el material de envase La solubilidad de la sustancia en el alimento La duración y la temperatura a la que se produce el contacto La rapidez con la que se produce la migración viene determinada por las propiedades del migrante, del polímero, y del simulador del alimento y de la temperatura. El migrante pasa a través de huecos entre las moléculas del polímero. La velocidad de la migración del tamaño y forma deldel migrante y del tamaño y número de huecos. También vadepende a depender de las propiedades polímero como la densidad, cristalinidad y grado de reticulación y ramificación. Asimismo es importante la temperatura de transmisión del cristal del polímero (Tg) que determina la flexibilidad de sus moléculas. Por debajo de Tg, las moléculas del polímero están rígidas (estado cristalino) y la probabilidad de que un migrante encuentre un agujero lo suficientemente grande es limitada. Por encima de Tg, las moléculas del polímero son altamente flexibles (estado elástico), aumentando la probabilidad de migración. Por lo tanto, en general, mientras más baja sea la Tg del polímero, más alta será la velocidad de migración en éste. Sin 139 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ tener en cuenta la Tg, a mayor temperatura, mayor flexibilidad de las moléculas del polímero y por tanto, mayor velocidad de migración (Brydson, 1995). Las propiedades termodinámicas como la polaridad y la solubilidad influyen en la migración debido a las interacciones entre el polímero, el migrante y el simulador de alimento. Por ejemplo, si el migrante tiene una solubilidad baja en el simulador de alimento, éste permanecerá en el polímero en vez de migrar hacia el simulador de alimento. Éste es a menudo, el caso de aditivos apolares que se encuentran en polímeros apolares, como loscontacto polietilenos de baja densidad (LDPE), polipropileno (PP) al y poliestireno (PS) en con simuladores de alimento, como agua o ácido acético 3%. En la Tabla 1 se exponen algunos polímeros encontrados en envases de alimentos, y sus aplicaciones. 140 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 8. DISRUPCIÓN HORMONAL. EXPOSICIÓN HUMANA Autores: Fátima Olea Serrano Dpt. Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia, Universidad de Granada (España) Nicolás Olea Serrano Dpt. Radiología Facultad de Medicina, Universidad de Granada (España) RESUMEN En los últimos años se ha extendido el término de disruptores hormonales para definir al conjunto heterogéneo de compuestos químicos con actividad hormonal. El sistema endocrino consiste en un conjunto de glándulas tales como el tiroides, gónadas y adrenales, y las hormonas producidas y secretadas al torrente circulatorio como hormonas tiroideas, estrógenos, testosterona, las cuales contribuyen al desarrollo, crecimiento, reproducción y comportamiento de animales y seres humanos. Las hormonas sonLos moléculas que viajan en sangre y provocan del organismo. disruptores endocrinos interfieren las respuestas funciones endeotras estepartes sistema complejo por tres posibles caminos: a) mimetizando la acción de la hormona natural y en consecuencia desencadenan una reacción química similar en el organismo vivo, b) por bloqueo de receptores en las células diana de las hormonas y en consecuencia impidiendo la acción normal de la hormona y c) afectando la síntesis, transporte, metabolismo y excreción de las hormonas, de tal forma que alteran la concentración apropiada en el órgano diana. Algunos resultados, de la actividad biológica de xenobióticos, favorecen la necesidad de otras explicaciones dando lugar a lo que se podría considerar una nueva línea en toxicología usando metodologías ya disponibles. 8.1. INTRODUCCIÓN Ciertos compuestos químicos de diferente estructura química y muy diverso srcen pueden alterar la homeostasis hormonal de los seres vivos. En los últimos años se ha extendido el término de disruptores hormonales para definir al conjunto heterogéneo de compuestos químicos con actividad hormonal.(COM, 1999). El sistema endocrino consiste en un conjunto de glándulas tales como el tiroides, gónadas y adrenales, y las hormonas producidas y secretadas al torrente circulatorio como hormonas tiroideas, estrógenos, testosterona, las cuales contribuyen al desarrollo, crecimiento, reproducción y comportamiento de animales y seres humanos. Las hormonas son moléculas que viajan en sangre y provocan respuestas en otras partes del organismo. Los disruptores endocrinos interfieren las funciones de este sistema complejo por tres posibles caminos: 141 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ a) mimetizando la acción de la hormona natural y en consecuencia desencadenan una reacción química similar en el organismo vivo, b) por bloqueo de receptores en las células diana de las hormonas y en consecuencia impidiendo la acción normal de la hormona y c) afectando la síntesis, transporte, metabolismo y excreción de las hormonas, de tal forma que alteran la concentración apropiada en el órgano diana. Hay dos clases de sustancias que pueden causar disrupción endocrina: 1. Hormonas naturales entre las que se incluyen estrógenos, progestagenos y testosterona eliminados de forma natural en orina por el ser humano y animales y los fitoestrogenos, sustancias contenidas en algunas plantas tales como brotes de alfalfa y semilla de soja sustancias que actúan mimetizando alas hormonas naturales cuando son ingeridasenos cuando se ingieren. 2. Sustancias sintetizadas por el hombre, entre las que se incluyen: a) Hormonas producidas por síntesis con interés farmacológico, tales como contraceptivos orales y algunas moléculas utilizadas en alimentación animal diseñadas para interferir o modular intencionadamente el sistema endocrino. b) Sustancias químicas sintetizadas por el hombre diseñadas para usos industriales muy diversos como agentes de limpieza, en agricultura como pesticidas, en productos de uso diario como en plásticos ya sean los monómeros constituyentes o como aditivos para mejorar la calidad de los mismos. También se incluyen subproductos industriales tales como dioxinas de las que se sospecha que interfieren los sistemas endocrinos de los seres humanos y de los animales en vida salvaje (COM, 1999) Si bien en especies animales la asociación exposición-contaminación con xenobióticos hormonales y transtorno en el comportamiento, alteraciones en el desarrollo y riesgo de enfermedad es un hecho probado, en el hombre tal relación necesita aún ser demostrada. El incremento de ciertas patologías de nuestro tiempo, como el aumento del cáncer de dependencia hormonal --mama, próstata, testículo, ovario, etc..-- el alza en la incidencia de los nuevos casos de esterilidad ligada a endometriosis en la mujer y a la azoospermia/oligospermia en el hombre, entre otras podría estar relacionada con la exposición inadvertida a los xenobióticos hormonales. Se hace necesario, por tanto, identificar estos compuestos químicos con objeto de eliminar su presencia en el medio ambiente y estudiar la extensión y profundidad de la impregnación de las poblaciones humanas animales. el desarrollo analíticas preparativas juntola acarga tests biológicosy que sirvanCon como marcadoresdedetécnicas exposición, se podrá cuantificar hormonal de muestras tomadas a individuos potencialmente expuestos a la acción de los contaminantes con actividad hormonal. Identificados los individuos en riesgo y analizada la probabilidad de enfermar será posible asociar la contaminación medio ambiental por xenobióticos estrogénicos con la mayor frecuencia en el padecimiento de los desórdenes hormonales.(Olea y col, 1994; Olea y col. 1996) 142 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 8.2. UNA FORMA ESPECIAL D E TOXICIDAD CRÓNICA: ESTROGENICIDAD Las reuniones de expertos que tuvieron lugar en Wingspread, Racine, Wisconsin en 1991 y 1996 permitieron la redacción de dos manifiestos en los que se declara la preocupación sobre los efectos nocivos que a largo plazo tiene la exposición crónica a bajos niveles de productos químicos empleados en la agricultura y en el procesamiento de alimentos. Existe evidencia experimental de que muchos de estos compuestos pueden alterar el desarrollo de los sistemas endocrino y afectar a los órganos que responde a este tipo de señales (Colborn y col. 1993). Las observaciones experimentales, los estudios en distintas especies animales y los datos de laboratorio permitieron enunciar al Comité de Expertos reunidos en 1991 bajo la dirección de Theo Colborn en Windspread (USA), una serie de premisas sobre las que orientar la investigación en el campo de la contaminación medio ambiental con sustancias químicas y sus efectos sobre la vida (Colborn y col 1992). Los puntos principales en los que se recogen tales orientaciones se pueden resumir de la siguiente manera: 1) estas sustancias químicas tienen diferente efecto en las etapas embrionaria, fetal, perinatal y adulta, 2) los efectos son más patentes en la descendencia que en los individuos expuestos, 3) de el unmomento efecto y de exposición en el individuo en desarrollo es crucial para la derivación 4) aunque la exposición se vea reducida a la etapa embrionaria la manifestación clara del efecto puede dilatarse hasta la etapa adulta. La identificación de compuestos químicos con esta actividad hormonal se ve dificultada por varios motivos, de una parte la complejidad de los tests predictivos, de otra, la imposibilidad de atribuir a un compuesto una capacidad estrogénica tomando como base la simple observación de su estructura molecular. Por esta razón, la identificación de los xenobióticos de carácter estrogénico se tiene que hacer mediante la realización de tests capaces de poner de manifiesto de forma sencilla la actividad estrogénica de un compuesto químico. No obstante, llama la atención que, a pesar del gran interés terapéutico de los nuevos elementos y de la gravedad del problema, son muy pocos los bioensayos que se reconocen en la actualidad como instrumentos útiles para la identificación de sustancias químicas con potencial actividad estrogénica. Se advierte que se trata de una teratología funcional más que de una teratología orgánica, indicándose la inutilidad de los tests actuales de predicción del riesgo para la salud para sustancias químicas que van dirigidos a detectar tan solo los efectos teratológicos orgánicos o los carcinogéneticos. 143 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Algunos resultados, de la actividad biológica de xenobioticos, favorecen la necesidad de otras explicaciones dando lugar a lo que se podría considerar una nueva línea en toxicología usando metodologías ya disponibles. Un gran numero de señales ínter e intracelulares de diferenciación celular, proliferación y función se ocasiona por la interacción de pequeñas moléculas con sus receptores. Receptores que reconocen hormonas esteroideas, tiroideas, retinoides y algunas vitaminas. Estas sustancias son factores de transcripción nuclear que implican regulación de un gen. Esta clase de genes también reconocen sustancias químicas extrañas. Así algunos xenobioticos puedeny en parte ejercer su efecto a través de una interacción con receptores nucleares la activación de los genes que los regulan. En el caso de las sustancias químicas que interacionan con el receptor de estrógenos su actividad está regida más por su función (estrogenicidad) que por su estructura química. Así entender la acción del producto químico mediatizada por el receptor puede ayudar a definir una función de potencial importancia toxicológica. Se ha sugerido una estrategia de investigación referida a la toxicología funcional en la cual los productos químicos son definidos más por su función que por su estructura química. Como parte de esta estrategia líneas celulares, incluyendo células humanas, pueden ser transfectadas con secuencias de DNA artificial conteniendo un sitio aceptor para el complejo receptorhormona y un gen "reporter" para el receptor. Esto es sencillo y relativamente rápido y un camino directo no solo para la unión de los ligandos químicos al receptor sino para la respuesta al elemento y la activación del gen. Los análisis de funcionalidad se porían realizar disponiendo de paneles que incluyan receptores de estrógenos, progesterona, andrógenos, glucocorticoides, retinoides, hormonas tiroideas, dioxinas etc. Una vez aplicados se podría determinar si un producto químico presenta una función biológica cuantificable. El hecho es que para una sustancia química quedaría definida por su peso molecular, punto de fusión, solubilidad, etc. y la descripción funcional en cuanto a mimetizador hormonal. Esta información puede tener importancia en la salud publica. A pesar de toda esta estrategia no es una vía que proporcione información completa de un producto químico o que reemplace los ensayos en animales o estudios epidemiológicos. Se trata de proporcionar una información importante para una serie de problemas toxicológicos en un tiempo relativamente corto y un coste relativamente bajo. Por ejemplo, con esta estrategia se puede determinar qué químicos del medio ambiente actúan como DES y cual puede ser su potencia relativa a partir de un ensayo "in vitro" de activación de genes. Con posterioridad se podráanimales desarrollar un plan para realizar el estudio toxicológico apropiado utilizando de experimentación y estudios epidemiológicos en humanos. (McLachlan,1991) 8.3. EL SÍNDROME DIETILESTILBESTROL (DES) Un modelo para la exposición medio ambiental a compuestos químicos con actividad estrogénica es el proporcionado por el tratamiento de hembras preñadas con 144 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ diestilestilbestrol (DES) un estrógeno sintético utilizado en medicina entre 1948 y 1971 para prevenir los abortos espontáneos. Así pues, los sujetos expuestos a DES sirven de modelo de estudio de los efectos de la exposición embrionaria y fetal a compuestos químicos con actividad estrogénica agonista. El modelo primario para determinar la actividad estrogénica es la estimulación de la actividad mitótica de los tejidos del tracto genital femenino en el desarrollo ontogénico temprano, en la pubertad o en tejidos el individuo adulto siy bien el efectoHijas de losdeestrógenos es patente también sobre otros masculinos femeninos. madres que tomaron DES (mas de un millón durante el periodo 1960-70) sufren alteraciones funcionales en los órganos reproductivos, embarazos anormales, reducción de la fertilidad, desórdenes en el sistema reproductivo y periodos de depresión (Colborn y col., 1993). Cuando se convierten en adultos jóvenes presentan una mayor incidencia de cáncer de vagina de células claras; se trata de un cáncer que se encuentra generalmente en mujeres de más de 50 años y que es raro en mujeres de veinte años. Las anormalidades en órganos reproductores son significativamente más frecuentes en sujetos masculinos expuestos a DES que en los controles. La exposición a DES durante el embarazo incrementa el riesgo de criptorquidismo, anormalidades uretrales, hipoplasia testicular y la calidad seminal de los hijos expuestos a DES es inferior a la de los controles, la incidencia de cáncer testicular es el doble que en la población general. (Toppari y col, 1996) 8.4. UN EFECTO A LARGO PLAZO: CRIP TORQUIDISMO La caída en la cuenta de espermatocitos se quiere asociar a la exposición intrauterina del embrión macho a compuestos estrogénicos, tomando como ejemplo los nefastos efectos sobre los embriones de ambos sexos de la exposición intrauterina al DES (Sharpe y col. 1993; Editorial Lancet 1995). La exposición a estos compuestos químicos durante el desarrollo embriológico que resulta en alteraciones funcionales y orgánicas en el individuo adulto, además de añadir preocupación al problema por el distanciamiento causa-efecto, ha servido para hacer hincapié en la sutileza de la teratología funcional de primera o segunda generación. No se trata del descubrimiento de una malformación orgánica en un recién nacido. Es algo más sutil. Es el fracaso en una función en el individuo que finaliza su desarrollo y empieza a ser adulto. Es el pago de la factura dilatado en el tiempo. El criptorquidismo o no descenso testicular es la alteración en órganos reproductivos más frecuente en el hombre. En el nacimiento la prevalencia es de un 3-5% y del 1% a los tres meses. Se asocia con cáncer de testículo y con infertilidad. Tres causas diferentes pueden encontrase en la base etiológica de este proceso: causa hormonal, genética y traumática. Entre las razones de orden hormonal se encuentra la administración materna de fármacos conteniendo estrógenos, como pueda ser el 145 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ tratamiento con anticonceptivos o con el estrógenos sintético DES, al que previamente se ha hecho referencia. En el Hospital Clínico de Granada se estudió la distribución de la frecuencia de orquidopexia como indicativo de la incidencia de criptorquidismo en jóvenes menores de 16 años en la provincia de Granada. El objetivo de tal trabajo era el investigar si existía un patrón de distribución geográfico de los casos que pudiera hacer pensar en hábitos comunes o formas de vidatodos similares que de favorecieran la entre presentación la enfermedad. Para ello se estudiaron los casos orquidopexia los años de 1980 y 1993. Los resultados experimentales demostraron que efectivamente existía una mayor incidencia en determinados municipios, fundamentalmente los costeros --Motril y Salobreña-- y la capital. Lo realmente interesante del trabajo es que fue posible asociar la mayor incidencia de esta patología testicular con la actividad agrícola del área geográfica. De esta forma el estudio reveló que la mayor parte de los casos provenían de municipios dedicados a la actividad en agricultura intensiva, en los cuales el consumo de pesticidas y productos químicos agrícolas es mayor. Las tierras del interior presentaban, por otra parte, la menor incidencia de orquidopexia. En estos municipios la actividad agrícola predominante es el cereal y el olivar y el consumo de fitosanitarios y agroquímicos es sensiblemente inferior.(Olea y col, 1996) 8.5. FITOESTROGENOS Los estrógenos no esteroideos en las plantas se identificaron por primera vez en los años 30 con el descubrimiento de compuestos que mimetizan o interaccionan con los estrógenos una vez ingeridos por los animales. Plantas como la soja, el dátil, el sauce y las granadas contienen compuestos con estructura similar a los estrógenos. Sin embargo el efecto sobre animales no se descubrió hasta que se planteó el problema en las ovejas australianas que al consumir pasto rico en trifollium subterraneum presentaban lesiones en el tracto reproductivo y una disminución de la fertilidad. Se identificaron, en el trébol, tanto equol como cumestrol que eran los responsables de estos efectos. El equol y otros fitoestrogenos como la enterolactona y enterodiol se han identificado en fluidos biológicos humanos a concentraciones hasta 5000 veces superiores a las hormonas estrogenicas.(Olea y col, 1999). Hoy día se conocen al menos 20 compuestos diferentes en unas 300 plantas procedentes de unas 16 familias botánicas. Los fitoestrogenos son débiles estrógenos que se encuentran por ejemplo en plantas utilizadas como 1) condimentos, es el caso del ajo o el perejil 2) granos como soja, trigo, arroz 3) hortalizas como zanahorias y patatas 4) frutas como dátiles, manzanas, cerezas y 5) bebidas como té o café. 146 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La estructura química los fitoestrogenos es muy diversa: triterpenos, estilbenos, fenantrenos, ácidos amargos, isoflavonas, lignanos, cumestanos, ácido resorcilico, lactonas y esteroides. Aunque sean estructuralmente diferentes a los estrógenos endógenos tienen en común con ellos dos grupos fenolicos que recuerdan en cierta manera la forma molecular del estradiol. La exposición humana a fitoestrogenos es habitual y ocurre, fundamentalmente, a través de los alimentos. Lospor dosacción gruposde máslosestudiados son los lignanos y las isoflavonas. Los primeros aparecen microorganismos en componentes de granos vegetales, fibra, frutas, hortalizas, semillas de linaza etc. Mientras que las isoflavonas proceden fundamentalmente de las semillas de soja y de otras leguminosas.(Colborn y col, 1996) Hay diferentes opiniones sobre el papel de los fitoestrogenos sobre la salud humana. Cuando se consumen fitoestrogenos como parte de la dieta ordinaria posiblemente sean beneficiosos. De hecho existen estudios epidemiológicos sobre la incidencia de canceres estrógeno dependientes que sugieren que los fitoestrogenos pueden ser protectores en humanos. De otra parte el consumo de elevadas cantidades de algunos fitoestrógenos puede suponer un riesgo para la salud. Problemas sobre reproducción se han puesto de manifiesto en estudios experimentales con animales ya sea en laboratorios, granjas o animales salvajes. Incluso los humanos no deberían realizar una dieta excesivamente rica en alimentos con estos derivados, caso de vegetarianos que consumen soja cruda, bebidas y píldoras ricas en fitoestrogenos, a modo de terapia natural, puesto que puede suponer un riesgo importante para la salud, ya que algunos de estos compuestos naturales pueden ser beneficiosos o perjudiciales dependiendo de la situación del organismo que los consume.(Barrett, 1996). Posibl es efectos benefi ciosos Los fitoestrogenos se han investigado como posibles agentes preventivos de cáncer y el en tratamiento de menopausia y osteoporosis. Trabajos con animales de experimentación así como estudios comparativos de poblaciones asiáticas y occidentales con diferencias marcadas en consumo de estos productos encuentran que el elevado consumo de soja se asocia con una baja incidencia de cánceres hormono dependientes (cáncer de mama y endometrio) y con una menor frecuencia de síntomas menopáusicos y osteoporosis. Apoya el carácter alimentario de esta observación el hecho de que los inmigrantes asiáticos cuando occidentalizan su dieta incrementan el riesgo de estas enfermedades, posiblemente debido al consumo de más proteína y grasa y menos fibra y soja. Se ha sugerido que una exposición a fitoestrogenos menos prolongada también puede tener cierto carácter protector frente a cánceres como el de mama, colon, próstata, hígado y leucemia. 147 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Estos efectos se pueden deber a otras propiedades, por ejemplo la asociación con la porción de fibra de las semillas y de los granos, como la fibra incrementa el bolo fecal y decrece los niveles de beta-glucuronidasa, se reduce la circulación de estrógenos conjugados en el hígado y en el intestino. Por una reducción indirecta de la cantidad de hormona disponible, la fibra puede reducir el riesgo de cáncer. De otra parte Adlercreutz y su grupo de investigación, presenta la evidencia de que la excreción de lignanos e isoflavonoides esta relacionado con el tipo de dieta. Los que siguen dietas macrobióticas vegetarianas excreción significativamente más elevada de lignanos que losy comedores detiene carneuna y sujetos con cáncer de mama (Adlercreutz, 1995; Adlercreutz y col., 1997). Estos posibles efectos beneficiosos son algo más que una simple relación entre consumo de soja y salud. Los asiáticos vienen comiendo estos compuestos de soja por siglos y posiblemente presenten una adaptación que les induzca a utilizar los fitoestrogenos en su favor. Ademas algunas de estas plantas entre ellas la soja contienen sustancias potencialmente anticancerigenas tales como inhibidores de proteasas y antioxidantes que pudrían ser los responsables de estos efectos saludables. En resumen: la evaluación de los efectos beneficiosos de los fitoestrogenos es difícil y depende: 1) Clase y dosis de fitoestrogeno consumido 2) Edad, genero y estado de salud de la persona que lo consume. Posibles riesgos par a la salu d Los mayores riesgos asociados con el consumo de fitoestrogenos están relacionados con la infertilidad y problemas de desarrollo. Sin embargo parece que son necesarias elevadas cantidades de fitoestrogenos para manifestar este riesgo. Los seres humanos han usado estas plantas como medicina y con proposito contraceptivo desde siempre. Hipócrates, por ejemplo, describía la zanahoria silvestre para prevenir los embarazos. Hoy día se sabe que sus semillas contienen productos que bloquean la progesterona, hormona necesaria para establecer y mantener el embarazo. Recientemente los investigadores han comprobado que la fertilidad de los animales que comen fitoestrogenos se puede ver afectada. Esto es especialmente cierto cuando los fitoestrogenos representan la mayor parte de la dieta, hecho no frecuente en el ser humano. Existen numerosos ejemplos a nivel mundial de estos hechos. Los fitoestrogenos contenidos en la seca queyconsumen ciervos en California reducen el numero de hierba crías (Leopold col, 1976).codornices Las ovejasy australianas frecuentemente sufren problemas reproductivos al consumir pastos ricos en trébol (trifollium subterraneum)(Bennets y col, 1946) Numerosos investigadores han manifestado sus dudas sobre los efectos que pueden causar los fitoestrogenos sobre las etapas del desarrollo intrauterino del individuo ya que las hormonas están especialmente controladas en este periodo. Estudios en animales 148 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ empleando cantidades relativamente elevadas de estas sustancias durante periodos críticos del desarrollo sugieren efectos adversos..(Whitten y col, 1993; Guillette, 1995). Estudi os exper im ental es con hu manos. Muchos investigadores están fascinados por el potencial de los fitoestrogenos como instrumento preventivo de cáncer y la intervención no farmacológica para los síntomas menopáusicos y la osteoporosis. Las terapias sustitutivas de estrógenos en el tratamiento de los síntomas menopáusicos pueden ayudar a prevenir problemas de salud como cánceres de mama, endometrio y osteoporosis. La ingestión diaria, durante al menos un mes, de 60 g de proteína de soja (45 mg de isoflavonas) es suficiente para alterar el ciclo menstrual por un alargamiento de la fase folicular y un retraso en la menstruación. Trabajos con mujeres menopáusicas han sido poco concluyentes, ya que los estudios epidemiológicos demuestran que tras el consumo diario de 165 mg de isoflavonas tan solo hay una pequeña maduración del epitelio vaginal. Ningún derivado de los lignanos o de la soja ha demostrado efectos positivos en la osteoporosis en estudios epidemiológicos retrospectivos. A pesar de ello en estudios in vitro la ipriflavona, un fitoestrogeno similar a la genisteina, estimula los osteoblastos, en ensayos in vitro. 8.6. AGENTES BOCIOGENOS Y ALIMENTACIÓN Se han descrito sustancias inhibidoras para cada uno de los procesos por los que los yoduros inorgánicos son transformados en el tiroides hasta que se incorporan al fluido extracelular como yodo hormonal, formando parte de las hormonas tiroideas T3 y T4. Las sustancias que inhiben los pasos metabólicos de los yoduros se llaman agentes antitiroideos Muchos inhiben también las reacciones de acoplamiento, tal como la reacción de yodotironina a partir de las yodotirosinas. Estos agentes que pueden producir la inhibición de la función tiroidea "in vivo" a dosis que no ejercen efectos adversos en otros sistemas orgánicos, cuando se administran al hombre o animales son Bociogenos. Su administración puede causar una disminución de los niveles circulantes de hormona, por ello una activación de la secreción de TSH y por ultimo el aumento de la glándula tiroidea o bocio. En el momento actual se ha relacionado la ingesta de diversos alimentos y sustancias contaminantes de los mismos de forma habitual con el bocio endémico existente en algunas regiones del mundo.seDesde punto de vistaprincipales: de medidas practicas de lucha y prevención, los Bociogenos dividenelen dos grupos 1) Los que se pueden combatir con un suplemento de yodo 2) Los que persisten a pesar de esta medida De otra parte es bien conocida la presencia en alimentos de factores bociógenos de srcen natural así como agentes contaminantes de los alimentos y medio ambienten que están causando alteraciones en la función de la glándula tiroidea. En algunas zonas del 149 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ mundo donde el aporte de yodo en la dieta es la adecuada, la endemicidad parece indicar que dichos factores tienen gran importancia. El bocio que se manifiesta en diferentes zonas del mundo de forma endémica tiene una etiología multifuncional, condicionada, en parte, por la ingesta de cantidades insuficientes de yodo, a pesar de esto el bocio supera todas las previsiones. En los factores diversos hay que incluir sustancias capaces de interferir la utilización del yodo de datos epidemiológicos ponen de manifiesto la Los una correlación entre la frecuenciadieta. de la enfermedad y el consumo de diversos grupos de alimentos en cuya composición entran moléculas que de algún modo interfieren los mecanismos de síntesis de las hormonas tiroideas. Los alimentos que ejercen estas funciones son generalmente de srcen vegetal, tal es el caso de la familia botánica de las Crucíferas, y la familia de las Liliáceas a la que pertenece el genero Allium, algunas leguminosas como la soja o el cacahuete y en general vegetales que en su composición contienen glucósidos cianogeneticos. Gaitan propone una larga lista de sustancias con efecto antitiroideo o bociogeno entre los que cabe destacar: 1) Moléculas orgánicas azufradas (Tiocianoglucosidos y disulfuros) 2) Polifenoles (flavonoides, polihidroxifenoles) 3) Piridinas 4) Ftalatos 5) Bifenilos policlorados y Bifenilos polibromados 6) Pesticidas organoclorados (DDT, DDE, Dieldrin) 7) Hidrocarburos aromáticos policiclicos y por ultimo 8) Elementos inorgánicos como Litio, exceso de yodo y algunas sales inorgánicas Existen numerosas pruebas y trabajos demostrando los efectos de estas sustancias en diferentes puntos del metabolismo tiroideo. Una revisión actualizada y completa es la presentada en un articulo titulado oportunamente Bociogenos medioambientales (Gaitan, 1999) Estudios recientes sobre la interferencia de PCBs en el metabolismo tiroideo en niños han mostrado como estas moléculas halogenadas modifican los niveles de hormonas tiroideas con disminución de los valores de triyodotironina libre y un aumento de TSH, lo cual puede Kupperus, 1998;incidir Osius claramente y col, 1999).en el desarrollo y crecimiento infantil (Weisglas- 8.7. DERIVADOS ORGANOCLORADOS Desde mitad de los años cuarenta más de 600 productos químicos básicos se han creado para matar insectos, malas hierbas, roedores y otros muchos organismos "perjudiciales" en agricultura. Estos productos están en el mercado con varios cientos de nombres comerciales. 150 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La utilización de estos productos parece haber alcanzado una espiral indefinida. Desde que apareció el DDT, un proceso "in crescendo" ha surgido con la búsqueda y utilización de productos cada vez más potentes, sencillamente, porque en la evolución, los insectos se van adaptando a los nuevos productos haciéndose resistentes. La actividad estrogénica de algunos pesticidas organoclorados es conocida desde hace años cuando se describió el efecto del DDT sobre el metabolismo de los esteroides (Kupfer, 1975) y se asoció posteriormente a la exposición a tales compuestos con patología caráctery endocrino en animales y en el hombre (Bustos y también col, 1988;seFry col, 1987;de Wolff col, 1993). Otros pesticidas organoclorados hany relacionado con alteraciones patológicas en sistemas hormonales, por ejemplo, la exposición profesional a clordecona -kepona- se ha asociado con oligospermia y esterilidad en trabajadores expuestos al pesticida (Guzelian, 1982). En modelos animales se ha demostrado igualmente que la Kepona produce un estado de "estrus permanente" en ratones hembras, supresión de la espermatogenesis en ardillas e hipertrofia de los oviductos en la ardilla hembra. La clordecona compite con el estradiol para unirse al receptor estrogenico y actúa en modelos animales como un verdadero agonista al provocar el crecimiento uterino en animales ovariectomizados expuestos a tratamiento prolongado con el pesticida.(Hammond y col. 1979). Se ha probado la estrogenicidad "in vitro" de algunos metabolitos del metoxicloro. Aunque el metoxicloro no presenta una alta afinidad por el receptor estrogénico, incubándolo con microsomas hepáticos de rata se observa un incremento en la inhibición de la unión estradiol-receptor uterino y en otros casos una disminución en la translocación del receptor hacia el núcleo. (Ousterhout y col, 1981). Respecto al endosulfan recientemente se ha probado su efecto estrogénico en el ensayo de estrogenicidad in vitro (Soto y col, 1994; Valenzuela, 1995; Rivas y col, 2001). Informes anteriores (Gupta y col, 1979) lo relacionaban con atrofia testicular y con disminución de gonadotrofinas y testosterona en plasma de ratas macho alimentadas con el pesticida y por tanto son orientativos de su interferencia en la función endocrina. Dosis orales de 10 mg/kg/día, durante 15 días fueron suficientes para provocar la degradación de los tubulos seminíferos y disminuir el peso de los testículos de las ratas macho. (Singh y col, 1990). El endosulfan es eliminado por el organismo humano, aunque un 20% del producto es retenido en el tejido adiposo, debido a su carácter lipofilico. El endosulfan se elimina fácilmente en la leche y se ha demostrado su presencia en forma de sulfato en ratas tratadas con el pesticida de igual forma se han encontrado residuos endosulfan y metabolitos en leche humana (Gorbach y col, 1968; Campoy y col.,de 2001) Estu dios epidemi ológicos Tras más de treinta años de uso de los plaguicidas poco se sabe de los efectos adversos para la salud humana. Ya que los plaguicidas están diseñados para interaccionar con organismos vivos, son un riesgo potencial para el hombre, la vida animal y el medio ambiente. La organización Mundial de la Salud estima en tres millones el número de 151 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ casos anuales de intoxicación aguda que acaba en más de 100.000 casos anuales de muertes por envenamiento (Vettorazzi 1991). Maroni y Fait publicaron en 1993 una revisión exhaustiva de la literatura científica entre los años 1975-1991 sobre los efectos a largo plazo de la exposición prolongada a los pesticidas. Llegando a las siguientes conclusiones: 1) Tanto los síndromes mieloproliferativos como los sarcomas de partes blandas se han asociado con la exposición a pesticidas, si bien entre las causas que los provocan es difícil separar razones étnicas, diferencias en los patrones de exposición y niveles de contaminantes 2) Localizaciones tumorales asociadas con la exposición a pesticidas son: cerebro, pulmón, ovario y próstata 3) En investigaciones posteriores se aconseja una especial atención a la toxicología reproductiva. Ademas se recomienda actualmente prestar atención especialmente a desórdenes reproductivos junto a transtorno inmunológicos, neurológicos y de comportamiento. (Baker y Wilkinson, 1990) En 1991 López-Abente publicó un estudio sobre la mortalidad por cáncer en España entre los trabajadores agrícolas (López-Abente, 1991). Mediante un estudio de los índices de mortalidad estandarizada, encontró una relación entre ocupación y riesgo de padecer cáncer. Los tumores cerebrales se asociaron con la exposición a compuestos químicos frecuente en ciertas prácticas agrícolas, sobre todo en los trabajadores de hortalizas y frutales, el cáncer de estómago, próstata y testículo, junto con la leucemia linfática y los linfomas no-Hodgkin. Algunos indicios permiten asociar de forma significativa la presencia de estas sustancias en los medios biológicos con la mayor presentación de ciertas enfermedades. Así los trabajos de Wolff y col. (1993) describen una asociación significativa entre niveles de pesticidas organoclorados en sangre y cáncer de mama, en el área de New York. Asociación sospechada años atrás cuando los trabajos ecológicos denunciaban que la exposición a ciertos pesticidas podía conducir a la presentación del cáncer mamario (Westin y col. 1990). Los estudios disponibles hasta la llegada del trabajo de Wolff estaban limitados en sus conclusiones por la cortedad del grupo de casos y controles empleados, pero ya advertían la presencia de determinados organoclorados en aquellos casos de cáncer mamario (Mussalo-Rauhamaa y col. 1990). Sin embargo estudios posteriores al de contaminación Wolff y colaboradores 1994) son contradictorios la asociación entre por DDT(Krieger y PCBsy ycols., cáncer de mama no ha podido yser demostrada. (Miller y col.1998) 152 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 8.8. PRODUCTOS SINTÉTICOS DE M ATERIALES P LÁSTICOS. MATERIALES EN CONTACTO CON ALIMENTOS. Se define materia plástica como un compuesto macromolecular orgánico obtenido por polimerización, policondensación, poliadición u otros procedimientos similares a partir de moléculas de pesos moleculares inferiores o por modificaciones químicas de macromoléculas naturales. Se consideran también materias plásticas las siliconas y otros compuestos macromoleculares lineales. (Directiva del Consejo CE 18 octubre, 1982) Hasta la Primera Guerra Mundial los materiales poliméricos más utilizados eran las resinas termofenólicas, baquelita, películas de celulosa regenerada (Celofán), acetato de celulosa y clorhidrato de caucho. A partir de los años 50 aparecen nuevos materiales más versátiles y quizá de mayor calidad, cabe recordar: Resinas termo endurecidas, como son: formol-formol, urea-formol, melamina-formol; derivados celulósicos; derivados polivinílicos y polivinilidenicos; derivados poliacrílicos, poliestirenos y copolímeros, poliolefinas y copolímeros, poliamidas, poliuretanos, resinas epoxi, poliesteres saturados e insaturados. Entre los envases para alimentos conservados por el calor, el de hojalata es quizá el más generalizado. Los materiales básicos para la fabricación de estos envases convencionales son: hojalata, barnices, aleación soldante y goma o compuesto de cierre. En la mayoría sus aplicaciones los envases se protegen con o materiales plásticos. Son de compuestos macromoleculares constituidos porbarnices una resina base y productos auxiliares que le dan propiedades particulares. Se aplican en forma de soluciones o dispersiones en disolventes orgánicos, que por evaporación del mismo o bien por reacción química, se transforman en una película sólida adherida al soporte metálico. Las resinas utilizadas son poco numerosas y pertenecen a las siguientes familias químicas: Oleo-resinas; Resinas fenólicas; Resinas epoxifenólicas; Resinas acrílicas; Resinas vinílicas. Por su comportamiento biológico cabe mencionar en este capitulo especialmente los policarbonatos y las epoxiresinas. Junto con los barnices hay que incluir los envases de materiales polimericos y más recientemente los envases de papel- cartón reciclado que se está utilizando en el envase de comida rápida y en papel de cocina reciclado (Vinggaard y col, 2000). Este material de acuerdo con la materia prima utilizada presenta valores importantes en su composición de bisfenol-A, otros bisfenoles y ftalatos Estas moléculas son susceptibles de migrar desde el material polimerico hasta el medio, en estos casos la actividad biológica estrogenica de los monómeros es fácilmente demostrable en ensayos in vitro e in vivo. Finalmente, son especialmente interesantes sus aplicaciones en el campo de la biomedicina, las epoxiresinas y policarbonatos se están utilizando como cementos en 153 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ cirugía ortopédica y para la fabricación de lentes intraoculares. En el campo de la Odontología presentan usos muy diversos, desde la fabricación de prótesis y aparatología ortodóncica, hasta su utilización directa sobre el tejido dentario, tanto con fines preventivos, los denominados selladores dentales composites dentales (Olea y col. 1996 Olea y col 1999; Pérez y col, 1998; Pulgar y col, 2000). En 1936 Dodds demostró que derivados dihidroxi fenil metanos administrados a ratas overiectomizadas ocasionaban incremento peso uterino (Dodds ydel Lawson, 1936).y En el año 1993, se volvió a probar el efectodel hormonal estrogenico Bisfenol-A se demostró que era liberado por los frascos de policarbonato que se utilizaban para esterilizar el medio de cultivo de levaduras.(Krishnan y col, 1993), los policarbonatos son una fuente de contaminación estrogenica para humanos y animales. Así, por ejemplo, se ha demostrado la migración y efecto estrogenico del bisfenol-A procedente de barnices de latas de conserva, (Brtons y col 1995), y por ultimo la migración y efecto estrogenico del bisfenol-A procedente de composites y selladores utilizados en odontología como restauradores. Más preocupante aún, es el empleo de selladores basados en bisfenol-A en la prevención de caries infantil, lo cual lleva a una exposición temprana e inadvertida del ser humano a moléculas con efecto hormonal. Aditi vos en m ateriales plásti cos Junto con los polímeros se encuentran otros componentes minoritarios, incorporados en diversas etapas de su elaboración, como son: catalizadores, tensoactivos, inhibidores de polimerización, residuos de polimerización Generalmente son alquil fenoles, polifenoles, esteres, aminas, hidroquinonas y compuestos organofosforados. En este grupo de sustancias cabe destacar a los alquil fenoles se utilizan ampliamente como surfactantes y aditivos de materiales plásticos. En cuanto a los alquil fenoles etoxilatos, en su biodegradación desaparece el radical etoxilato, mientras que el radical fenol da srcen a residuos más tóxicos y no biodegradables. Las normativas europeas se atienen a la biodegradabilidad del 80% para tensioactivos no iónicos. Ningún país ha establecido, hasta el momento, limites respecto al producto completo solo respecto a su degradación. En la actualidad se sabe que los alquil fenoles desde C-4 a C-12 presentan efecto estrogenico. Este hecho se describió a partir de la identificación del nonil fenol como componente de los tubos plásticos utilizados en laboratorio para contener muestras biológicas.(Soto y col, 1991; Sumpter y col, 1995). En ocasiones se adicionan sustancias altamente compatibles con los termoplástico amorfos, así se rebaja la temperatura de transición vítrea con lo cual se obtiene mayor flexibilidad. Estas sustancias son las llamadas plastificantes. Son, quizá, los aditivos más importantes. Se incluyen esteres de ácidos orgánicos, tales como ftalatos que son los más utilizados en material en contacto con los alimentos y material clínico. Los ftalatos fácilmente eluyen desde el material plástico al medio. 154 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Los plastificantes se clasifican en: 1) primarios, presentan tal compatibilidad con la resina que se pueden añadir en proporción 1:1, originan materiales excesivamente pastosos y blandos 2) secundarios se pueden mezclar en una relación hasta 1:3 con la resina, 3) existe un tercer grupo quesenoutilizan son plastificantes por si solos, pero mejoran la acción de los plastificantes cuando conjuntamente. Diversos estudios realizados con ftalatos han probado in vitro e in vivo su efecto estrogenico. (Jobling y col, 1995). Recientemente se ha identificado y relacionado la presencia de ftalatos en suero de niñas con telarquia prematura de la población de Puerto Rico (Colon y col, 2000). Ya en 1987 se estudio este problema en Puerto Rico, analizando presencia y cantidad de DDTs y PCBs en muestras de suero de pacientes con telarquía. 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España RESUMEN Si definimos con tal expresión a cualquier sustancia tóxica o potencialmente tóxica que pueda formarse química o enzimáticamente en los alimentos durante el procesado, preparación o almacenamiento, nos podemos dar cuenta del gran número de ejemplos que ilustran este apartado (Concon, 1988). Muchos de ellos han sido identificados pero aún muchos más no han sido ensayados desde el punto de vista toxicológico. Un alimento, tal como se consume finalmente puede contener una mezcla de sus componentes srcinales y un gran número de derivados. No sólo es esencial que tales compuestos se identifiquen sino también que se establezcan las propiedades toxicológicas de cada uno de ellos y de la mezcla de todos, pues pueden existir fenómenos de sinergia aditiva, potenciación y/o antagonismo (Camean y Repetto, 1995). Los tóxicos derivados incluyen: 159 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 9.1. COMPUESTOS PIRORGANICOS Producidos a las temperaturas elevadas de carbonización (alrededor de 300 C o superiores) por un proceso complejo que difiere de otros inducidos por el calor en que está precedido por una ruptura inicial de la estructura molecular de compuestos orgánicos hacia otras más simples, fragmentos reactivos, que por combinación dan otros compuestos más estables, dado que las condiciones impiden la rápida formación de CO 2. Destacamos la formación de Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs) odeCO enorme actualidad en estos momentos, constituyentes del alquitrán, que se srcinan por pirosíntesis a partir de estas moléculas pequeñas liberadas, que pueden ser unidades de dos o cuatro átomos de carbono, como los radicales etileno o butadieno, de gran reactividad, por lo que se unen entre sí formando moléculas de varios anillos aromáticos. Es decir, los HAP se producen por combustión incompleta de la materia orgánica estando ampliamente distribuidos en el medio ambiente y la exposición humana es inevitable. La población en general puede estar expuesta ellos a través del humo del tabaco, inhalación de aire contaminado e ingestión de aguas y alimentos contaminados con efluentes de combustión y por procesos de cocinado y tecnológicos que los produzcan. Los HAP están constituídos por 2 a 4 núcleos aromáticos, y la mayoría en su composición contienen sólo átomos de H y C (Ellehorn y Barceloux, 1988), aunque algunos pueden contener nitrógeno, oxígeno o azufre y ellos se encuentran: antraceno, fenantreno, benzo(ghi)perileno, benzo(a)antraceno, dibenzo(a,h)antraceno, dibenzo(a,j)antraceno, dibenzo(a,h)pireno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, criseno, 6-metilcriseno, 3-metilcolantreno, benzo(e)pireno, y principalmente benzo(a)pireno (3,4-benzopireno), por ser el compuesto del que se tienen mas datos toxicológicos y estar clasificado como probable carcinógeno 2A por la IARC. La presencia de 3,4-benzopireno ha sido reiteradamente demostrada en muy diversos tipos de alimentos, como : - alimentos asados y fritos: carnes y pescados a la brasa, parrilla alimentos ahumados (carnes, tocino, pescados) alimentos tostados (pan, cafe, productos de repostería), etc. cereales, vegetales, bebidas, etc. La presencia de HAP en los alimentos se debe a razones diversas de las que se pueden destacar tres: la contaminación medioambiental, algunas técnicas empleadas en el procesado de alimentos como el ahumado o el tostado, e incluso métodos empleados para el cocinado de alimentos (Guillén y col, 1996). Varios estudios llevados a cabo para determinar los niveles de exposición a los HAPs a través de las dieta, concluyen que la dieta es la principal fuente de exposiciòn a los mismos (Phillips, 1999). 160 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Recientemente, se activó la Red de Alerta Sanitaria en nuestro país y se procedió a la inmovilización de todas las partidas de aceite de orujo comerciales, al detectarse cantidades considerables de HAPs (hasta 89,4 µg/Kg) de benzo(a)pireno y hasta 443.5 µg/Kg de HAPs). La aparición de niveles tan altos de concentración de este tipo de compuestos se debió a la utilización desde hace tres años de hornos de secado con aire a altas temperaturas para eliminar la humedad del orujo. Durante este secado tiene lugar la contaminación por HAPs, por efecto del calentamiento de la materia orgánica y de los gases de combustión que de lleva el aire de calentamiento. Aunque no HAPs existe legislación comunitaria que limite forma específica el benzo(a)pireno y otros en los alimentos, el Gobierno Español ha impuesto límites en los contenidos de este tipo de compuestos en el aceite de orujo: el límite máximo tolerable para diversos HAPs [benzo(a)pireno, benzo(e)pireno, benzo(a)antraceno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, dibenzo(a,h)antraceno, benzo(g,h,i)perileno, indeno(1,2,3c,d)pireno] será menor o igual a 2µg/Kg de aceite y la suma total de los posibles analitos cuantificados a una concentración de 2µg/Kg de aceite, no superará una suma de 5 µg/Kg (Orden de 25 de Julio de 2001). En la Tabla siguiente se exponen los valores obtenidos por diferentes autores por grupos de alimentos. 161 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Niveles de Benzo(a)pireno por grupos de alimentos 162 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ En muchos estudios sobre la presencia de HAPs en alimentos se hace referencia a algunos de los considerados como cancerígenos y en particular al benzo(a)pireno, ya que este compuesto era aceptado hasta hace poco como indicador de la contaminación global por HAPs. Se ha comprobado que el contenido en benzo(a)pireno es un buen marcador de otros HAPs carcinógenicos en distintos alimentos, con un coeficiente de correlación de Pearson de 0.98 (Kazerouni y col, 2001). Sin embargo, con los conocimientos actuales sobre carcinogenicidad de este tipo de compuestos y el avance de presencia las técnicas cuantificación, parece necesario un mayor control de la de de losidentificación mismos y no ysólo del benzo(a)pireno en alimentos que contribuyen en un porcentaje importante a la dieta y no sólo de los hasta ahora eran considerados más susceptibles de contaminación como los productos ahumados (Guillén y col, 1996). En los alimentos ahumados aparecen más frecuentemente como contaminante del humo, producido por la pirólisis de la madera, e incluso recordemos que algunas plantas pueden sintetizarlos. En términos cuantitativos, la cantidad de benzopireno y otros HAP varía grandemente según el alimento, y los procesos a que haya sido sometido. En carnes y pescados a la brasa, la cantidad de HAP formada va a depender del método de cocinado, tiempo de exposición, distancia a la fuente de calor, contenido en grasa del alimento, si la grasa fundida cae al interior de la fuente calorífica, etc. Por ejemplo, en carnes, las mayores concentraciones de HAPs se obtienen en filetes de ternera asados/barbacoa, mientras que en hamburguesas por el mismo método de cocinado las concentraciones son inferiores; en el cerdo los valores obtenidos son los más bajos. Comparando diferentes métodos de cocinado, fritura en sartén , hervido o asado/barbacoa, éste último es el que proporciona los niveles más elevados, influyendo además el tiempo y grado de cocinado. En frutas, verduras y cereales, los contenidos dependen de la proximidad a las áreas industriales o área de tráfico elevado. La presencia en pescados se atribuye a la contaminación acuática, a menos que sean ahumados. En los aceites y grasas, las derivadas de animales suelen tener contenidos más bajos que los aceites vegetales (Dennis y col, 1991), siendo la margarina la principal fuente (70%) de HAPS a través del consumo de grasas y aceites. En las harinas, las concentraciones de HAPs mayores el salvado queque en se la harina blanca, observándose niveles mayores en losson cereales de en desayuno a los les ha añadido salvado; ello no resulta sorprendente si se tiene en cuenta que es precisamente la parte externa de las semillas la que está más expuesta a la posible contaminación ambiental (Guillén y col, 1996). Las fórmulas infantiles también pueden presentar unos niveles de HAPs superiores a otras leches en polvo, lo cual puede atribuirse a que contienen un mayor porcentaje de 163 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ grasa. Dennis y col (1991) señalan que debido a ello, es importante controlar que las grasas de partida empleadas en su preparación tengan bajos niveles de HAPs. Al igual que en el caso de otros contaminantes, no sólo interesa conocer los valores individuales o totales de HAPs en los diferentes grupos de alimentos, sino tener en cuenta los consumos por una población dada para conocer el grado de exposición de la misma. Así, aunque los cereales y vegetales aunque no superan los niveles de HAPs de algunas carnes cocinadas la barbacoa, constituyen la principal en algunas poblaciones como ocurre ena Gran Bretaña (Phillips, 1999). En dicho fuente país, otros autores (Dennis y col, 1983, 1991) encuentran que los alimentos incluidos en el grupo de aceites (aceites vegetales, mantequilla, queso, margarina) son los que aportan niveles individuales más altos de HAPs, seguido de cereales y vegetales; pero el mayor consumo de cereales frente a grasas y aceites, hace que aquellos sean los que más contribuyan a la ingesta de HAPs. Resultado totalmente análogo se ha encontrado en un estudio de dieta total en Holanda (De Vos y col, 1990): los grupos de cereales y de grasas y aceites son los que más contribuyen a la ingesta de estos compuestos. En Grecia (Voutsa y col, 1998) la ingesta diaria de HAPs a través del consumo de vegetales se considera baja. En Italia, un estudio reveló (Lodovici y col, 1995) que los cereales, particularmente el pan y la pasta representan la primera fuente de ingestion de HAPs, seguido del grupo de leche y derivados, carnes, vegetales y frutas. En Finlandia los cereales, aunque los niveles individuales en HAPs son bajos, por su alto consumo, pueden ser una fuente significativa de HAPs para la población (Tuominen y col , 1988). En USA, recientemente se ha encontrado que el grupo de pan/cereales/granos seguido del de carnes asadas/barbacoa son los que contribuyen mayormente a la ingesta de benzo(a)pireno por la población; las grasas no cocinadas, dulces y productos lácteos son los que menos aportan a la dieta (Kazerouni y col, 2001). Los HAP son fuertes inductores enzimáticos, por ejemplo de hidroxilasas de idrocarburos aromáticos y de arilaminas. Cuando se oxidan estos compuestos por las oxidasas microsómicas de función mixta y concretamente por la enzimas arilhidrocarburo hidroxilasa (AHH), se forman epóxidos electrofílicos (diolepóxido), que reaccionan con grupos nucleofílicos de proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN), dando lugar al desarrollo de mutagénesis, teratogénesis y cáncer, considerándose como procarcinógenos. Los epóxidos son transformados por la enzima epoxidohidratasa en dihidroles, que en general resultan menos tóxicos que los epóxidos, pero algunos, como 7,8-dihidro-7,8-dihidroxibenzopireno, son más fuertemente cancerígenos y mutagénicos (Repetto, 1997). El benzo(a)pireno se metaboliza dando lugar aproximadamente a 20 metabolitos oxidados y una enorme variedad de conjugados; varios de estos metabolitos pueden inducir mutaciones, y unirse a macromolélas celulares, pero el principal metabolito carcinógenico se considera que es el 7,8-diol-9,10-epóxido. Los conjugados del epóxido con el acido glucurónico no resultan ser compuestos destoxicados, porque se ha visto que su mayor hidrosolubilidad les permite mejor distribución por el organismo, y posteriormente puede liberar el epóxido cancerígeno bajo la acción de glucuronidasa tisular. El hecho de que sean procarcinógenos, su potencia está 164 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ directamente relacionada con los niveles de activación enzimáticos, de ahí que la potencia carcinógena depende de la especie, del individuo y de condiciones específicas. El cáncer por tanto, es el efecto tóxico más importante de los HAP, describiéndose un incremento de la incidencia de cáncer de piel, vejiga, pulmón y posiblemente de tracto gastrointestinal en trabajadores expuestos a HAPS, particularmente asociados con la carbonización y gasificación del carbón. Pero también producen una variedad de efectos tras exposición crónica, que resumimos en la siguiente tabla: Otros compuestos de gran interés son las diferentes A minas Heterocíclicas (AHs) que se forman al cocinar a 250º C o temperaturas superiores distintos alimentos ricos en proteínas, y que son mutagénicas y potencialmente carcinógenas. Estos mutágenos se detectaron a finales de la década de los 70, cuando Nagao y col. (1977) comprobaron que la superficie carbonizada de pescados y carnes asados contenían mutágenos activos sobre diferentes cepas bacterianas con activación metabólica; posteriormente estas mismas sustancias se detectaron en extracto de ternera, hervido. Todos los mutágenos, al menos se han descubierto 21, son químicamente similares, compuestos de nitrógeno heterocíclico con grupos metilo y amino en varias posiciones. Su concentración en alimentos cocinados varía considerablemente (hasta cientos ng/g) y los alimentos implicados más frecuentemente son: pescados (sardinas) y carnes (ternera) asados, extractos de ternera, pirolizados de aminoácidos (triptófano, fenilalanina, caseína, albúmina, globulina, etc). 165 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Aunque se encuentran en trazas en los alimentos, su presencia es relevante por su potencia altamente mutagénica, siendo de los mutágenos más potentes ensayados sobre Salmonella. El menos activo, Phe-P-1 es 2000 veces más activo que dietilnitrosamina. 166 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Todos los compuestos requieren activación metabólica para ejercer sus efectos genotóxicos. Los mecanismos de formación de estos mutágenos aún no están totalmente clarificados. Normalmente como resultado del calentamiento de proteínas y carbohidratos se forman componentes del flavor, por ejemplo pirazinas, piridinas y tiazoles; algunos intermedios en la formación de estas sustancias son dihidropirizinas y dihidropiridinas, que en presencia de oxígeno forman los componentes delhaflavor, pero que en presencia creatinina, srcinan las AHs (Kotsonis, y col, 1996). Se demostrado aminoácidode por pirólisis dan compuestos altamente mutagénicos. Mezclas de glicina, glucosa y creatinina (músculo de ternera) producen DiMeIQx por reflujo a 128ºC. De hecho se investigan diferentes sistemas experimentales para comprobar que los azúcares (glucosa, fructosa, aldehidos), aminoácidos (glicina, alanaina) y creatinina son precursores de imidazoquinolinas e imidazoquinoxalin-2-aminas. Se ha estudiado la distribución del material mutagénico en alimentos particulares: en el caso de una hamburguesa cocinada sobre plancha eléctrica, sólo la capa más externa en contacto con la superficie caliente es mutagénica. La formación de mutágenos en extracto de ternera aument con el tiempo de hervido y con la cantidad de agua evaporada del alimento. Se ha demostrado que la velocidad de reacción de formación de mutágenos aumenta exponencialmente a temperaturas superiores a 150º C. La producción de mutágenos en hamburguesas, utilizando diferentes técnicas de cocinado varía en el siguiente orden: H. microondas < Hervido < Fritura sartén eléctrica < Calientaplatos eléctrico. Murray y col (1993) han determinado y cuantificado tres de estas aminas, MeIQx, DiMeIQx y Phe-P-1 simultáneamente en diversos alimentos cárnicos, encontrando las concentraciones más elevadas en filetes de ternera fritos, carnes fritas en general y a la barbacoa y extractos de carne preparados comercialmente. De nuevo, el contacto físico del alimento sobre una superficie metálica caliente es primordial para la síntesis de estos compuestos, aunque el calor por convección también conduce a niveles intermedios o más bajos de productos mutagénicos en la carne. Estos compuestos se absorben por el tracto gastrointestinal, y estudios con moléculas marcadas muestran que aproximadamente el 40% se elimina por orina. Necesitan una activación para ejerer sus efectos genotóxicos y carcinógenos, y en humanos el CYP1A2 la N-acetil transferasa (NAT2) sonuna las posterior enzimas más importantes en de dicha activación.y Los N-hidroxiderivados requieren activación a través Oacetilación ó O-sulfonación y reaccionan con el ADN, formándose aductos en diversos órganos como hígado, corazón, riñón, colon, intestino delgado, pancreas, pulmón, parte superior del estómago (Kotsonis y col, 1996). En la producción de cáncer por estos compuestos, se incluye la formación de aductos con el ADN, en concreto por unión con la posición C-8 de la guanina, así como el aumento de la proliferación celular y la inducción de mutaciones en oncogenes (Food Research Institute, 1996). 167 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Estudios sobre el metabolismo de las AHs en glándula mamaria indican que las fracciones citosólicas de células mamarias de rata son capaces de activarlas hacia los Nhidroxilderivados; además de ha detectado la presencia de PhIP y su hidroxiderivado en leche de ratas tratadas y su transferencia placentaria. Consecuentemente, sería de interés conocer la posible transferencia de estas aminas a niños de mujeres que consumen una dieta alta en carnes y pescados fritos. El glutation tiene unenefecto protector frente a estas AHs, ya queexplicar las GST-S-transferasas están involucradas reacciones de destoxicación; ello puede por qué PhIP es carcinógeno en colon pero no en hígado (Food Research Institute, 1996). En cuanto a la toxicidad estos compuestos nos interesan por su actividad mutagénica, y carcinógena. Todos los compuestos ensayados fueron carcinógenos en animales de experimentación, representando claramente un caso de clara extrapolación entre ensayos genotóxicos simples (in vitro) - carcinogénesis. Los primeros estudios por ejemplo comprobaron que Trp-P-1 y Trp-P-2 fueron hepatocarcinógenos, especialmente en ratón hembra. Las ratas macho también son más susceptibles a la inducción de hepatocarcinomas por IQ, MeIQx, Glu-P-1 y Glu-P-2. La administración crónica de IQ induce un incremento de la incidencia de tumores de hígado, estómago y pulmón en ratón, así como de glándula mamaria, hígado, páncreas, tracto GI, vejiga urinaria en rata. Se observan múltiples tumores en ratas por Glu-P-1 y Glu-P-2. AC y MeAC son hepatocarcinógenos en ratón. La administración crónica de PhIP en ratas incrementa significativamente la incidencia de cáncer de mama y de colon. Es importante en toxicología alimentaria considerar la interacción de estos productos de pirólisis con otros componentes de la dieta. Por ejemplo los ácidos grasos insaturados han mostrado una considerable actividad inhibitoria de los efectos mutagénicos de varios productos de pirólisis. Varias sustancias presentes en el tracto GI como retinol, clorofila, pigmentos pirrólicos contrarrestan la actividad mutagénica. Algunos componentes de la fibra de la dieta reducen la concentración de IQ libre, en función del pH. Productos lácteos fermentados que contienen bacterias lácticas también tienen efectos protectores, por unión a las AHs y previniendo su absorción gastrointestinal y su activación. En conclusión aunque los componentes de la dieta pueden variar la mutagenicidad de los productos de pirólisis, reduciéndola in vivo, parece establecido que estos compuestos tienen un marcado efecto carcinogénico en animales de experimentación (dietas crónicas). La IARC ha clasificado estas sustancias globalmente en el grupo 2B (posiblemente carcinógenos para el hombre) aunque IQ está clasificado como probable carcinógeno en humanos (2A), ya que hay suficiente evidencia en animales de experimentación de su carcinogenicidad, y en humanos hay aún evidencias inadecuadas(http://www.iarc.fr) 168 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ También las AHs están relacionadas con el desarrollo de cambios degenerativos en el sistema cardiovascular, cerebro y páncreas. PhIP a altas concentraciones en roedores suprime la respuesta inmune humoral de forma dosis-dependiente, y se cree que las AHs pueden tener potencialmente efectos inmunotóxicos. Experimentos in vitro con Trp-P-1 y Trp-P-2 confirmaron que son potentes inhibidores de enzimas relacionadas con el metabolismo de aminas, como la MAO A ysobre triptofano y tirosin-hidorxilasas, lo que tienen del también potenciales la biosíntesis y catabolismo depor amninas biógenas cerebroefectos (Food Research Institute, 1996). Como conclusión, la mayoría de los investigadores creen que estos compuestos están involucrados en la inducción de cáncer en humanos, particularmente del tracto GI, y así podrían explicarse las fuertes asociaciones descritas entre incidencia de algunos tipos de cáncer e ingesta de carne o pescado hervido. La formación de estos mutágenos en el procesado por calentamiento de alimentos ricos en proteínas probablemente no es fácil de evitar, pero las diferentes técnicas mutagénicas pueden asistirnos en intentar optimizar estos procedimientos tecnológicos de procesado, con la meta de reducir en lo posible las concentraciones de estos potentes mutágenos en los alimentos. El aldehido insaturado Acroleína (CH2=CH-CHO) se forma en la pirólisis de las grasas a partir de la glicerina, por ejemplo durante la operación de fritura. Afortunadamente, la gran reactividad de la acroleína, especialmente en presencia de la luz, y su facilidad para srcinara el polímero disacril, evita que en los alimentos se encuentren cantidades elevadas de esta sustancia. La acroleína se forma también a partir de metionina o su derivado metional (formado por fotodegradación de metionina en la leche en presencia de riboflavina o por reacción con Fe(II)), homocisteína, homoserina, etc, al reaccionar con varias sustancias como glucosa, ácido ascórbico, etc., sustancias todas fisiológicas. Es una sustancia de alta toxicidad, fuerte irritante de las mucosas, nasal, ocular, bronquial, produciendo dermitis, conjuntivitis, bronquitis (fuerte ciliostático del epitelio bronquial). Parece resultar hepatotóxico cuando se forma in vivo a partir del alcohol alílico o del formiato de alilo por acción de la alcohol deshidrogenasa; el efecto necrótico se concentra en la zona periportal, donde justamente es mayor la actividad de la citada enzima. Aún no existen datos concluyentes sobre su carcinogenicidad en humanos (Grupo 3, IARC). 169 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 9.2. COMPUESTOS NO P IROLITICOS DERIVADOS DE AMINOACIDOS Y AZUCARES Algunos alimentos al ser calentados, especialmente a pH alcalino, experimentan un ennegrecimiento y pérdida de sus propiedades nutritivas. La causa está en el desarrollo de la conocida como reacción de Maillard entre aminoácidos y grupos aldehidos pertenecientes a azúcares reductores; se srcinan así glicosilaminas N-sustituídas que pueden dar reversiblemente los compuestos de partida por hidrólisis en solución acuosa. Las glucosilaminas por la reestructuración de Amadori se convierte en la forma ceto. Tras una serie de reacciones, en definitiva, en cadena , los productos finales son los polímeros pardos, llamados melanoidinas, sustancias insolubles de color marrón-oscuro. En resumen, químicamente se ha dividido dicha reacción en tres etapas: la primera transcurre sin pardeamiento, la segunda incluye la formación de compuestos solubles o volátiles, mezcla compleja de compuestos carbonílicos, sustancias aromáticas, reductonas, etc, que se conocen como premelanoidinas, y la tercera que concluye con la formación de melanoidinas. Durante largo tiempo se ha creido que el único inconveniente de esta reacción era la consecuente pérdida de aminoácidos; esta consecuencia nutricional era más significativa si el aminoácido dañado limita realmente el valor biológico del alimento, y este constituye un alimento básico para un grupo de edad determinado, como la infancia. Como aminoácido implicado es la lisina, abundante en laproblemas leche, la calidadelnutritiva del mayormente producto puede ser deficiente y puede plantear nutricionales en el niño. De hecho se ha observado en animales de experimentación alimentados con leche desecada por calentamiento un retraso en el crecimiento, que se recuperaba por administración de lisina. La toxicidad potencial de los productos de R. De Maillard (MRP) tempranos no está clara, ya que es difícil discriminar los efectos tóxicos per se de aquellos debidos de una dieta inadecuada resultante de esta pérdida de nutrientes o bloqueo. Adrian y Frange observaron que las premelanoidinas inhiben enzimas digestivos y comprobaron que los productos de reacción de M. administrados a ratas preñadas reducen la ganancia de peso, y originan una menor supervivencia de los fetos, causando alargamiento hepático (ligero), del ciego y riñones (más pronunciado). Los pigmentos formados son hepatotóxicos, produciendo no sólo hipertrofia hepática en animales de experimentación, sino también lesiones necróticas y cirrosis. Están también implicados en ciertos tipos de reacciones alérgicas. Parece que inducen la formación de depósitos de lipofucsina en SNC. En las primeras etapas de la reacción se han detectado R , radicales N,N,disustituídos, presumiblemente formados inmediatamente después de la base de Schiff. La posibilidad de formación de nitrosaminas, por ejemplo con aminas secundarias, añade otra dimensión a la toxicidad de premelanoidinas(mutagénicas y cancerígenas). Se ha demostrado que glucosilaminas y compuestos Amadori pueden nitrosarse, y los 170 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ derivados nitrosados N-nitrosofructosa del triptófano, histidina y treonina son mutágenos sobre S. typhimurium (Pool, 1984). Estos productos también se ha visto que pueden conducir a nefrocalcinosis y desequilibrios electrolíticos en animales de experimentación, como aumento de la absorción intestinal y excreción urinaria de Ca y Mg y excreción elevada de Cu, Zn y Na. O,Brien y col. (1988) encuentran que ratas alimentadas con MRP de dietas de glucosa-ácido glutámico (abundante como aminoácido librepresentaron en alimentos y como glutamato sódico en alimentos procesados) durante 5 semanas a) Nefrocalcinosis corticomedular, dosis dependiente b) Aumento de la excreción urinaria de Ca, Mg, Na, Zn y Cu, no afectándose la de P y K. Sugieren una mayor tendencia del fosfato cálcico a precipitar en los riñones y tracto urinario, lo que explicaría la mayor incidencia de nefrocalcinosis. Stegink y col. (1981) evidenciaron un incremento de la excreción urinaria de Zn, Cu, Fe en sujetos (humanos) perfundidos con una solución de MRP, y Johnson y col (1983) informaron de una reducción de la retención de Zn en individuos sujetos a dietas con MRP. Esta reacción de glicosilación está perfectamente demostrada in vivo y que hay teorías que proponen que precisamente la glicosilación no enzimática de ciertas proteínas desencadena en el organismo una serie de reacciones químicas que culminan en la formación y acumulación final de enlaces cruzados "cross links" irreversibles entre moléculas proteicas adyacentes, que explicaría algunos procesos adversos relacionados con ciertas enfermedades (diabetes) y la edad. 9.3. COMPUESTOS FORMADOS POR TRATAMIENTO ALCALINO Un procedimiento para hacer digeribles ciertas fracciones vegetales (extractos de levadura, soja, algodón, colza) o de animales (pieles, plumas de ave, pezuñas) consiste en el tratamiento de los mismos con disoluciones alcalinas. Se consiguen así los lisados proteicos, utilizados en la alimentación animal y humana. En la etapa de tratamiento alcalino ocurren una serie de cambios químicos como racemización y destrucción de aminoácidos y formación de enlaces covalentes intra e intermoleculares, pero también se forman derivados de carácter tóxico, como LAL (lisinoalanina), orinitinoalanina (OAL) y lantionina. De ellos el más estudiado es el LAL, del que se sospecha nefrotoxicidad. Se forma por condensación de la lisina, a través de su grupo amino en posición épsilin, con la dehidroalanina, que se srcina a su v ez por -eliminación de cistina, fosfoserina o residuos de serina en presencia de alcali y calor (aunque se ha visto que LAL puede 171 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ ocurrir simplemente por calentamiento de proteínas a 100-120 C, sin condiciones alcalinas). Cuantitativamente, la formación de LAL depende de la naturaleza de la proteína, el tiempo de calentamiento y la concentración de álcali. Los alimentos implicados son de tipo proteico, carne de pollo, huevo hervido, legumbres, etc. Todas las legumbres producen LAL a 80º C tras exposición sólo de 30 minutos, aunque parece que LAL es poco estable al calorsey ha su comprobado concentraciónque disminuye calentamiento es prolongado. Durante el cocinado la carne si deelpollo que no contenía al estado fresco LAL, tenía 200 ug/g cuando se cocinó en horno microondas. Los huevos hervidos, pueden contener LAL tras hervido de 10-30 minutos, y más cantidad cundo se frién a 150º C. Uno de los alimentos más problemáticos por su contenido en LAL son los caseinatos obtenidos por precipitación ácida de la leche y neutralización posterior con base fuerte. La caseína es rica en fosfoserina, existiendo caseinatos con contenidos en LAL dos veces superiores a los de proteínas de soja,etc, y recordemos que el caseinato alcalino tiene una amplia difusión de aplicaciones en la industria alimentaria. La administración de LAL a varias especies animales (conejo, hasmter, ratón) no produjo patologías, pero la rata es muy sensible, presentando una importante nefropatía con cambios citomegálicos en la porción descendente de los túbulos proximales, hipercelularidad glomerular, necrosis epitelial, adelgazamiento de la cápsula de Bowman, etc. Parece que estas lesiones también estan producidas por ornitinoalanina, fructosalisina, D-serina, incluso por otros productos aún no identificados. No se sabe si la resistencia de las otras especies animales es sólo una cuestión de dosis (falta de absorción de LAL). En humanos no está definido si representa un peligro tóxico, puesto que no es fácil la extrapolación de los resultados obtenidos con los animales de experimentación Además durante la fermentación o putrefacción de alimentos pueden producirse descarboxilaciones de aminoácidos con liberación de aminas como histamina, tiramina, triptamina, feniletilamina, putrescina, cadaverina, etc, De éstas las de mayor interés toxicológico por su carácter vasoactivo son la histamina, que es hipotensora, y la tiramina, hipertensora. La histamina produce pirosis, cefaleas en región occipital, hipotensión y emesis, así como cambios degenerativos en hígado y trastornos de tipo alérgico. La tiramina se encuentra en quesos, viños añejos, extractos de carne, pescados salados secos, etc,. La coincidencia de estos alimentos con medicamentos IMAO srcina crisis hipertensivas de gran riesgo de hemorragia intracraneal y muerte. 172 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 9.4. COMPUESTOS PRODUCIDOS POR REACCIONES DE CONTAMINACION O DEGRADACION Los nitritos se producen en los alimentos por reducción bacteriana de nitratos, presentes como contaminantes en alimentos, o como consecuencia de su uso como aditivos. De hecho, el riesgo toxicológico de los nitratos reside en su fácil conversión a nitritos por bacterias nitrificantes, que pueden estar presentes en alimentos, saliva y tracto gastrointestinal. Las fuentes de nitratos en alimentos y aguas de bebida, y consecuentemente de nitritos, derivan (excluyendo su presencia natural como consecuencia del ciclo del nitrógeno) del empleo de fertilizantes nitrogenados, excretas de animales agrícolas, descargas de desechos municipales e industriales, y el uso como aditivos alimentarios (conservas de pescado y carne); los nitritos como tóxicos derivados de nitratos se encuentran en vegetales (espinacas, zanahorias, aumentando durante el almacenamiento), tubérculos, carnes curadas, etc. La ingesta diaria estimada a través de la dieta de nitratos, nitritos y compuestos Nnitroso en varios países europeos se estima que varía entre los rangos de 31 – 185 mg/día, 0,7 – 8,7 mg/día y 36 – 140 µg/día, respectivamente (Food Research Institute, 1996), constituyendo los vegetales la principal fuente de nitratos (85%). Los riesgos más importantes derivados de la ingesta de nitratos y nitritos son dos: Producción de metahemoglobinemia, que afecta principalmente a los niños, aunque también existen otros grupos de población de riesgo (embarazadas, personas con acidez gástrica disminuída, con déficit de glucosa-6-P-deshidrogenasa, etc.) Formación de compuestos N-nitroso en adultos, agentes teratógenos, mutágenos y probables carcinógenos, altamente peligrosos para la salud humana. Estos riesgos tóxicos de nitratos/nitritos han sido motivo de amplia discusión, por los altos niveles de nitratos en las aguas de bebida en algunas poblaciones (nitratos procedentes de fertilizantes nitrogenados, etc.). Por ello queremos recordar cuáles son los factores involucrados en la susceptibilidad a los nitratos/nitritos en la población infantil: Acidez gástrica disminuída, que favorece la proliferación de microorganismos reductores de nitratos a nitritos antes de su total absorción La ingesta de agua en niños, según su peso, es casi 10 veces superior a la de los adultos por unidad de peso corporal Hemoglobina fetal (60-80% en recién nacidos) se oxida más fácilmente a metahemoglobina 173 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Desarrollo incompleto del sistema NADH-metahemoglobina reductasa en recién nacidos y pequeños, que salvo casos raros de deficiencia enzimática hereditaria, parece desaparecer al cabo de los 3-4 meses de vida. La OMS recomienda que las preparaciones de leche en polvo para lactantes se reconstituyan con agua con bajas concentraciones de nitratos; el consumo de verduras con bajo contenido en nitratos y no añadir nitratos/nitritos como conservadores a los alimentos para bebés. Aunque los nitritos y nitratos no son directamente carcinógenos, pueden reaccicnar con otros componentes de la dieta y formar mutágenos y carcinógenos. El consumo por ejemplo de pescado escabechado y salado en el norte de Japón está asociado con una incidencia aumentada de cáncer de estómago, y aunque se ha asumido que está causado por un compuesto N-nitroso formado en el alimento, también se ha detectado un nuevo compuesto, el ácido 2-cloro-4metiltiobutanoico, potente mutágeno (Food Research Insittute, 1996). Respecto al riesgo por formación de compuestos N-nitroso, los más significativos en Toxicología Alimentaria son dialquilnitrosaminas (DMN,DEN), de estructura cíclica (N-nitroso piperidina, N-nitroso pirrolidina) y acilalquilnitrosaminas o nitrosamidas (nitrosoguanidina). Los compuestos N-nitroso pueden clasificarse en dos tipos: las nitrosaminas que son derivados de aminas secundarias, y las nitrosamidas que son Nnitroso derivados de ureas sustituídas, carbamatos, guanidinas y compuestos similares (Kotsonis y col, 1996). Recordemos que los requerimientos fundamentales para su formación son nitrógeno amino secundario o terciario y ácido nitroso, y que aunque el pH óptimo de nitrosación de aminas es 3,37, pero puede ser catalizada por varios aniones a pH=2 (cloruro, bromuro, sulfocianuro), o por formaldehido a pH alcalino y neutro a diferentes temperaturas, incluso la de fritura. Se observa actividad catalítica con formaldehido (por formación de ión iminio) a pH neutro, lo cual es relevante para la formación significativa de nitrosaminas a este pH en los alimentos. Las condiciones sucesivas de pH y presencia de bacterias en el tracto gastrointestinal humano, desde la boca al recto, conducen a la formación de compuestos N-nitroso, lo cual se ha demostrado in vitro (con aminas secundarias y jugo gástrico humano) e in vivo (excreción de nitrosoprolina en orina por ingesta de prolina y verduras con elevado contenido en nitratos). Los aspectos más significativos de los compuestos N-nitroso son 1) Sus precursores están ampliamente distribuídos en los alimentos. Así: las aminas secundarias están presentes en muy diferentes alimentos, pescados, huevos, quesos, carnes. son precursores inocuos y naturales en los alimentos, como aminoácidos, prolina, arginina, lisina, lecitina, colina, creatinina 174 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ los alcaloides presentes en especias, cuyas mezclas se utilizan para curar carnes, como piperidina en la pimienta negra. otros precursores aparecen en los alimentos como contaminantes. Es el caso de plaguicidas (ziram, atrazina, simazina), aditivos, medicamentos, etc. Este proceso se incrementa con el almacenamiento, incluso a bajas temperaturas. La refrigeración no parece impedir la formación de nitritos, que sólo es inhibida por la congelación. Otros precursores se forman en el cocinado: como las pirrolizidinas y piperidinas presentes en el olor de la carne asada, o por descarboxilación de la prolina a pirrolidina a alta temperatura (hay evidencias de formacion de NPY durante la fritura por descarboxilación de N-nitrosoprolina), o como las sustancias formadas en el malteado de la cebada destinada a fabricar cerveza o wisky. La formación de nitrosaminas no es inhibida por la salazón, y se incrementa con la temperatura de cocinado en la carne, bacon, etc,. Parece que el calentamiento con microondas srcina menos proporción de nitrosaminas. En general, los niveles de nitrosaminas tiende a incrementar con la temperatura de cocinado. Y la actividad microbiana conduce a la formación de nitrosaminas por a)reducción de nitratos a nitritos y b) catalizando la reacción de nitrosación a pH a los que la reacción química es baja y c) algunas de las aminas precursoras se generan por actividad microbiana (prolina a pirrolidina). Recordemos como posibles precursores de compuestos N-nitroso en alimentos los derivados de glucosilaminas. 2) Se ha demostrado su formación en el hombre y se puede controlar la excreción urinaria de algunos compuestos N-nitroso formados, y ver cómo distintos factores de la dieta afectan a su formación. Así, Bellander y col. (1988) estudian la excreción urinaria de N-mononitroso piperazina (formada in vivo en estómago humano) y cómo se puede afectar por consumo de alimentos ricos en nitratos (espinacas) y en qué extensión los cítricos y vegetales abundantes en ácido ascórbico reducen la reacción de N-nitrosación. Así mismo, Stich y col. (1984) estudian el efecto de factores dietéticos, café, té, carnes curadas, sobre los niveles de nitrosoprolina en orina humana, e incluso ven la contribución relativa de compuestos N-nitroso ya preformados. Las reacciones de nitrosación puden inhibirse por neutralización del nitrito con vitamina C, vitamina E, y antioxidantes como BHT, BHA, ácido gálico, y algunos aminoácidos o proteínas (Kotsonis y col, 1996). 3) La mayoría de los compuestos N-nitroso de interés en Toxicología Alimentaria son probables ó posibles carcinógenos humanos. En animales de experimentación son potentes carcinógenos, en todas las especies ensayadas, y tienen amplia organotropicidad, según donde se biotransforman para dar radicales libres alquilantes. En los estudios epidemiológicos se ha sugerido su intervención y en especial, su formación in vivo, en el desarrollo del cáncer nasofaríngeo, esofágico y gástrico. 175 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Por todo ello, la exposición a compuestos N-nitroso y sus precursores debe mantenerse en el nivel más reducido posible, siguiendo las recomendaciones de la OMS. En resumen, existe un riesgo potencial con estos alimentos, que no parece ser grande cuando son frescos y sometidos a operaciones normales, pero que es mayor con prácticas inapropiadas causadas por desconocimiento o despreocupación. BIBLIOGRAFIA - - Camean AM, Repetto M. 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Dentro de los ellos, los triacilgliceroles o triglicéridos son los principales compuestos de reserva y constituyen hasta el 99% de los lípidos de srcen vegetal o animal. Los aceites y grasas han formado parte de la dieta humana desde la prehistoria. El hombre al ser omnívoro, toma en su dieta tanto grasas procedentes de tejidos animales como vegetales En ambos casos, la grasa puede formar parte de tejidos estructurales o de tejidos de reserva. Los alimentos pueden contener los dos tipos de grasas: grasas “visibles” que forman parte del tejido de reserva y grasas “ocultas” que forman parte de las membranas celulares de los tejidos. Como parte de los alimentos, los lípidos se consumen o bien separados de la fuente animal o vegetal srcinal, por ejemplo, mantequilla, sebo, aceites para ensaladas, o como componentes fundamentales de alimentos básicos tales como la leche, el queso o la carne. Sin embargo, a pesar de las diferencias de srcen, todos contienen en los triglicéridos cantidades significativas de ácidos grasos (fundamentalmente palmítico, esteárico, oleico y linoleico), cuyas cantidades relativas influyen en sus propiedades fisicas y químicas. Los lípidos son componentes fundamentales de la dieta, y cumplen numerosas y variadas funciones en el organismo. Por un parte tienen un papel estructural ya que participan en la formación de determinados órganos y en general forman parte de todas las biomembranas. Tienen asimismo un papel funcional como vehículo de sustancias liposolubles (ácidos grasos esenciales, vitaminas liposolubles, esteroides precursores de hormonas, etc.,), y como reguladores del transporte y permeabilidad de las membranas. En la siguiente tabla se recogen algunos ácidos grasos saturados e insaturados que forman parte de los alimentos: 178 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ NOMBRE SISTEMÁTICO ÁCIDO NOMBRE COMÚN PROCEDENCIA 4:0 Butanoico Butírico Leche de rumiantes 6:0 Hexanoico Caproico Grasa de leche, coco, palmáceas 8:0 Octanoico Caprílico Coco, mantequilla, palma 10:0 Decanoico Cáprico Coco, mantequilla, palma 12:0 Dodecanoico Láurico Palma, coco, babassú 14:0 Tetradecanoico Mirístico Palma, coco, mantequilla 16:0 Hexadecanoico Palmítico Palma, Sebo. 17:0 Heptadecanoico Margárico Trazas en muchas grasas 18:0 Octadecanoico Esteárico Aceites vegetales, sebo, 20:0 Eicosanoico Araquídico Aceites vegetales 22:0 Docosanoico Behénico Leguminosas 16:1 cis-9-hexadecenoico Palmitoleico Mantequilla, tocino, oliva, 18:1 cis-9-octadecenoico Oleico coco Generalvegetales. Sebo 18:1 trans-9-octadecenoico Elaídico Grasa de rumiantes 20:1 cis-9-eicosenoico Gadoleico Aceite de arenque 22:1 cis-13-docosenoico Erúcico Semillas de crucíferas 18:2 cis-9- algodón, soja. Aceites tiburón cis-12- Linoleico General. Soja, sebo. cis-15- Linolénico Linaza y octadecadienoico 18:3 cis-9- cis-12octadecatrienoico 20:4 cis -5-cis-8-cis-11-cis-14eicosatetraenoico Araquidónico Aceite de sardina Su papel fundamental es que son la principal fuente energética del organismo (9 kcal/g), constituyendo un tipo de energía de utilización lenta, de forma que los organismos acumulan determinadas cantidades de grasa en tejidos especiales de reserva para utilizarla lentamente cuando sea necesario. Además su presencia en los alimentos 179 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ aumenta la palatabilidad de los mismos, siendo en muchos casos precursores reponsables de su aroma y flavor. Es esencial para la salud ingerir cantidades adecuadas de grasas alimentarias. Además de cubrir las necesidades energéticas, su consumo debe ser suficiente para satisfacer las necesidades de ácidos grasos esenciales y vitaminas liposolubles. El consumo mínimo necesario par mantener un estado de buena salud varía tanto a lo largo de la vida de una persona como entreel diferentes Es especialmente importante el consumode adecuado durante embarazo individuos. y la lactancia y también para superar problemas desnutrición proteica y energética. La FAO aconseja hacer una serie de recomendaciones a la población en relación con los rangos deseables del consumo de grasas y éstos varían según las condiciones reinantes, especialmente los patrones de alimentación y el predominio de enfermedades no transmisibles relacionadas con ellas (FAO, 1997). A pesar de esto en los últimos años ha habido un aumento en la producción y consumo mundial de aceites y grasas. Entre 1960 y 1990 la producción mundial aumentó de 29,14 a 80,43 millones de toneladas. Estando previsto que para principios de este siglo la producción estuviese en unos 106 millones de toneladas (Abdullah et al., 1993). El consumo de aceites y grasas sigue aumentando a pesar de las recomendaciones en el sentido de disminuir el porcentaje de grasa de la dieta para reducir la incidencia de las enfermedades cardiovasculares, asociadas con un elevado consumo de grasas y, en particular, de grasas saturadas de srcen animal Sin embargo, durante el mismo periodo destaca una disminución muy significativa de la producción de grasas de srcen animal como manteca y mantequilla en beneficio de los aceites vegetales mono y poliinsaturados de mayor valor nutricional. En el momento actual, más de la mitad de la producción total de aceites y grasas se centra en aceites vegetales (soja, palma, colza y girasol) que se comercializan después de ser sometidos al proceso de refinación y que deben ser conservados en condiciones que permitan mantener su calidad y valor nutricional hasta el momento de su consumo. La importancia nutricional de aceites y grasas y su elevado consumo requiere un buen conocimiento de la composición de los mismos y de los diversos cambios que pueden experimentar en su composición, tanto en condiciones naturales como durante el procesado de los alimentos, debido a que en algunos casos pueden producirse efectos tóxicos asociados a ellos. COMPOSICIÓN Las grasas de los alimentos incluyen todos los lípidos de los tejidos vegetales y animales que se ingieren como alimentos. Los aceites (líquidos) y grasas (sólidas) más frecuentes están constituidos fundamentalmente por triglicéridos o triacilgliceroles, llevando además los alimentos grasos cantidades menores de otros lípidos tales como fosfolípidos y glicolípidos. Todos los aceites y grasas (Karleskind y Wolff, 1996), están 180 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ constituidos por un elevado número de compuestos, tratándose por lo tanto de matrices complejas. Los triacilgliceroles están constituidos por ácidos grasos esterificados en las tres posiciones de la molécula de glicerol. Diferentes tipos de ácidos grasos, tanto saturados (SFA) como monoinsaturados (MUFA) o poliinsaturados (PUFA), pueden encontrarse esterificando estas posiciones. De hecho, existe cierta especificidad en la composición de ácidos y triacilgliceroles de losdedistintos variedades, de aceites grasas. Porgrasos otra parte, cualquier alteración una grasatipos, (bienopor ser mezclada con otrasy o por una manipulación industrial que favorezca la isomerización de los dobles enlaces y la transesterificación de triacilgliceroles) afecta a su composición. Los ácidos grasos insaturados suelen presentan de forma natural la configuración geométrica cis, pudiendo adoptar la forma trans como resultado de ciertas manipulaciones a las que se someten las grasas y aceites (León-Camacho 1997). Otros componentes que forman parte de los aceites y grasas son: Glicéridos parciales, fundamentalmente diacilgliceroles, que pueden ser de estructura 1,2-diacilo o 1,3-diacilo dependiendo de que se trate de intermediatos en la síntesis de triacilgliceroles o que se sean productos de la hidrólisis de los triacilgliceroles respectivamente (Pérez-Camino et al. 1996) Ésteres de ácidos grasos con alcoholes grasos saturados de cadena lineal que se conocenÉsteres como de ceras. esteroles y alcoholes terpénicos Ácidos grasos libres. Todos los componentes mencionados previamente forman parte de lo que se conoce como fracción saponificable de una grasa. En el caso de la fracción insaponificable normalmente es la fracción minoritaria Todas las grasas contienen materia insaponificable en cantidades variables. La variación es generalmente del 1-2%, aunque el porcentaje puede alcanzar hasta el 99% en el aceite de hígado de tiburón. Debido a que la composición de la fracción insaponificable de las sustancias grasas puede ser muy variada, se usa a menudo en estudios de caracterización y autentificación de aceites y grasas (Aparicio et al., 1994). Esta fracción engloba un elevado número de sustancias de diferente naturaleza y estructura química y puede ser considerada como una huella dactilar del aceite o grasa. Los principales de esta fracción, por orden creciente de polaridad, son los siguientes (Morales y León-Camacho, 2000) : Hidrocarburos, dentro de los cuales en muchos casos el mayoritario es el escualeno, están presentes también, a menor nivel, hidrocarburos saturados de cadena lineal (parafinas), existen otros hidrocarburos de estructura terpénica; pueden existir también hidrocarburos de estructura esteroidea, artefactos formados por deshidratación de determinados esteroles en la refinación y en ciertas manipulaciones a que son sometidos los aceites. Vitaminas como la E, A y D. 181 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Alcoholes con estructura triterpénica: taraxerol, dammaradienol, -amirina, butirospermol, 24-metilen-dihidrolanosterol, cicloartenol, 24-metilen-cicloartanol, etc. Alcoholes lineales saturados. 4,4-metil-esteroles: citrostadienol. obtusifoliol, gramisterol, cicloeucalenol, 24-etilofenol, Esteroles, el principal el colesterol cuando se trata de alimentos de srcen -sitosterol, campesterol o estigmasterol cuando son de srcen vegetal. animal y elsiendo Dialcoholes terpénicos, como el eritrodiol y el uvaol, compuestos muy característicos del aceite de oliva. Ácidos y aldehídos terpénicos. Compuestos fenólicos y flavonoides Pigmentos, sobre todo clorofilas y carotenos. Compuestos volátiles que son responsables del aroma de aceites y grasas Esta complejidad en su composición hace que haya diferente tipo de compuestos susceptibles de ser srcen de algún tipo de efecto tóxico y que esta toxicidad se pueda deber a componentes naturales de la grasa o a compuestos que aparezcan debido a alguna manipulación de los mismos. ASPECTOS NUTRICIONALES Los aceites y grasas juegan un variado e importante papel en la nutrición humana, de aquí que en el año 1993, invitados por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y por la Organización Mundial de la Salud (OMS) se reuniera un grupo internacional de expertos en diferentes áreas relacionadas con los aceites y grasas para elaborar un informe con los datos de que se disponía hasta ese momento. Esta “Consulta FAO/OMS de expertos sobre las grasas y aceites en la nutrición humana” elaboró una serie de recomendaciones sobre el papel de las grasas y aceites en la alimentación (FAO, 1997). Existe una gran variedad de contribuciones nutricionales de los lípidos en los alimentos, entre ellas caben destacar (Gurr, 2000): es nutritivo alimento: flavor, aroma y textura: sóloAceptabilidad en tanto que esdel bueno para comerlo, y la presencia de El la alimento grasa esencialmente contribuye a la palatabilidad y aceptabilidad del mismo. El papel de los lípidos en la reserva y suministro de energía metabólica: El valor de la energía de los triacilgliceroles en el cuerpo es de unos 38 kJ (9 kcal) por gramo, comparado con los 17 kJ de las proteínas y los 16 kJ de los carbohidratos. Como depósito de combustible, los triacilgliceroles tienen la ventaja de que pueden almacenarse en forma anhidra representando más energía por cantidad de masa que 182 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ en el caso de polisacaridos complejos, tales como alimentos con féculas y cuerpos glicógenos, que están altamente hidratados. Suministro de lípidos estructurales: Debido a que los ácidos grasos son componentes mayoritarios de las membranas biológicas y las membranas biológicas son los componentes vitales de todas las células, podría parecer evidente, que el suministro dietético de todo tipo de ácidos grasos es importante. Esto es cierto para los ácidos grasos esenciales debido a que no pueden ser fabricados por el organismo. Universalmente parece haber sido asumido que el suministro de ácidos grasos saturados y mono-insaturados no es absolutamente necesario. Algunos autores, sin embargo, indican que además de los ácidos grasos esenciales clásicos podría haber otro tipo de ácidos grasos esenciales cuya carencia no se haya puesto nunca de manifiesto debido a la dificultad de encontrar dietas que no los contengan. Provisión de ácidos grasos esenciales:Juegan un papel en la estabilización de las membranas biológicas mediante la creación de propiedades físicas que son óptimas para el transporte de sustancias a través de las membranas y para las reacciones bioquímicas que se desarrollan en ellas. El segundo papel principal de los ácidos grasos esenciales está relacionado con su conversión metabólica en compuestos oxigenados, los eicosanoides, los cuales realizan un amplio abanico de actividades fisiológicas. Hay dos rutas metabólicas básicas, una regulada por un enzima llamado ciclooxigenasa que produce prostaglandinas, tromboxanos, y prostaciclinas y la otra por un enzima llamado lipoxigenasa que produce leucotrienos. Papeles específicos de los lípidos menores: Los fosfolípidos como moléculas intactas generalmente no han sido consideradas como esenciales en la dieta debido a que son sintetizadas por el organismo. Los fosfolípidos de la carne son valiosos suministradores de ácido araquidónico. Los glicolípidos representan una muy pequeña parte de los lípidos de la dieta pero sin embargo, son importantes suministradores de ácido -linolénico. Las grasas de la dieta actúan como portadoras de vitaminas liposolubles y carotenoides. La Vitamina A es necesaria para la visión y para el mantenimiento de la diferenciación celular. Los carotenoides tienen propiedades antioxidantes. En el hígado y en los riñones, la vitamina D se convierte en derivados hidroxilados que actúan como hormonas, principalmente en la regulación del metabolismo del calcio. La actividad vitamínica E es compartida por la familia de los tocoferoles, el más activo de los cuales es el -tocoferol. Este compuesto está presente en las bicapas lipídicas de las membranas biológicas, y uno de sus papeles principales es el de proteger a los ácidos grasos poliinsaturados que forman parte de las membranas de la peroxidación (Garow y James, 1993). GRASAS DE LA DIETA, SALUD Y ENFERMEDAD Además de las importantes funciones que juegan los lípidos desde el punto de vista nutricional existe una relación clara entre la ingesta lipídica y determinados 183 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ estados patológicos (FAO, 1997;Gurr, 2000) que se repasan de forma breve a continuación: Almacenamiento lipídico: la obesidad: Cuando la disponibilidad regular de alimentos era incierta, los depósitos grasos en el tejido adiposo eran una ventaja debido a que suministraban una fuente de energía metabólica en tiempos de escasez. Cuando aumenta la prosperidad, el valor del tejido adiposo disminuye, y el exceso de abundancia puede pasarcomo a constituir problema. Una cierta es indudablemente beneficiosa una capaun protectora. Además, ahora cantidad se sabe que el tejido adiposo segrega hormonas esteroideas. El aumento en la cantidad de tejido adiposo más allá de estos modestos requisitos se asocia, estadísticamente, con expectativas de vida reducida, aumento susceptible de la diabetes, enfermedades cardiovasculares, algunos tipos de cáncer, y muchos otros aspectos de una salud pobre. Enfermedad cardiovascular: La enfermedad cardiovascular implica cambios graduales en los vasos sanguíneos que producen la restricción u obstrucción del flujo sanguíneo a los órganos o a los tejidos. Hay que identificar dos etapas distintas. La primera etapa es la arteriosclerosis, en la cual las arterias se vuelven mas gruesas y pierden elasticidad, debido a la acumulación de depósitos ricos en lípidos en el revestimiento interior de los vasos. El segundo estado es la trombosis, en la cual la arteria se bloquea como resultado de la formación de agregados de plaquetas y fibrina. Entre estos dos procesos tienen lugar complejas interacciones. Cuando las venas afectadas son las arterias coronarias, se reduce la sangre que llega al corazón y podría producirse un ataque al corazón, también pueden verse afectados otros órganos, tales como el cerebro. La enfermedad cardiovascular puede afectar también a los vasos sanguíneos periféricos. Las recomendaciones dietéticas diseñadas para reducir el riesgo del desarrollo de enfermedad cardiovascular están basadas en trabajos que comenzaron en los años 50 y continúan aún.: Consisten en reducir la grasa total y la ingesta de ácidos grasos saturados y reemplazar algunos ácidos grasos saturados por poliinsaturados. De forma general estos cambios dietéticos reducen la concentración de colesterol en sangre. Recientes estudios revelan enormes diferencias entre las respuestas de distintos individuos a los cambios en la grasa de la dieta (Howell et al. 1997). Intolerancia a la Glucosa y La Diabetes: Las concentraciones de glucosa en sangre se mantienen normalmente dentro de un rango debido a la acción de la insulina, la hormona que estimula la utilización de glucosa por los tejidos. La intolerancia a la glucosa resulta de la incapacidad para regular la glucosa en sangre, con el resultado de que las concentraciones de glucosa tienden a ser demasiado altas. Se llama diabetes mellitus al estado en que la regulación de glucosa en sangre se altera hasta el punto de que aparecen síntomas clínicos. Hay dos tipos principales, la diabetes insulino-dependiente, que se srcina por un fallo en la producción de insulina y la diabetes no-insulino-dependiente, en la cual se produce insulina pero los tejidos son resistentes a ella y tienen alterada su capacidad para hacer uso de la 184 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ insulina disponible. Esto resulta en una mayor producción de insulina por parte del páncreas en un intento de salvar este obstáculo, y en el desarrollo de hiperinsulinemia. Esta condición está asociada con la obesidad, altas concentraciones de triacilgliceroles como VLDLs, hipertensión, y un incremento a la tendencia a desarrollar arteriosclerosis. Mientras que antes la diabetes se consideraba como una enfermedad del metabolismo de los carbohidratos, actualmente se sabe que un metabolismo graso defectuoso es igualmente importante. La principal ha sido un cambio radical en el tipo denodietas la diabetes. implicación Las dietaspráctica extremadamente bajas en carbohidratos son para tan aconsejadas como lo fueron, aunque se enfatiza que cualquier aumento en el contenido de carbohidratos debería contener altas proporciones de carbohidratos complejos (almidón) y polisacáridos no digeribles (fibra dietética). Las principales medidas son reducir la ingesta de energía total para evitar la obesidad y aumentar las proporciones de ácidos grasos poli-insaturados para controlar la hiperlipoproteinemia. Además de los casos citados hay estudios (FAO, 1997; Gurr, 2000) que relacionan la presencia de determinados tipos de grasa en la dieta con otras enfermedades tales como el cáncer, enfermedades inflamatorias y alergias (Okuyama, et al., 1996) y desordenes del comportamiento (Hibbeln y Salem, 1995). Los resultados, en la mayoría de los casos no son del todo concluyentes, y se continúa trabajando en ellos. ASPECTOS TOXICOLÓGICOS Desde un punto de vista toxicológico se pueden considerar dos orígenes diferentes en la producción de efectos adversos por parte de los alimentos grasos: - La presencia en el alimento de componentes mayoritarios o minoritarios que sean susceptibles de srcinar efectos tóxicos. - La aparición de compuestos tóxicos debido o bien a una alteración de los componentes naturales del alimento o bien a una contaminación exógena. En general los lípidos no suelen producir efectos agudos o inmediatos, sino que los efectos suelen aparecer tras una ingestión continuada de aceites y grasas. Existen aceites y grasas naturales que pueden presentar una alta toxicidad y, como es lógico, éstos no se consumen. Los principales factores que pueden inducir toxicidad en las grasas se encuentran recogidos en el siguiente esquema: 185 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Toxi cidad produc ida Por Componentes M ayori tari os Dentro del grupo de componentes mayoritarios se han detectado casos de toxicidad producida por determinados ácidos grasos que, como ya se ha mencionado, constituyen los componentes mayoritarios de las grasas y aceites formando parte de los triglicéridos. Entre ellos como ejemplos cabe destacar (Ruiz Gutiérrez, 1985): Ácido erúcico (cis-13-docosenoico ) y 11-eicosenoico. El ácido erúcico se encuentra en grandes cantidades en aceites obtenidos de especies de crucíferas (colza y mostaza). En el caso del aceite de colza el ácido erúcico constituye entre el 20 y 55% de sus ácidos grasos que también contienen un 10% de 11-eicosenoico. Estos ácidos no se encuentran en cantidades apreciables en otros aceites. La administración de grandes cantidades de aceite de colza rico en ácido erúcico a animales de laboratorio srcina una disminución del ritmo de crecimiento, y alteraciones de diversos órganos tales como hígado, riñones, bazo y corazón, y afecta también a la reproducción pues disminuye el número de crías, su peso y vida media. Estos efectos tóxicos dieron lugar a la obtención por selección genética de variedades de colza con bajo contenido en ácido erúcico, algunas de las cuales (canola) se consumen en la actualidad. Ácidos ciclopropenoicos: Son característicos de las semillas de la familia de las malváceas, entre las que destaca el algodón en cuyo aceite representan del 1al 3% del total de sus ácidos grasos, y de las semillas de Sterculia foetida y. gutata en cuyo aceite constituyen el 70% de sus ácidos grasos. Los ácidos más importantes son el estercúlico y el malválico. Se han descrito efectos tóxicos en animales de experimentación relacionados con la ingestión de estos ácidos, tales como retraso sexual, retraso del crecimiento, aumento de peso del hígado y disminución del peso total. El mecanismo de toxicidad está relacionado con su incoporación a los lípidos de membrana que induce una inhibición del sistema estearoil-Co A desaturasa, al inhibir la desaturación del ácido esteárico a oleico. Ácido ricinoleico: Es un hidroxiácido que se encuentra en el aceite de ricino en un porcentaje muy alto (87-90%) y en el aceite de ergot en menor proporción 186 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ (40%). Posee propiedades purgantes y esto hace que el aceite de ricino no sea una fuente adecuada de aceite comestible. Toxi cidad producida por Componente s M enor es Los componentes menores se encuentran formando parte de la fracción insaponificable de los aceites y grasas y aunque ésta constituye una fracción minoritaria, tiene una gran importancia ya que muchos de sus componentes juegan un papel importante en el metabolismo y comunican a las grasas propiedades de interés. Existen casos en que algunos componentes menores pueden srcinar efectos adversos y son eliminados antes del consumo mediante diferentes procedimientos. Como ejemplos pueden citarse(Ruiz Gutiérrez, 1986): Gosipol: Es un pigmento coloreado, representante de una familia de al menos 15 pigmentos, que representan del 21 al 29 % del peso total de las glándulas de las semillas de algodón. Durante el procesado de las semillas pueden eliminarse totalmente tratándolas con cloroformo o éter etílico durante largo tiempo. En el caso de la obtención del aceite, se usa hexano como disolvente y durante un corto periodo de tiempo por lo que entre un 0,1 y un 0,75 % de los pigmentos pasan al aceite bruto, este porcentaje puede rebajarse posteriormente mediante purificación. Los efectos tóxicos son insuficiencia cardíaca, con hipertrofia del corazón, edema pulmonar y estasis circulatorio en el hígado y región abdominal, pudiendo producirse también lesiones hepáticas graves. Dihidroxisanguinarina: Es un alcaloide presente en semillas de papaveráceas. Algunos aceites de semillas de papaveráceas se han usado en la fabricación de pan y pasteles. En el aceite de argemon (Papaver argemon) la dihidroxisanguinarina constituye un 90% de sus alcaloides, produce edema ocular. Otros alcaloides presentes en la semilla elevan también la presión intraocular. Alteraci ón de Gr asas y Aceites Desde el punto de vista de la alteración las principales modificaciones en la composición de aceites y grasas se producen durante el almacenamiento y conservación de los alimentos. Pero hay otros sustancias no deseables que pueden producirse durante los diferentes procesos tecnológicos a que son sometidos los alimentos, bien a escala industrial o bien a escala doméstica. Procesos de este tipo son la refinación, la hidrogenación y la fritura. 187 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Los pincipales procesos que conducen a la alteración de los aceites y grasas alimentarios se recogen en el siguiente esquema: De ellos los más importantes son la rancidez hidrolítica, o lipólisis, y la rancidez oxidativa u oxidación. Aunque la rancidez hidrolítica, que se produce por la liberación de los ácidos grasos de los glicéridos, es extremadamente importante para determinar cómo sabe un producto, es improbable que tenga alguna importancia nutricional porque las grasas son hidrolizadas mediante enzimas en el intestino delgado antes de ser absorbidas. algunosoxidativa, casos, essinincluso deseable produzca rancidez hidrolítica. LaEnrancidez embargo, conduceque a la se formación de la compuestos tanto incomestibles como tóxicos, lo que es inaceptable desde el punto de vista nutricional (Sanders 1983). La alteración oxidativa que se produce como consecuencia de la ación del oxígeno atmosférico sobre las grasas (fundamentalmente las insaturadas) de forma espontánea (autoxidación) es la principal vía de modificación de aceites, grasas y alimentos lipídicos ya que se producen una serie de reacciones en cadena, que tienen lugar a través de radicales libres, dando lugar a una variada gama de nuevos compuestos que se diferencian tanto en sus pesos moleculares como en sus polaridades. Desde el punto de vista nutricional, la oxidación es la causa más importante de la pérdida de calidad del alimento, debido fundamentalmente a la formación de nuevos compuestos (principalmente compuestos oxidados y poliméricos) por modificación de los ácidos grasos insaturados constituyentes de los lípidos y a las múltiples posibilidades de interacción de los lípidos oxidados con las proteínas, a la oxidación paralela de vitaminas con actividad antioxidante, etc., que 188 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ disminuyen sensiblemente su valor nutritivo, incluso en alimentos de bajo contenido graso . Por otra parte, desde el punto de vista biológico, la oxidación de lípidos se traduce en daños a membranas, hormonas y vitaminas, que son componentes vitales para la actividad celular. Otro aspecto al que afecta este tipo de alteración es a la calidad sensorial, la oxidación tiene como consecuencia la formación de componentes volátiles que determinan la aparición de características organolépticas indeseables, que disminuyen la aceptación de los alimentos (Morales te al., 1997), entre las cuales la más conocida es la rancidez. Por último, desde el punto de vista económico, el control de la oxidación es de gran interés para la industria alimentaria, necesitada de aceites y grasas de estabilidad elevada que garanticen periodos de comercialización superiores a un año y resistan las condiciones drásticas de los principales procesos de preparación de alimentos que, como la fritura y el horneado, tienen lugar a temperatura elevada. Cuando los lípidos se oxidan forman hidroperóxidos, que son susceptibles de sufrir una oxidación posterior o una descomposición en productos secundarios de la reacción, tales como aldehídos, cetonas, ácidos y alcoholes. En muchos casos, estos compuestos afectan negativamente al flavor, aroma, sabor, valor nutricional y calidad sensorial global del alimento (Vercellotti, St. Angelo y Spanier 1992). Existen muchos sistemas catalíticos que pueden acelerar la oxidación de los lípidos, entere ellos se pueden destacar la luz, la temperatura, la presencia de enzimas, los metales, las metaloproteínas, los pigmentos y los microorganismos. La mayor parte de estas reacciones necesitan de 189 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ algún tipo de radical libre y/o especie oxigenada. La oxidación se puede producir tanto en la oscuridad (autooxidación) como en presencia de luz (fotooxidación). Las principales variables que afectan a la oxidación de las grasas se pueden dividir en dos grupos, las relacionadas con la propia constitución de la grasa y las relacionadas con las condiciones de almacenamiento: Durante las últimas décadas, se han escrito muchas revisiones detalladas sobre el mecanismo y cinética del proceso de oxidación de los lípidos (Labuza, 1971; Frankel, 1985a; Frankel, 1985b; Pokorny, 1987; Frankel, 1989; Kochhar, 1993) La autoxidación es el mecanismo principal de oxidación de los lípidos de los alimentos y es un proceso autocatalítico de reacciones en cadena, que transcurre a través de la formación de radicales libres. En estas reacciones, están involucrados muchos radicales libres y/o especies oxigenadas, tales como el oxigeno singulete. Los principales substratos de estas reacciones son los ácidos grasos insaturados y el oxígeno. El mecanismo consta de cuatro fases: iniciación, propagación, ramificación y terminación. Existen muchos sistemas catalíticos que estimulan la oxidación de los lípidos; estos son luz, temperatura, enzimas, metales, metaloproteínas, pigmentos y microorganismos. En la etapa de iniciación, los radicales se forman directamente a partir de los componentes lipídicos. Los iniciadores que están involucrados en esta etapa son la temperatura, la luz y otros radicales o metales. En esta fase (1) se produce la abstracción de un hidrógeno H. de un grupo metileno adyacente al doble enlace de una molécula insaturada RH, por exposición a energía luminosa, calorífica o catálisis metálica. Es la reacción menos conocida de todo el proceso. 190 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ En la etapa de propagación el radical formado R reacciona con el oxígeno atmosférico para formar un radical peroxilo ROO. y posterior reacción de éstos con nuevas moléculas insaturadas para srcinar hidroperóxidos ROOH y nuevos radicales libres R que repiten la secuencia de reacciones con otra molécula insaturada. Los radicales alílicos se forman un orden de magnitud más lentamente que los bialílicos por la mayor estabilización por resonancia de estos últimos. La reacción limitante de esta fase es la (3) que depende de la fuerza del enlace C-H, siendo más lábil en la posición alílica. Simultáneamente, se produce la ramificación que consiste en la descomposición de hidroperóxidos incrementando la concentración de radicales libres. La descomposición bimolecular (5) es más probable pues requiere menor energía de activación. Esto causa que el proceso de oxidación llegue a ser autoinducido, y que tenga lugar autocatálisis. La susceptibilidad de los ácidos grasos insaturados a la oxidación depende de su facilidad en donar un átomo de hidrógeno. Los hidroperóxidos formados no son estables y se descomponen para producir un conjunto de productos no volátiles y volátiles. Entre estos productos están también radicales, que pueden estimular el proceso de oxidación Está demostrado que los productos volátiles y no volátiles formados son inestables y pueden ser oxidados y/o descomponerse para producir un amplio grupo de nuevos productos. La terminación es la eliminación de radicales del sistema (peroxilo, alcoxilo, acilo, hidroxilo e hidrógeno) para formar compuestos estables. La interacción de dos radicales peroxilo (6) es la más importante de las reacciones de terminación porque predomina a presiones parciales de oxígeno normales. Durante esta etapa de finalización, los radicales reaccionan entre si y forman productos no radicales. Cualquier reacción que evite la propagación de la peroxidación o elimine los radicales libres del sistema juega 191 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ un papel clave en el mecanismo de terminación. Antioxidantes de rotura de cadena como los compuestos fenólicos, tocoferoles, galato de propilo, etc reaccionan con los radicales lipídicos para formar radicales no reactivos que detienen la cadena de propagación. La proporción relativa de oxidación, basada en la formación de peróxidos, del oleato:linoleato:linolenato es del orden de 1:12:25. Se ha observado que la descomposición hidroperóxidos relacionada con el númeromás de rápido dobles que enlaces del ácido graso. de Loslos hidroperóxidos delestá linolenato se descomponen los del linoleato y el oleato, y pueden propagar la oxidación de otros ácidos grasos. En la autooxidación se forman tanto productos primarios como secundarios dentro de estos productos se encuentran: Pr oductos pri mar ios de oxi dación Los hidroperóxidos son los productos primarios de oxidación que se forman a partir de los ácidos grasos insaturados. La formación de diferentes isómeros de hidroperóxidos depende del número de dobles enlaces y del mecanismo de oxidación. Se pueden formar tanto por reacciones de propagación como de terminación. Son compuestos inestables, y se descomponen fácilmente para formar productos secundarios de oxidación, en condiciones de temperaturas bajas y moderadas constituyen una fracción muy importante de los compuestos de oxidación. Se ha descubierto que la fotooxidación es la forma más eficiente de oxidación, especialmente para el ácido linolénico donde se forma el mayor número de isómeros. Durante la descomposición de los hidroperóxidos es cuando se forman los diferentes compuestos químicos específicos del flavor desagradable, y es en ese momento cuando se produce el desarrollo del flavor rancio (Morales et al., 1997; Przybylski y Eskin 1995). Pr oductos secun dar ios de oxi dación Se forman a partir de los hidroperóxidos a través de distintos tipos de reacciones, y se pueden agrupar en tres tipos, según el rango de peso molecular de los compuestos que se obtienen: a) Compuestos de peso molecular menor que los lípidos no oxidados, srcinados por reacciones de descomposición, es la vía principal de formación de compuestos volátiles. b) Compuestos de peso molecular parecido al de los lípidos no oxidados, se diferencian de éstos por la presencia en la molécula de un grupo oxigenado, que se srcina por transformación del grupo hidroperóxido. c) Compuestos diméricos y poliméricos de peso molecular muy superior al de los lípidos no oxidados, se srcinan por reacciones de condensación. 192 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ a) Compuestos volátiles La descomposición de los productos primarios de oxidación (hidroperóxidos) produce productos secundarios de oxidación volátiles que dan lugar a un flavor desagradable de aceites.y grasas. Estos compuestos son solo una pequeña parte de del total de los productos de oxidación pero tienen una gran importancia desde el punto de vista sensorial (Morales et al., 1997). La descomposición ocurre a través de la rotura del grupo hidroperóxido, se srcinan fundamentalmente a partir del radical alcoxilo por escisión homolítica a ambos lados del citado radical, que produce un aldehido estable (Kochhar , 1993). Se han examinado varias rutas de reacción para el desarrollo de estos productos volátiles (Frankel 1985a; Kochar 1993). La predominancia de una ruta particular depende del estado de oxidación del aceite, así como de otros factores como la presión del oxígeno, la temperatura y la presencia de pro-oxidantes y antioxidantes. Los principales productos de descomposición incluyen aldehidos, cetonas, alcoholes, ácidos, hidrocarburos, lactonas, furanos y ésteres. La formación de productos volátiles de oxidación en aceites comestibles es de gran interés para la industria de este tipo de aceites ya que el desarrollo de flavores y olores indeseables reducen el tiempo de vida útil de estos productos, o los convierte en no aptos para el consumo humano. b) Monómeros oxidados Los compuestos monómeros oxidados son productos estables de oxidación secundaria, que contienen funciones epoxi, hidroxi y ceto principalmente (Capella, 1989). Constituyen, junto a los hidroperóxidos (compuestos monoméricos de oxidación primaria), el grupo mayoritario srcinado por degradación oxidativa a temperatura ambiente o moderada. Esta fracción presenta una gran complejidad de tal forma que incluso a partir de sistemas modelo con un único doble enlace se obtienen compuestos monofuncionales y bifuncionales que pueden mantener o no el doble enlace de la molécula. La complejidad aumenta con el número de dobles enlaces y sobre todo en el caso de los triglicéridos donde pueden existir combinaciones de restos acilo oxidados y no oxidados (Frankel, 1985b). c) Dímeros y Polímeros La dimerización constituye el primer paso de la polimerización, transcurre principalmente mediante cuatro reacciones de terminación y da lugar a dímeros no polares o dímeros puente C-C, y a dímeros oxidados de mayor polaridad, tales como los dímeros puente éter (C- O-C) y los dímeros puente peróxido (C-O-O-C). 193 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Si en otros puntos de la molécula existen hidrógenos activos, puede continuar la reacción de polimerización, produciéndose una mezcla de compuestos de muy diferente polaridad y peso molecular. Además, en el caso particular de los triglicéridos, estas reacciones pueden ocurrir entre grupos acilo de una misma molécula o de dos moléculas distintas, lo que daría lugar a dímeros intra e intermo1eculares, que tendrían pesos moleculares muy diferentes (Dobarganes y Márquez-Ruiz, 1996). La influencia de la temperatura en la producción de compuestos de oxidación es grande. En general, al aumentar la temperatura, se aceleran todas las reacciones implicadas en el desarrollo de la oxidación, por lo que la cantidad de compuestos obtenidos es mucho mayor a temperaturas elevadas (Dobarganes, 1998). Además, el aumento de temperatura disminuye la solubilidad del oxígeno en el medio, con lo que se favorecen las reacciones puramente térmicas, que no se producen a temperatura moderada. Las principales diferencias que introduce la temperatura, en relación con los compuestos obtenidos, estan en que durante la fase de ramificación, a baja temperatura la velocidad de formación de hidroperóxidos es mayor que su descomposición, que tiene lugar a través de la vía monomolecular y por tanto los compuestos mayoritarios son triglicéridos monómeros oxidados. Sin embargo, a elevada temperatura, la velocidad de ramificación a través de la descomposición bimolecular es mayor que su formación, y los principales compuestos srcinados son dímeros y polímeros ya que los radicales con posibilidad de interaccionar son glicerídicos (Dobarganes y Márquez- Ruiz, 1996; Dobarganes, 1998). También las reacciones de terminación se ven afectadas por la temperatura, debido a su influencia en la disponibilidad de oxígeno (Labuza, 1971). Debido a ello, los dímeros con enlaces peróxidos son más frecuentes en oxidación a temperaturas bajas por la abundancia relativa de radicales peroxilo y alquilo, frente a los puente éter y puente C-C, encontrados mayoritariamente a temperaturas elevadas por la predominancia de radicales alquilo y alcoxilo. Compon ent es menor es y oxi dación 194 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Se han identificado diferentes componentes menores en aceites y grasas. La cantidad de estos componentes presentes en un alimento graso depende de su especie y de las condiciones de elaboración del aceite o grasa. En el caso de los aceites, normalmente la proporción es más alta en los aceites crudos que en los aceites refinados y desodorizados porque muchos de estos compuestos se descomponen o desaparecen durante las etapas el proceso de elaboración. De forma que en los aceites refinados, decolorados y desodorizados únicamente aparecen cantidades.traza. Se ha publicado que estos oxidativa componentes mediante diferentes mecanismos, a de la estabilidad de lasmenores grasas y afectan, aceites. Sin embargo, la influencia de muchos estos componentes menores sobre la oxidación por autooxidación o fotooxidación, todavía se discute y no esta aún clara1(Morales y Przybylski, 2000). Ácidos grasos libres: Se ha demostrado en algunos casos una acción prooxidante por parte de los ácidos grasos libres (Miyashita y Takagi 1986). Este efecto prooxidante se explica debido a la presencia en su estructura del grupo carboxilo, y el probable mecanismo se atribuyó a la acción catalítica del grupo carboxilo sobre la descomposición de una pequeña cantidad de hidroperóxidos formados en las etapas iniciales de la autooxidación. Fosfolípidos: Varios estudios muestran un efecto antioxidante de algunos fosfolípidos. La fosfatidiletanolamina parece ser la más efectiva. El mayor potencial como antioxidante de este fosfolípido se atribuye a un grupo amino que tiene la capacidad de complejar metales y mantenerlos en una forma activa. También parecey que los fosfolípidos pueden actuar de manera sinérgica con compuestos fenólicos tocoferoles para mejorar su eficacia (Hudson y Ghovami 1984). Tocoferoles: Los tocoferoles se consideran los principales antioxidantes naturales presentes en los aceites vegetales. El isómero alfa del tocoferol es el mayor antioxidante endógeno presente por ejemplo en el aceite de oliva. Sus actividades antioxidantes dependen principalmente de su concentración y de la presencia de compuestos sinérgicos (Pokorny 1991). Se ha publicado que los tocoferoles actúan esencialmente eliminando radicales libres, basándose en el sistema redox de la tocoferol-tocoferil semiquinona. Los tocoferoles incrementan la estabilidad oxidativa de los aceites vegetales durante el almacenamiento con luz y cuando la clorofila está presente. La actividad antioxidante decrece desde el -tocoferol al - y --tocoferoles (Jung y Min 1990). Compuestos fenólicos: Los polifenoles naturales, tanto los compuestos simples (Ej.: los ácidos fenólicos o sus ésteres) como los compuestos más complejos (Ej.: lactonas, chalconas y flavonoides), tienen actividad antioxidante y protegen a los aceites vegetales de la oxidación.La actividad antioxidante de los compuestos fenólicos naturales se ha relacionado con sus propiedades eliminadoras de radicales libres, particularmente su habilidad para donar un átomo de hidrógeno a los radicales lipídicos formados durante la fase de propagación de la oxidación lipídica (Shahidi y Wanasundra 1992). Al menos dos o tres grupos fenólicos vecinos y un grupo carbonilo en forma de éster aromático (lactona, chalcona, flavonona o 195 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ flavona) se consideran como características moleculares esenciales necesarias para alcanzar un alto nivel de actividad antioxidante (Dziedzic y Hudson 1984). Clorofilas y derivados: Algunas investigaciones han mostrado el efecto prooxidante de las clorofilas y sus derivados en aceites expuestos a la luz. Estos compuestos tienen la habilidad de transferir energía desde la luz a las moléculas químicas. La adición de cantidades crecientes de clorofila a un aceite reduce de manera proporcional su estabilidad oxidativa durante su almacenamiento a la luz. También se ha publicado que durante un almacenamiento sin luz algunos derivados de la clorofila actúan como antioxidantes. Las feofitinas son las más estables cuando están presentes en el aceite, y tienen también la más alta actividad como fotosensibilizadores. Estos compuestos deben ser eliminados del aceite para mejorar su estabilidad oxidativa (Usuki, Endo y Kaneda 1984). Carotenoides: Los carotenoides son pigmentos naturales constituidos por hidrocarburos conjugados, que se han descubierto como potentes protectores contra la oxidación fotosensibilizada y actúan como atenuadores del oxígeno singulete. El mecanismo físico del atenuador de los carotenos se basa en el bajo estado energético del singulete, lo que facilita la aceptación de energía desde el oxígeno singulete. El carotenoide triplete que se forma transfiere la energía adquirida como calor y regresa a su estado srcinal. La capacidad de atenuación del oxígeno singulete está relacionada con el número de dobles enlaces conjugados presentes en la cadena poliénica del carotenoide, y se incrementa cuando el número de estos enlaces aumenta. La cantaxantina muestra la actividad antioxidante mayor, seguida del caroteno (Lee y Ming, 1990). Esteroles: Los esteroles vegetales, conocidos colectivamente como fitoesteroles, existen principalmente como esteroles libres y ésteres de esteroles de los ácidos grasos. El -sitosterol, el campesterol, el brasicasterol y el stigmasterol son los componentes mayoritarios identificados en los aceites vegetales. Hay evidencia de que algunos fitosteroles presentes de manera natural pueden mejorar la estabilidad de los aceites de cocina durante su calentamiento. Se sospecha que el responsable de esta actividad es el grupo etilideno, que se caracteriza por un doble enlace entre los átomos de carbono C20 y C24 . Metales: Muchos informes describen los efectos nocivos de cantidades traza de metales sobre la estabilidad oxidativa de los aceites. El mecanismo químico general para la catálisis del metal en la oxidación lipídica puede seguir diferentes rutas. Específicamente, el hierro, el cobre y el níquel se comportan como iniciadores directos mediante transferencia electrónica, o iniciadores indirectos mediante reacciones redox. Otra posible ruta es mediante la iniciación de la oxidación del ácido graso a través de la reacción de los metales con oxígeno triplete. El radical anión superóxido que se produce puede o perder un electrón, y producir oxígeno singulete, o reaccionar con un protón del componente lipídico para formar un radical hidroperoxilo. Ambos radicales tienen alta reactividad y pueden iniciar la autooxidación. Los metales de transición, que contienen dos o más estados de valencia, tienen los potenciales de oxidación más altos. Estos metales incluyen al 196 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ hierro, el cobre y el níquel, y otros de menor importancia como el cobalto, el cromo y el aluminio (Labuza 1971). Al no ser posible evitar por completo la acción del oxígeno atmosférico sobre los aceites y grasas, se hace necesario realizar una buena evaluación de su estado de oxidación. Los métodos analíticos utilizados se basan generalmente en la determinación de cambios primarios (formación de hidroperóxidos) o secundarios (productos de descomposición o polimerización obtenidos los hidroperóxidos) que modifican propiedades físicas y químicas de laa partir grasa. deAdemás, se puede distinguir entre las estáticos, que pretenden la medida del estado de oxidación en un momento dado, y métodos dinámicos, que tratan de conocer la resistencia a la oxidación mediante ensayos acelerados, para predecir la vida útil del producto. Existen muchos procedimientos analíticos que se aplican hoy día en el análisis de aceites y grasas con el objeto de definirlas y caracterizarlas, y están contemplados en diferentes regulaciones (IOOC, 1996; EC, 1995; EC, 1997; Codex alimentarius 1993; IUPAC, 1987). Dentro de ellas hay diferentes métodos encaminados a la determinación la estabilidad oxidativa o el nivel de alteración de grasas y aceites. I nf luenci a de procesos tecnol ógicos Como ya se ha dicho, la autoxidación puede producirse de forma espontánea, y tiene lugar principalmente durante el almacenamiento y conservación de los alimentos grasos. Existen otros procesos que pueden conducir a la formación de compuestos alterados, ejemplos de ellos son la fritura de alimentos y la hidrogenación parcial de aceites. Fritura La fritura de los alimentos, aunque aparentemente es un proceso simple, es en realidad un proceso muy complejo en el que participan distintas reacciones. Además de las altas temperaturas y de la baja solubilidad del oxígeno en el medio, que favorecen la producción de compuestos secundarios debido a una rápida descomposición de los hidroperóxidos, hay que tener en cuenta la presencia del alimento en el interior de la grasa o aceite calentado. Cuando el alimento se introduce en la grasa se producen varios tipos de reacciones: Por un lado se producen reacciones oxidativas que srcinan hidroperóxidos, radicales libres y toda la gama de compuestos explicados anteriormente. Se producen a su vez reacciones de hidrólisis que srcinan ácidos grasos libres, diglicéridos, monoglicéridos y glicerina, la cual a su vez puede srcinar acroleína, sustancia volátil y tóxica. Se dan reacciones de tipo térmico y hay una vaporización de compuestos volátiles. Por último se produce además una solubilización de parte del alimento en la grasa de fritura y una absorción de parte de ésta por el alimento. De forma que los compuestos presentes en la grasa pueden pasar al alimento y ser ingeridos. 197 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Por otra parte, se debe tener en cuenta que generalmente los aceites de fritura no se utilizan solamente una vez, sino que el mismo aceite se usa varias veces para freir nuevas porciones de alimento (Varela y Ruiz-Roso, 2000), de aquí la importancia de realizar la renovación del aceite o grasa de fritura con la suficiente frecuencia. F ormaci ón de isómeros de los ácidos grasos Entre las transformaciones que sufren los alimentos grasos como consecuencia de los procesos industriales, están las experimentadas por los ácidos grasos insaturados de los aceites vegetales cuando se hidrogenan parcialmente para producir grasas más plásticas, más sólidas o más estables. En condiciones de hidrogenación parcial, el doble enlace puede cambiar de configuración cis a trans (isomerización geométrica) o cambiar de posición dentro de la cadena de átomos de carbono (isomerización posicional). Los dos tipos de isomerización se dan frecuentemente en un ácido graso sometido a hidrogenación (FAO, 1997). En el proceso de refinación de aceites vegetales, concretamente en la etapa desodorización también pueden aparecer ciertas cantidades de ácidos grasostrans. Los llamados ácidos grasos trans son ácidos grasos insaturados que tienen al menos un doble enlace en configuración trans. Los más frecuentes son los monoinsaturados, pero también pueden encontrarse isómeros diinsaturados con configuración cis, trans o trans, cis. En los ácidos grasos monoinsaturados trans procedentes de aceites parcialmente hidrogenados, el doble enlace suele situarse entre las posiciones 9 y 11. Las fuentes más frecuentes de ácidos grasos isoméricos son las margarinas y grasas de repostería que contienen aceites de pescado o vegetales parcialmente hidrogenados. Los productos lácteos o la carne de los rumiantes obtienen ácidos grasos isoméricos en el proceso de hidrogenación que se produce en el rumen. Los ácidos grasos trans represetan aproximadamente el 5% del total de ácidos grasos en productos vacunos y ovinos, mientras que en las grasas hidrogenadas industrialmente pueden representar más del 50%. La ingestión de este tipo de ácidos en algunos países es elevada. En los primeros estudios que se realizaron sobre estos ácidos se les atribuyeron unos efectos que en realidad se debían a una deficiencia de ácidos grasos esenciales. El ácido graso poliinsaturado trans que más tiempo permanece en el tejido adiposo humano parece ser el ácido 9- cis, 12- trans octadecadienoico, pero se desconocen sus efectos en el metabolismo de los ácidos grasos esenciales y en los eicosanoides. En estudios metabólicos realizados utilizando ácido oleico como referencia, los ácidos grasos trans procedentes de aceites parcialmente hidrogenados elevan el colesterol LDL del plasma de forma similar a lo que se observa con los ácidos grasos saturados. Sin embargo, a diferencia de ellos, los acidos grasos trans no elevan el colesterol HDL del plasma, y pueden bajar esta fracción en comparación con el ácido oleico. El cociente entre colesterol total y HDL parece ser más desfavorable con los ácidos grasos trans que con cantidades equivalentes ya sea de ácido oleico o de ácidos grasos saturados. 198 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Los ácidos grasos isoméricos de los aceites vegetales parcialmente hidrogenados parecen generar hipercolesterolemia, por lo que cuando se reduce la ingestión de ácidos grasos saturados, debería también reducirse los ácidos grasos trans para mejorar el pefil de las lipoproteínas plasmáticas. Efectos de los compuestos de alteración La tabla 2 muestra un resumen de las posibles alteraciones más importantes de aceites y grasas, los agentes que las causan y los compuestos principales que se forman mediante cada una de ellas: TIPO DE ALTERACIÓN Oxidativa AGENTE CAUSANTE Térmica Temperatura Hidrolítica Humedad Oxígeno atmosférico COMPUESTOS RESULTANTES Monómeros oxidados Dímeros y polímeros oxidados Dímeros y polímeros Ácidos grasos de cadena corta Compuestos volátiles Monómeros cíclicos Dímeros y polímeros Isómeros geométricos Ácidos grasos Monoglicéridos Diglicéridos Glicerol Se sabe que algunos de estos compuestos son capaces de producir efectos tóxicos. Los monómeros cíclicos en animales de experimentación provocan retraso en el crecimiento, hipertrofia y/o hiperplasia hepática, e hígado graso. Se ha demuestrado que los monómeros cíclicos aislados del aceite de linaza, calentado a 275°C, 12 horas, en atmósfera de nitrógeno, inducen enzimas metabolizantes hepáticas; dicha inducción es del tipo fenobarbital. Los estudios toxicológicos con dímeros y polímeros son contradictorios entre sí. Algunos autores indican efectos adversos como retraso en el crecimiento, hipotermia, úlceras gástricas y lesiones tisulares en corazón, hígado y riñón. Otros autores no describen efecto alguno. Algunos autores han demostrado que los aceites de maíz, soja y cacahuete, calentados y doblemente calentados provocan en animales de experimentación (ratas) una depresión del peso y consumo de alimentos; aumento del peso relativo del hígado; diarrea, dermatitis, pérdida de pelo; lesiones histológicas en timo, hígado, médula y piel. 199 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Tras alimentar ratas durante un año con dietas equilibradas en las que el aporte graso estaba constituido por aceite de oliva o de girasol calentados prolongadamente (Sanz et al., 1984), se observó en los animales alteraciones externas (alopecia, piloerección), diarrea, disminución del creci miento y hepatomegalia, congestión pulmonar y punteado superficial en riñón, así como proteinuria y sedimento urinario. En sangre se encontraron elevados los triglicéridos, ácidos grados libres y urea sérica, que sugiere una nefropatía, acompañada de afectación hepática por aparecer elevada la fosfatasa alcalina sérica. Los productos derivados del calentamiento y oxidación de grasas y aceites que presentan mayor interés son los hidroperóxidos, peróxidos y radicales libres implicados en su formación y propagación. Como se ha explicado previamente los lípidos insaturados (linoleico, linolénico) al oxidarse forman hidroperóxidos lipídicos, que pueden formar radicales libres lipídicos que peroxidan, a su vez, a otros lípidos, entre ellos a los constituyentes de la membrana celular; como resultado de la peroxidación se produce lesión de la membrana y otros constituyentes celulares. Además las consecuencias de las reacciones propagadas por radicales libres se conocen (Repetto, 1997): se produce la alquilación de elementos celulares (membranas celulares, retículo endoplásmico, enzimas, ADN); se srcina un déficit metabólico o defensivo; puede aparecer cáncer y mutagénesis (trastorno de la reproducción celular); se produce peroxidación de lípidos celulares (fosfolípidos de membranas); rotura de membranas y necrosis. En cuanto al riesgo tóxico de los aceites calentados, se considera que en la extrapolación de los datos establecidos en animales de experimentación a la especie humana, debe tenerse en cuenta que las dosis administradas con fracciones aisladas son muy elevadas si tenemos en cuenta que la ingesta humana de aceites y grasas debe suponer aproximadamente un 30% de las calorías diarias ingeridas (aprox. 40% en España), y de ellas una pequeña proporción estará constituída por grasas de fritura. Si bien el consumo de estas grasas puede representar un peligro potencial, a corto plazo y con una alimentación equilibrada, no representa la gravedad que podría deducirse de los estudios experimentales. De todas formas, el potencial tóxico existe, por prácticas inadecuadas en el uso de los aceites (los calentamientos y enfriamientos alternativos son más nocivos que un calentamiento prolongado único); algunos estudios epidemiológicos muestran alta incidencia de cáncer de mama y gástrico en países con alto consumo de grasas insaturadas (de más fácil peroxidación); las enfermedades arteriales coronarias pueden en parte ser causadas por consumo productos de oxidación lipídica. Recientemente la ingestión de alimentos ricos en de lípidos peroxidados se ha relacionado con efectos negativos a largo plazo tales como la formación de ateromas y carcinomas, procesos de inflamación y envejecimiento celular, etc. CONTAMINACIÓN Otra de las posibles causas por las que pueden aparecer efectos tóxicos asociados al consumo de aceites y grasas es debido a la presencia de sustancias tóxicas que hayan 200 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ pasado a formar parte del alimento graso a través de una contaminación. Como ejemplo de posibles contaminantes, algunos de los más importantes en el campo de las grasas son (Ruiz Gutiérrez, 1986): Aflatoxinas: existen algunos hongos contaminantes de semillas que pueden sintetizar sustancias susceptibles de producir intoxicaciones, dentro de ellas se encuentran las aflatoxinas que son compuestos que poseen uno o dos anillos lactónicos. Todas las aflatoxinas grupos polares que en le hacen tenercrudos una baja solubilidad en grasas, por lo que poseen la cantidad de aflatoxinas los aceites es de 5 a 10 veces más baja que en las semillas. Se sabe que el proceso clásico de refinación de aceites destruye las aflatoxinas por rotura del enlace lactona, de aquí que los aceites refinados no contengan aflatoxinas. Pero la toxina sí puede encontrarse en aceites de vírgenes, por ejemplo de cacahuete. Las aflatoxinas son venenosas por acción directa y cancerígenas por acción indirecta. Actúan inhibiendo la replicación y transcripción del DNA, y también inhiben la incorporación de H3citidina al RNA del núcleo de las células hepáticas. Residuos de pesticidas: algunos pesticidas utilizados para combatir insectos, hongos, ácaros y nematodos en las plantas pueden solubilizarse y contaminar los aceites y grasas finales. Actualmente la mayoría de los pesticidas que se utilizan se destruyen antes de que el alimento sea ingerido pero un mal uso de estos pesticidas puede llevar a que se encuentren en aceites vírgenes. Hidrocarburos aromáticos policíclicos: normalmente la presencia de PAHs en aceites vírgenes es prácticamente nula, aunque algunos autores han encontrado en algunos aceites cantidades del orden de g/Kg (ppb). Recientemente se ha detectado la presencia de benzo(a)pireno en aceites de orujo de oliva, debido a una contaminación producida en el proceso tecnológico a que se someten estos aceites, concretamente en la etapa de secado previa a la extracción del aceite. Sustancias que pueden pasar al alimento desde los envases: Un ejemplo de este tipo de sustancias son los monómeros de materiales plásticos que pueden pasar desde los envases al alimento contaminándolos. BIBLIOGRAFÍA Abdullah, R. y Amiruddin, M. Applications of market share analysis in determining world market potentialV.fory Morales, palm oil. Palmas. 1993, and 14: 55-61 Aparicio, R., Alonso, M.T. Detailed exhaustive study of the authentication of European virgin olive oils by SEXIA expert system. Grasas y Aceites, 1994, 45: 241- 252. Capella, P. Les produits de lévolutiuon des hydroperoxydes. Rev. FranÇ. Corps Gras, 1989, 36: 131-323. Dobarganes, M.C. 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Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 10. ADITIVOS ALIMENTARIOS Autora: Ana Mª Troncoso González Área de Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla Existen aproximadamente 2800 compuestos aprobados como aditivos para uso en los alimentos en EEUU. En Europa hay admitidos alrededor de 400. Aproximadamente 1300 de los 2800 son aromatizantes que se usan en muy pequeña cantidad. Los aditivos alimentarios realizan funciones tecnológicas muy diversas en los alimentos. Se pueden definir como sustancias químicas que se añaden de forma voluntaria y en pequeña cantidad a los alimentos y bebidas con el fin de obtener una MEJORA en los mismos: modificación de las características organolépticas, facilitar o mejorar los procesos de conservación y/o elaboración. Su utilización debe ser necesaria y útil. Además deben ser seguros para el consumidor. Los aditivos alimentarios pueden productos químicos obtenidos por síntesis, productos natuarles o productos idénticos a los naturales obtenidos artificialmente (incluyendo procesos biotecnológicos) (Mariné, Vidal, Hernández, 1999). Los aditivos alimentarios pueden utilizarse sólo tras su autorización por los organismos sanitarios competentes. Además para poder ser utilizados en un alimento en concreto tienen que estar incluidos en las denominadas "listas positivas". Los dos factores a tener en cuenta para su inclusión en las listas son: - Eficacia tecnológica - Seguridad de uso En cuanto a la eficacia tecnológica, las razones que justifican la necesidad de su uso (Comisión del Codex Alimentarius FAO/OMS) son las siguientes: 1. Conservar la calidad nutritiva del alimento 2. Proporcionar componentes esenciales a alimentos destinados a grupos de consumidores con necesidades nutritivas especiales 3. Aumentar o mejorar la conservación, estabilidad o caracteres organolépticos de un alimento, sin que se altere su calidad 4. Ayudar a la fabricación, transformación, preparación, tratamiento, envasado, transporte o almacenamiento de los alimentos, condición de que no se empleen para ocultar defectos 205 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La legislación vigente en nuestro país se armoniza con las directivas de la Unión Europea (89/107/CEE, modificada por 94/34/CEE). 10.1 CLASIFICACIÓN Antiagregantes Antioxidantes Blanqueantes Conservantes y agentes antipardeamiento Colorantes Agentes de curado Acondicionares de masa panaria Agentes desecantes Emulsionantes Enzimas Agentes reafirmantes Aromatizantes Modificadores del sabor Agentes dispersantes Mejorantes de harinas Humectantes Lubricantes Acidulantes Clarificantesm floculantes, catalizadores, en gral coadvuyantes tecnológicos Gases y agentes propelentes Secuestrantes de metales 10.2 EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD Los aditivos alimentarios, aunque hablamos de miles de sustancias y que a lo largo del año se consumen en gran cantidad, están en la cola de los compuestos menos seguros presentes en los alimentos por detrás de los pesticidas, tóxicos naturales, contaminantes ambientales y toxinas microbianas. Muchos de ellos se han utilizado durante largo tiempo y están considerados como sustancias seguras (GRAS); pero las intoxicaciones crónicas que se han producido por la presencia en múltiples alimentos, los fenómenos de hipersensibilidad y el riesgo de cancerogénesis hacen que se revisen continuamente, tanto sus mecanismos de toxicidad como las dosis más seguras. Es necesario evaluar cuidadosamente su seguridad, y establecer los límites máximos para cada alimento. La evaluación de la seguridad de un aditivo alimentario tendrá en cuenta: 206 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 1. Los aspectos fisicoquímicos y biológicos de las sustancias así como sus analogías con otros productos para los cuales existen datos cinéticos y toxicológicos 2. Tipo de alimentos en los que eventualmente se empleará 3. Frecuencia previsible de exposición (consumo) por seres humanos 4. Evaluación toxicológica del aditivo, a través de los diferentes estudios de toxicidad 5. Posibles problemas de toxicidad que pudieran derivarse del uso normal del aditivo En la evaluación toxicológica de un aditivo cabe considerar dos etapas: - obtención de datos toxicológicos - evaluación de los mismos La evaluación incluye el establecimiento de la dosis sin efecto adverso observable en animales de experimentación seguido del establecimiento del IDA (ingesta diaria admisible) como resultado de la utilización de un factor de seguridad, que suele ser de 100. Los estudios de toxicidad se realizan en el laboratorio y con animales de experimentación e incluyen: 1. Estudios bioquímicos: velocidad y grado de absorción, distribución y metabolización, eliminación 2. Toxicidad aguda, subcrónica y crónica 3. Cinética y biotrasnformación 4. Efectos sobre reproducción 5. Mutagénesis 6. Cancerogénesis 7. Efecto sobre el comportamiento Estos datos son valorados por expertos de organismos internacionales (Comité mixto FAO/OMS de expertos en aditivos alimentarios, JECFA). Para aceptar un aditivo alimentario, es imprescindible la especificación de su identidad y pureza, ya que generalmente son sustancias complejas (sintéticas o naturales) y se requieren métodos analíticos sensibles para su segura identificación y cuantificación, y para determinar las posibles impurezas (en especial las tóxicas). Estas especificaciones tienen valor reglamentario para limitar la presencia de posibles contaminantes a niveles de tolerancia aceptables, y de manera particular valor toxicológico, pues pequeñas diferencias en la composición pueden alterar los resultados de los diferentes ensayos de toxicidad. Los aditivos autorizados aparecen en las listas positivas de cada país para cada alimento o grupo de alimentos. La presencia de un aditivo en concreto en múltiples alimentos, las dietas monótonas y las posibles potenciaciones de los aditivos entre sí, son factores de riesgo a tener en cuenta en su evaluación toxicológica 207 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Otros factores que pueden modificar la toxicidad de estas sustancias y que dan lugar a la existencia de grupos con mayor riesgo son: enfermedades preexistentes (insuficiencia renal, hepática), embarazo, hipersensibilidad (alergia) y la edad (niños, ancianos). Sigue siendo un problema real la estimación de la exposición a los aditivos, sobre todo para los grupos de alto consumo. La exactitud de los resultados obtenidos tras realizar estimaciones sobre la ingesta diaria de cada aditivo se halla limitada por varios factores: diferentes hábitos alimentarios la población, deficiencia de los datos existentes sobre frecuencia de consumo de alimentos, etc.deEsto puede explicar las divergencias en las autorizaciones por los distintos países (Cameán y Repetto, 1995). Los principales comités encargados de la evaluación de los aditivos son: el Comité Mixto de Expertos de la FAO/OMS (JECFA) (http://www.fao.org/es/ESN/jecfa/) y el Comité del Codex Alimentarius sobre aditivos (CCFA). El comité mixto (JECFA) dispone de una base de datos on-line (http://apps3.fao.org/jecfa/additive_specs/foodad-q.jsp?language=es) Esta base de datos contiene las especificaciones más recientes para aditivos alimentarios, con excepción de los utilizados como aromatizantes, realizadas por el JECFA desde su primera hasta su 55ª reuniones (1956-2000). 10.3 MANIFESTACIONES TÓXICAS DE LOS ADITIVOS ALIMENTARIOS    Manifestaciones funcionales Peso Efectos laxantes Alteraciones comportamiento y SNC Alteraciones inmunitarias Sintomatología variada: cutáneos, oculares (conjuntivitis), respiratorios, digestivos, nervioso (cefaleas), articulares, renales, shock anafiláctico.  Aditivos implicados o Colorantes: tartrazina o Edulcorantes artificiales: sacarina, aspartame y ciclamato (urticaria y asma) o Antioxidantes: BHA y BHT (urticaria y asma) Conservantes : nitrito sódico (urticaria crónica) o Benzoatos, sulfitos (asma, urticaria, shock anafiláctico)  Espesantes y gelificantes (shock anafiláctico, angioedema) o Manifestaciones orgánicas no neoplásicas o Hepatomegalia 208 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ o o o Cálculos urinarios-tumores de vejiga Agrandamiento del ciego Ligeras alteraciones hematológicas Alteraciones neoplásicas Colorantes, nitrosaminas De cualquier modo, los aditivos alimentarios parecen más exarcerbar una condición preexistente que inducirla. Los mecanismo alérgicos están raramente involucrados, aunque la IgE pueda estar implicada en algunos asmáticos sensibles a los sulfitos. Cobra cada vez más importancia el estudio de las posibles biotransformaciones de los aditivos en el alimento, durante la preparación y almacenamiento e incluso en el interior del organismo así como las interacciones entre aditivos e impurezas. 10.4 EVALUACIÓN DE ALGUNOS ADITIVOS Aspartame Es el éster metilico del L-asparrtil-L-fenil alanina muy utilizado como edulcorante desde su introducción en la década de los 80, hasta tal punto que su IDA se suele exceder en muchas dietas. Como resultado de la hidrólisis en el tracto digestivo, se producen metanol y ácido aspártico, que no son preocupantes a nivel toxicológico. Otros productos como fenilalanina, pueden presentar efectos tóxicos. Los efectos en el SNC incluyen dolor de cabeza, vértigo, ataques, se han relacionado con elevados niveles de fenilalanina en el cerebro. Se produce una inhibición de la síntesis de catecolaminas por la fenilalanina. Los pacientes afectados de fenilcetonuria deben evitar el uso de aspartame Ciclamato Los ciclamatos de Na y Ca se introdujeron como edulcorantes no calórico en el año 1950 tras 5 años de ensayos que no mostraron efectos significativos en animales de experimentación a niveles elevados. En principio esta sustancia gozó de status GRAS. El Comité Mixto FAO/OMS estableció el IDA en 50 mg/kg. Posteriormente una serie de estudios usando una implantación de píldoras de colesterol que contenían ciclamato en la vejiga de ratones mostró efectos cancerígenos. Fueron retirados de las listas GRAS y suspendido su uso en USA. Se sabe que en determinadas personas puede metabolizarse a ciclohexilamina (amina vasopresora que induce atrofia testicular en ratas) por acción de la flora intestinal. De hecho la JECFA (Comité mixto FAO/OMS de expertos en aditivos alimentarios) ha reconocido recientemente la necesidad de estudios de metabolismo que incluyan las variaciones de la flora intestinal, que puede jugar un importante papel en la biotransformación de algunos aditivos. 209 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Ni trato s, ni tri tos Se utilizan para curar carnes y contribuyen al dsarrollo de un aroma y color rosa característico en las carnes, la prevención del enranciamiento y la prevención del desarrollo de las esporas de Clostridium botulinum en las carnes. Otras fuentes naturales de nitratos y nitritos incluyen: agua de bebida, secreciones endógenas, y tabaco. Los nitratos pueden reducirse endógenamente por los sistemas microbianos a nitritos que oxidan la hemoglobina a metahemoglobina (el hierro hemo pasa de ferroso a férrico). Si se forma metahemoglobina en cantidad importante, al ser incapaz de combinarse con el oxígeno, puede conducir a anoxia. Otro aspecto de los nitratos y nitritos es la reacción los nitritos con las aminas secundarias para formar nitrosaminas. Las nitrosaminas se convierten en especies electrofílicas tras una hidroxilación, formándose a continuación compuestos hidroxialquilo e iones alquilcarbonio activos. Las nitrosaminas son sustancias de acusada toxicidad que causan necrosis hepática en animales y humanoos, oclusión fibrosa de las venas y hemorragia pleural y peritoneal en animales. La intoxicación crónica produce fibrosis hepática, proliferación de conductos biliares, hiperplasia hepática. Las nitrosaminas son mutágenos y carcinógenos en roedores y producen cáncer en una serie de órganos que incluyen el hígado, tracto respiratorio, riñón, vejiga urinaria, esófago, estómago, páncreas. Los niveles permitidos de nitritos en carnes curadas han bajado de 200 a 120 ppm. Además la adición conjunta de ácido ascórbico previene la formación de nitrosaminas. Debido al peligro del crecimiento de Clostridium botulinum en completa ausencia de nitritos, una prohibición total de estas sustancias no se contempla todavía. Gl utamato monosódico Estaba en la lista GRAS desde 1958 y se utiliza como condimento y exaltador del sabor. Su implicación en el conocido síndrome del restaurante chino o enfermedad de Kwok conjuntamente con la demostración de lesiones en la retina de ratas y ratones recién nacidos llevó a un establecimiento del IDA en 120 mg/kg de peso corporal y su desestimación para uso de alimentos infantiles. Estudios más recientes ponen en duda el papel del glutamato monosódico en el síndrome del restaurante chino. Colorantes Se utilizan en los alimentos con diversos fines (NAS, 1971) 1. Para recuperar la apariencia srcinal del alimento cuando los colores naturales se han destruido por el calor y almacenamiento posterior 2. Para asegurar uniformidad de color debido a las variaciones naturales en la intensidad de colo 210 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 3. Para intensificar los colores naturales de los alimentos 4. Para suministrar una apariencia agradable a los alimentos (quizás lo más controvertido) 5. Para servir de indicación visual de buena calidad Los alimentos que contienen colorantes incluyen productos de confitería y golosinas, productos de pastelería, bebidas refrescantes, productos lácteos,, snacks, mermeladas y jaleas y postres. Uno de los colorantes más estudiados ha sido la tartrazina Tartrazina Es un colorante azoico de color amarillo que se obtiene por síntesis. Produce reacciones alérgicas en individuos sensibilizados. También se ha relaconado con la inducción del asma. Además, los colorantes azoicos, en particular la tartracina han sido implicados en reacciones adversas, produciendo urticaria. Todos los síntomas aparecen con mayor frecuencia en alérgicos asmáticos y en individuos intolerantes a la aspirina que en la población normal. La tartrazina no inhibe la acción de la ciclooxigenasa y no tiene efecto en la formación de prostaglandinas. Después de los estudios toxicológicos efectuados se puede concluir que no es carcinogénico ni genotóxico. Sulfitos Los sulfitos son aditivos alimentarios de uso común, que cumplen una serie de funciones técnicas diferentes. conservamente, antioxidantes, inhibidores del pardeamiento. La exposición a estos aditivos puede producirse a través de numerosos alimentos comunes, como vinos, almidón de maíz, frutas y hortalizas deshidratadas, y muchos otros. El asma provocada por los sulfitos constituye un buen ejemplo de reacción idiosincrática establecida a un cierto alimento. El papel de los sulfitos como causa de asma en una pequeña proporción de la población asmática (según se estima, un 1-2 por ciento de los aquejados por esta enfermedad) se ha documentado adecuadamente mediante ensayos clínicos de doble anonimato, con controles tratados con placebo. Sin embargo, aún no se conoce el mecanismo de la enfermedad. No se ha demostrado la relación de otros síntomas con la ingestión de sulfitos, que sin embargo se menciona en algunos informes. Las personas sensibles a los sulfitos deben evitar ciertos alimentos y bebidas que los contienen, ya que la reacción puede ser grave e incluso fatal. Sin embargo, estas personas pueden tolerar pequeñas cantidades de sulfitos en la dieta, aunque el umbral varía de una persona a otra. En EE.UU. y en varios otros países las autoridades reglamentarias han impuesto la obligación de indicar la presencia de sulfitos en la etiqueta cuando los niveles de residuos de SO2 son superiores a 10 ppm. Esta 211 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ estrategia de etiquetado parece proteger al sector de la población que es sensible a los sulfitos. BHA, BHT El BHA (hidroxianisol butilado) y el BHT (hidroxitolueno butilado) son antioxidantes o agentes que previenen la absorción de oxígeno. El BHA y el BHT se usan principalmente en alimentos que contienen grasas y aceites, derivados de cereales y otros productos de grano. El BHA y el BHT pueden causar urticaria y otras reacciones en la piel de personas sensibles, aunque las reacciones alérgicas verdaderas son raras. Se ha demostrado en estudios co animales de laboratorio que son inductores enzimáticos (cit. P-450). Existen evidencias de que el BHT presenta efectos tumorígenos en pulmón y hepatotoxicidad. Tiene efctos sobre la reproducción al igual que el BHA (aumento de mortalidad y disminución del ritmo de crecimiento). No es carcinógeno, pero aumenta el efcto de ciertos carcinógenos (uretano, Nfluorenilacetamida). El BHA no es mutagénico en sistemas in vivo e invitro, pero puede inducir enzimas que alteren el metabolismo de algunos compuestos mutagénicos (aflatoxina B1). BIBLIOGRAFÍA o o o o o Calvo, M. (1991). Aditivos. Propiedades, aplicaciones y efectos sobre la salud. Mira Editores, Zaragoza Cameán AM, Repetto M. Estado Actual de la Toxicología Alimentaria en Toxicología Avanzada, Madrid, Diaz de Santos, 1995 Concon JM. Food Toxicology. Part A, B. New York, Marcel Dekker, 1988 Directiva 94/35/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 30 de junio de1994, relativa a los edulcorantes utilizados en los productos alimenticios Diario Oficial n° L 237 de 10/09/1994 p. 0003 - 0012. 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También se aumentan aquellos nutrientes cuya carencia es perjudicial de modo que se intenta que los alimentos tengan un óptimo contenido en nutrientes. Estos alimentos saludables constituyen un nuevo mercado para la industria alimentaria ya que tienen un valor añadido. En el mundo desarrollado con una población con mayor poder adquisitivo y cada vez más envejecida esta gama de alimentos constituye un mercado en expansión. Las últimas décadas han aportado cambios extraordinarios en los métodos de producción y transformación de alimentos. Las nuevas tecnologías también pretenden alcanzar algunos de esos propósitos pero, en día, la aplicación la biotecnología en distintas etapas de producción de lahoy cadena alimentaria ha de provocado que la velocidad a la que se puedan producir nuevos productos sea vertiginosa. Estas técnicas abren numerosos horizontes desde: el aumento de la producción total de alimentos la selección de variedades con las características deseadas de forma más precisa y rápida. Éstas pueden ser muy diversas: resistencia a plagas, resistencia a condiciones adversas de cultivo como la excesiva salinidad del suelo mejora de los atributos sensoriales mejora de las cualidades nutritivas reducción del potencial alergénico del alimento producción de proteínas difíciles de aislar de sus fuentes naturales por microorganismos a los que se introduce el gen que codifica su síntesis No obstante, las innovaciones introducidas en la elaboración de alimentos han resultado en ocasiones desastrosas por la aparición de algún agente perjudicial para la salud humana. De modo que se hace necesario desarrollar mecanismos que garanticen la seguridad e inocuidad del consumidor frente a los nuevos alimentos. Los objetivos de la legislación son: o Proteger la salud del consumidor 214 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ o o Evitar fraudes y engaños Proteger el medio ambiente 11.2. DEFINICIÓN Y CATEGORÍAS La reglamentación Europea (Reglamento CE nº 258/97) afecta a los Nuevos Alimentos y Nuevos Ingredientes Alimentarios que, hasta el momento, no hayan sido utilizados en una medida importante para el consumo humano en la Comunidad o bien se engloben en una de las siguientes categorías. a) Alimentos e ingredientes alimentarios que contengan OMG con arreglo a la directiva 90/220/CEE o que consistan en dichos organismos b) Alimentos e ingredientes alimentarios producidos a partir de OMG con arreglo a la directiva 90/220/CEE pero que no los contengan c) Alimentos e ingredientes alimentarios de estructura molecular nueva o modificada intencionadamente d) Alimentos e ingredientes alimentarios consistentes en microorganismos, hongos o algas u obtenidos a partir de ellos e) Alimentos e ingredientes alimentarios consistentes en vegetales u obtenidos a partir de ellos y los ingredientes alimentarios obtenidos a partir de animales excepto los alimentos e ingredientes alimentarios obtenidos mediante prácticas tradicionales de multiplicación o de selección cuyo historial de uso alimentario sea seguro f) Alimentos e ingredientes alimentarios que se hayan sometido a un proceso de producción no utilizado habitualmente, que provoca en su composición o estructura cambios significativos de su valor nutritivo, de su metabolismo o de su composición o de su contenido en sustancias indeseables El reglamento no se aplica a: a) aditivos b) aromas para productos alimenticios c) disolventes de extracción Como ejemplos de estos alimentos se pueden citar en el caso de los alimentos modificados genéticamente los dos únicos cultivos permitidos actualmente: el maíz y la soja. El maíz se puede cultivar en la Unión en tanto que está permitido la importación de la soja aunque no su cultivo. Actualmente se calcula que en España existen unas 215 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 15.000 hectáreas de maíz transgénico.(Pedauyé Ruiz, 2000) La principal vía de entrada de transgénicos en España es la importación (dos millones de toneladas de maíz y una de soja cada año). El 70% de este volumen se destina a la alimentación del ganado y el resto a la alimentación humana ya que se emplea en la fabricación de diversos alimentos como aceites, margarinas, almidones (Rodríguez López y col, 2000). Como representantes de alimentos con estructura molecular nueva o modificada intencionadamente se encuentran los de sustitutos laslípidos grasas.deEstos compuestos sus propiedades sensoriales son capaces sustituirdelos un alimento peropor tienen un valor calórico nulo o muy reducido porque están diseñados para no ser sustrato de la lipasa pancreática. Así se ha reemplazado el glicerol de triglicéridos convencionales por carbohidratos, alquilglicósidos o por polialcoholes como la sacarosa dando lugar a moléculas que ofrecen un impedimento estérico a la acción de la lipasa. Otra posibilidad es sustituir el ácido graso srcinal por otro que las enzimas digestivas no sean capaces de metabolizar como el ácido erúcico. No pueden considerarse meramente aditivos porque se añaden al alimento en cantidades mayores que la mayoría de los aditivos. Como modelo del cuarto apartado encontramos la proteína que se produce a partir del micelio de Fusarium graminearum que crece gracias al aporte de glucosa del almidón de maíz, produciéndose un alimento rico en proteína.. Tiene una textura excelente que se atribuye a la disposición lineal de las hifas del hongo que le asemeja a las fibrillas de la carne. Tiene un alto contenido en fibra y proteína pero no tiene grasa. (Madden, 1995). El producto tiene escaso sabor lo que hace que pueda ser combinado con gran cantidad de ingredientes. La proteína obtenida de microorganismos (single cell protein) se usa tanto en alimentación humana como en alimentación del ganado y se obtiene de diversas fuentes tales como bacterias que usan como sustrato metanol, levaduras que usan como sustrato azúcar o algas fotosintéticas. En general, podemos considerar en el quinto apartado aquellos productos vegetales exóticos que no se han usado antes en la UE. Así hubieran sido considerados los kiwis hace 20 años, la patata y el tomate cuando se descubrió el Nuevo Mundo y en el caso de los animales podríamos citar el krill o plactón antártico. Y, por último, están sujetos al reglamento de nuevos alimentos los nuevos procesos de elaboración como los que combinan temperatura y alta presión. 11.3. ASPECTOS VE PARAINGREDIENTES LA EVALUACIÓN DE NUEVOS ALIMENTOS (NA)CLA Y NUEVOS ALIMENTARIOS Hasta ahora los alimentos han sido considerados seguros a pesar de que fuera conocida la presencia de tóxicos naturales como la solanina en la patata o sustancias antinutrientes como el fitato de la soja., ya que existe una certeza razonable de que si se consumen razonablemente no existe riesgo para la salud del consumidor. Los esfuerzos 216 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ de las autoridades en materia de seguridad se han centrado en los aditivos, la contaminación biótica y abiótica y los coadyuvantes tecnológicos. Sin embargo, existe un gran recelo hacia los alimentos producidos con nuevos métodos, especialmente a los biotecnológicos y bajo este panorama se ha desarrollado en la Unión Europea normas legislativas al objeto de establecer los controles necesarios para garantizar el respeto a las normas de seguridad aceptables. Siempre que se introduzcan cambios en la comercialización, la producción o el tratamiento de un alimento o se utilicen ingredientes no tradicionales deberán considerarse las97/618/CE) repercusiones que tiene para la salud del consumidor.(Recomendación de la Comisión Cambios en la comer ciali zación. Ser consumido en cantidades mayores que antes. Hoy en día las técnicas de cultivo han revolucionado el modo de consumo de ciertos alimentos y se pueden tomar plátanos, tomates, pepinos a lo largo de todo el año. Esto conduce a un mayor consumo de estos alimentos. Uno de ellos es el champiñón ( Agaricus bisporus) que hasta hace poco tiempo sólo se podía consumir durante un período breve de tiempo y ahora durante todo el año. Este champiñón contiene derivados de la hidrazina cuyo principal componente la agaritina es sospechoso de ser carcinogénico en animales. Cuando se consumían durante un período muy corto de tiempo no había problemas pero actualmente hay que reconsiderar su consumo pues se pueden llegar a consumir anualmente 15g de agaritina ya que esta se encuentra en 1500mg/Kg de champiñones. Pr oceso de produ cción no u ti li zado habitu almente Por ejemplo, la combinación de los tratamientos térmicos a base de clorhídrico y tratamientos de alta presión de plantas proteínicas para ser usadas en alimentos como sopas y salsas dio lugar a la amplia formación de cloropropanoles genotóxicos, probablemente carcinogénicos El síndrome de la eosinofilia mialgia tuvo su srcen en un suplemento dietético de Ltriptófano. En Japón ocasionó 37 muertos de 1000 enfermos y el problema radicó en que se habían introducido cambios en el proceso de filtrado que permitían que las impurezas pasen al producto. M odo de consum o previo e n l a CE - Por ejemplo, las judías. Existen unas 30 variedades de judías que pueden ser consumidas bien como judías tiernas o como judías cocidas. Las judías contienen lecitinas, unas variedades más que otras. Si no se cuecen las judías, las lecitinas pueden dar vómitos, diarrea y en casos más graves convulsiones y vómitos. Por eso se indica en Dinamarca cuales se deben consumir directamente y cuales se deben cocer. 217 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Pr oblemas de la evalu ación de la segur idad de los nu evos alimentos Para evaluar la inocuidad de plaguicidas, aditivos, sustancias farmacéuticas, sustancias químicas industriales se recurre a estudios con animales. En la mayoría de los casos, no obstante, la sustancia a estudiar está perfectamente caracterizada, es de pureza conocida, no tiene valor nutricional y la exposición humana es relativamente baja. Así pues resulta sencillo administrar esos compuestos a animales en distintas dosis, algunas de ellas varios órdenes de magnitud superiores a la administración prevista en humanos a fin de determinar los efectos adversos de relevancia. De esta manera, es posible determinar, en la mayoría de los casos que niveles de exposición no presentan efectos adversos y con ello establecer límites superiores seguros mediante la aplicación de factores adecuados. Sin embargo, los alimentos son mezclas más o menos complejas de compuestos caracterizadas por una gran variedad en la composición y el valor nutricional. Debido a su volumen y a su efecto en la saciedad sólo pueden ofrecerse al animal en múltiplos reducidos de la cantidad esperada en la dieta humana. Además hay que tener en cuenta el posible desequilibrio de las dietas utilizadas y el valor nutricional con el fin de evitar efectos adversos que no estén relacionados con el material en sí. Las principales dificultades de la evaluación se pueden concretar en: 1.- Los alimentos son mezclas más o menos complejas de macro y micronutrientes y los métodos de estudios metabólicos y farmacocinéticos están diseñados para sustancias individuales y singulares. 2.- En segundo lugar el método de evaluación debe contemplar la forma en la que es consumido un alimento, es decir, como parte de una dieta normal y variada frente a los tradicionales métodos de evaluación toxicológica en que consideran una dosis elevada 3.- Se sabe, por otra parte, que los alimentos naturales presentan sustancias que pueden ser tóxicas e incluso carcinógenas, pero la relación con el desarrollo de una enfermedad está vinculado con la dieta y los hábitos alimentarios que se sigan más que con un componente aislado del alimento. 4.- Además de los efectos tóxicos hay que considerar los posibles cambios en el estado nutritivo del consumidor que sustituye los alimentos tradicionales por los nuevos. En la práctica hay muy pocos alimentos que se sometan a estudios toxicológicos pero se acepta que son inocuos. Para desarrollar la metodología de evaluación de nuevos alimentos era indispensable definir qué es un alimento inocuo. La OCDE definió que un alimento era inocuo si existe certeza razonable de que no se derivarán perjuicios de su consumo en las condiciones previstas. Las dificultades de aplicar procedimientos tradicionales de ensayo toxicológico y de evaluación de riesgos a los alimentos enteros hicieron necesario adoptar un criterio 218 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ distinto para evaluar la inocuidad de los alimentos genéticamente modificados. Ello llevó al desarrollo del concepto de equivalencia sustancial. Este criterio reconoce que la meta no es demostrar la inocuidad absoluta sino que el alimento es tan inocuo como el homólogo tradicional. Equ ivalenci a sustancial La equivalencia sustancial es una estrategia para comparar un alimento con su homólogo tradicional de modo que si se descubre que el nuevo es sustancialmente equivalente al tradicional pueda ser tratado como éste en términos de salubridad. La equivalencia sustancial se puede aplicar a todo el alimento o componente alimentario o a todo el alimento salvo la modificación que se le ha aplicado. El hecho de que un alimento no sea sustancialmente equivalente al existente no quiere decir que no sea saludable sino que hay que realizar una evaluación más exhaustiva. La comparación será tanto más ardua cuanto más complejos sean los alimentos. A la hora de determinar los datos toxicológicos necesarios se pueden considerar tres hipótesis: a) Equivalencia sustancial total Se establecer la equivalencia casopuede no son necesarias más pruebas.sustancial del NA y el alimento tradicional, en cuyo b) Equivalencia sustancial parcial Se puede establecer la equivalencia sustancial excepto para un sólo rasgo, en cuyo caso se requiere una evaluación complementaria específicamente de dicho rasgo. c) No se puede establecer Equivalencia sustancial En cuyo caso el nuevo alimento debe ser sometido a una evaluación más exhaustiva que tenga en cuenta: identidad, estructura química, propiedades físicoquímicas, fuente, ingesta potencial en función de su papel potencial en la dieta, la exposición de grupos de población especialmente vulnerables y los efectos probables del tratamiento. Cuanto mayor sea la exposición prevista, mas extenso deberá ser el programa de pruebas toxicológicas. De los alimentos producidos a partir de cultivos genéticamente modificados, sólo el aceite muy refinado, el azúcar o los hidrolizados de fibra son considerados sustancialmente equivalentes a los homólogos tradicionales no modificados ya que no se espera ni ADN ni proteína. El resto, como harinas y proteínas requieren una evaluación completa. 219 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ M odo de establ ecer l a equi valenci a sustanci al 1.-Análisis de la composición Para establecer si son equivalentes sustancialmente y también para estudios nutritivos y toxicológicos es preciso analizar la composición con métodos normalizados y validados: - Macro y micronutrientes - Sustancias tóxicas críticas - Factores antinutricionales que pudieran estar presentes como consecuencia del proceso de producción 2.-I ngesta La comercialización de un nuevo alimento debe ir acompañada de unas pautas de ingesta en el que se indique los efectos de la posible sustitución de otros componentes alimentarios de importancia en la dieta. 3.-Con sideracion es nu tr icion ales de las pr uebas toxi cológicas en ani mal es Los aspectos nutricionales y toxicológicos tienen que integrarse en la evaluación de un NA. El conocimiento preciso de biodisponibilidad las propiedades nutricionales valor energético, contenido proteínico, de nutrientes(por es ejemplo, una condición necesaria del programa de pruebas toxicológicas. En los estudios toxicológicos de experimentación con animales la dosis más elevada ha de ser el nivel máximo que puede incorporarse a la dieta sin causar un desequilibrio nutricional, mientras que la dosis más baja debe ser comparable a su función previsible en la dieta humana. Existe una dificultad para emplear los factores de seguridad tradicionalmente empleados en los estudios toxicológicos ya que estaríamos en unos niveles de desequilibrio nutritivo, por eso se prevé la inclusión de estudios de metabolismo y absorción en animales. 4.- Reper cusion es de los nu evos alimentos par a la ali mentaci ón hum ana La evaluación general del nuevo alimento debe considerar las repercusiones que tiene para la salud tanto las ingestas habituales como los niveles máximos de consumo. Si se prevé que el nuevo alimento vaya a tener un importante uso en la alimentación humana deberá efectuarse una valoración que debe prestar atención a las características fisiológicas y necesidades metabólicas de grupos especiales tales como: embarazadas, lactantes, ancianos y grupos de población con necesidades especiales (diabéticos, malabsorción...). Es preciso evaluar los efectos a corto y largo plazo como el efecto que sobre las vitaminas liposolubles pueden tener el consumo de sustitutos de las grasas en el metabolismo de las vitaminas liposolubles 220 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 5.- Eval uación de nuev os mi croor gani smos uti li zados en los ali mentos Por definición, los microorganismos sin uso tradicional en la producción de alimentos en Europa no pueden tener un homólogo tradicional sustancialmente equivalente por lo que deben ser evaluados. Los criterios que se siguen son: a) Confinamiento (por ejemplo, están sólo presentes en el fermentador, permanecen vivos en el alimento o se destruyen en los tratamientos) b) Potencial de colonización del intestino de mamíferos c) Potencial de toxigenicidad y patogenicidad en mamíferos d) Aplicación o no de ingeniería genética y en este punto se deben considerar srcen del material introducido (vectores, elementos reguladores, genes extraños, genes diana Sistema: Homólogo: autoclonación cuando todo el material genético deriva de la misma especie taxonómica. En este caso la equivalencia sustancial se puede establecer en la mayoría de los casos Heterólogo: el donante y el receptor del material genético pertenecen a distintas especies y en este caso hay que considerar las repercusiones de la transferencia horizontal de genes en el intestino 6.- Potenci al aler gé ni co (F AO/OM S, 2000; 2001) La Comisión del Codex Alimentarius ha adoptado una lista de alimentos que más comúnmente producen alergias en reacciones mediadas por IgE en todo el mundo. Entre ellos figuran: los cacahuetes, semillas de soja, leche, huevos, pescado, crustáceos, trigo y cereales que contienen gluten (trigo, cebada, centeno, avena y espelta), nueces. Las reacciones alérgicas a frutas y hortalizas frescas, el denominado síndrome de la alergia oral son de tipo leve y generalmente se limita a la región orofaríngea. Los síntomas de las alergias pueden ser leves o incluso mortales, según el individuo. También es variable la dosis necesaria para desencadenar una reacción (de microgramos a miligramos). Casi todos los alergenos alimentarios son proteínas aunque también cabe la posibilidad de que otros componentes alimentarios actúen como haptenos (pequeñas moléculas que pueden interaccionar con proteínas del organismo o con proteínas de los alimentos y hacer que éstas se vuelvan alergénicas). Del mismo modo, las proteínas de prolamina del trigo centeno y otros cereales participan en el desencadenamiento de la enteropatía o sensibilidad al gluten. 221 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Un proyecto de investigación intentó producir soja con un mayor contenido de metionina introduciéndole un gen de la nuez de Brasil. Como resultado la soja obtenida era alergénica no sólo para los individuos alérgicos a la soja sino también para el individuo alérgico a la nuez de Brasil con lo cual hubo que abandonar el proyecto. Ciertas clases de proteínas son alérgenos conocidos como las albúminas 2S altas en metionina que contienen las nueces de brasil, pipas de girasol, granos de mostaza. Si en alimento existe este tipo de proteína debe estudiarse concienzudamente. Dado que los alimentos genéticamente modificados suelen contener proteína nuevas, la evaluación de su inocuidad debe incluir una evaluación de la alergenicidad de esas nuevas proteínas. Los parámetros elegidos para evaluar la alergenicidad son: a) Origen del material genético introducido: debe adoptarse particular atención si la fuente contiene alérgenos conocidos b) Homología de secuencias: ya se dispone de una secuencia de aminoácidos de muchos alérgenos c) Inmunorreactividad a la proteína recientemente introducida: en el caso de que uno de los dos supuestos anteriores sea positivo se determina la reactividad de esa proteína con la Ig E del plasma sanguíneo de individuos alérgicos apropiados d) Efecto del pH o de la digestión: la mayoría de los alérgenos son resistentes a la acidez gástrica y a las proteasas digestivas e) Estabilidad frente al calor o la elaboración: los alérgenos lábiles en alimentos que se cocinan o elaboran de alguna otra forma antes del consumo revisten menos peligro En el árbol de decisiones publicado en el 2001 tanto en caso de que la fuente sea alergénica como no se realiza un análisis de la secuencia. Si se demuestra que existe homología de secuencias con un alérgeno ya conocido, se considera que el nuevo alimento lo es, sin ningún otro tratamiento. Si no lo es, se aplica el análisis frente a suero específico. A diferencia de los árboles de decisión precedentes, el análisis frente a suero específico se aplica independiente de que la fuente sea alergénica o no lo sea El método que se utiliza actualmente para determinar similitudes significativas de secuencias es la comparación de al menos 8 aa contiguos idénticos. Se ha sugerido que lo que habría que hacer es comparar un número más pequeño de aa contiguos e idénticos, quizá tan sólo 4. El uso de una comparación de 8 aa contiguos e idénticos parece guardar cierta relación con la longitud peptídica mínima para un epitopo de células T (Un epitopo es un grupo de aa dentro de una proteína que puede unirse a células T, epitopos de células T, o anticuerpos de IgE (epitopos de IgE). Los epitopos pueden ser lineales o de conformación.. También se reconoce que el método no puede identificar epitopos discontinuos o de configuración que dependen de la estructura terciaria de la proteína. Sin embargo, la estabilidad de los alérgenos alimentarios al 222 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ calor sugiere que en este caso tienen más importancia los epitopos lineales y discontinuos. Debe llegarse al consenso científico internacional sobre el uso de la homología de secuencias en la evaluación de la alergenicidad de los alimentos genéticamente modificados. Cuando se realiza un análisis de suero el grado de confianza en los resultados depende del número de sueros empleados. Así para detectar un alérgeno mayoritario (aquel frente al cual reaccionan el 50% de la población sensible) se precisan: Grado de confianza Número de sueros 95% 99% 99,9% 6 8 14 En el caso de que sea minoritario (aquel frente al cual reaccionan menos del 50% de la población) se precisan: Grado de confianza 95% 99% Número de sueros 17 24 Si en algún caso los resultados son positivos significará la interrupción del desarrollo del producto. Si es negativo las pruebas continuarán con sueros dirigidos, resistencia a la pepsina y modelos de animales. Los sueros dirigidos se seleccionarán en función del tipo de proteina recombinante. Si es: Planta monocotiledónea se ensayarán la hierba y el arroz Planta dicotiledónea: los cacahuetes, las nueces y el látex Mohos, levaduras, hongos: Alternaria, Cladosporium, Trichophyton Invertebrados: ácaros, cucaracha, seda, camarón Vertebrados: alergenos a proteína de vaca, pescado, huevo El uso de la estabilidad digestiva parece un criterio bastante útil en la evaluación de la alergenicidad de los alimentos genéticamente modificados. Se han usado modelos de digestión gástrica e intestinal en mamíferos para evaluar la estabilidad digestiva de alérgenos alimentarios conocidos y proteínas introducidas en alimentos con modificación genética. Después de someter a la acción proteolítica de la pepsina a la proteína a 37º durante 60' la evidencia de fragmentos mayores de 3.5 kDa sugiere que esa proteína puede ser alegénica En cuanto a las pruebas con animales se deberán usar varios modelos de experimentación: 223 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ - Administración oral e intraperitoneal - Se deberán proporciona los resultados en perfiles de anticuerpos Th1/Th2 - En las pruebas con animales se debe contrastar frente a alérgenos débiles e intensos Se considera que los modelos con animales no están aún suficientemente validados. 7.- E valuación del materi al gené ti co Es preciso comprobar que el nuevo ADN introducido no codifica ninguna sustancia nociva y hay que comprobar que la construcción final es estable. Para eso el srcen y la identidad taxonómica del organismo hospedador debe ser claramente establecido porque ayuda a evaluar la capacidad potencial de producción de toxinas o los agentes virulentos y otras impurezas. Si se usan vectores es preciso establecer su seguridad en la elaboración de alimentos. En general cuando se introduce un material genético nuevo hay que asegurarse de que: El fragmento introducido sea el mínimo necesario para obtener el rasgo deseado. Se deben escoger vectores tales que minimicen la posibilidad de producir modificaciones a otros microorganismos Si el microorganismo está destinado a formar parte del alimento, el vector no debe contener genes marcadores de resistencia a antibióticos. Los genes marcadores se emplean para comprobar que los vegetales o microorganismos han sido transformados con éxito, sirven como etiquetas para identificar y seleccionar las células vegetales. Confieren en general resistencia a los antibióticos o mayor tolerancia a los herbicidas o tolerancia a los metales pesados. Normalmente, no se usan genes marcadores de antibióticos importantes en medicina o fármacos con pocas alternativas de tratamiento, esas dos razones justifican que no se empleen Se evalúan como cualquier gen extraño introducido. Hay que comprobar: El gen marcador y el producto que codifica Los métodos para analizar y cuantificar el gen marcador y sus productos de expresión en el alimento Los potenciales efectos toxicológicos y/o nutricionales relacionados con el gen marcador El potencial de transferencia génica horizontal a la flora intestinal. Todos los alimentos contienen ADN que es ingerido en cantidades significativas; se estima que la ingesta diaria de ARN y ADN está entre 0,1 y 1 g diarios. Hay que tener en cuenta que la cantidad de ADN modificado puede suponer 1/250.000 de la cantidad ingerida. 224 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La transferencia de ADN vegetal a células microbianas o de mamífero en circunstancias normales de exposición alimentaria exigiría que ocurrieran los sucesos siguientes: 1) Los genes de ADN vegetal habrían de ser liberados, probablemente como fragmentos lineales 2) Los genes del vegetal han de sobrevivir a las nucleasas del vegetal y a las del tracto gastrointestinal 3) Los genes habrían de competir con el ADN alimentario para la asimilación 4) Las células bacterianas o de mamífero receptoras habrían de ser aptas para la transformación y los genes habrían de sobrevivir a sus enzimas de restricción 5) Los genes habrían de ser insertados en el ADN del huésped en sucesos poco comunes de reparación o recombinación Se han hecho diversos ensayos para probar si se pueden introducir genes vegetales modificados en mamíferos y hasta la fecha no se ha conseguido transferirlos ni que se mantengan de forma estable y que después puedan ser mantenidos en ellas. Actualmente se están estudiando pollos y ovejas alimentados con maíz genéticamente modificado y se está estudiando su flora normal (Younes y col, 1995) Las consecuencias de la captación de ADN vegetal por células de mamífero son diferentes de las de la captación de bacterias , así pues los datos existentes indican que ese ADN no se transmite por la vía germinal. No se conoce bien la medida en que las células con ADN extraño son fagocitadas, como tampoco que ese ADN se mantenga y replique de forma estable en las células somáticas. No existen evidencias de que los marcadores de antibióticos usados en plantas genéticamente modificadas supongan un riesgo para la salud humana. La proliferación de células receptoras resistentes pondría en peligro la eficacia del fármaco. La importancia de este hecho viene condicionada por la importancia del antibiótico en terapéutica y por si existen alternativas a ese fármaco. BIBLIOGRAFÍA o o Comisión Europea Reglamento (CE) nº 258/97 del Parlamento Europeo y del Consejo de 27 de enero de 1997 sobre nuevos alimentos y nuevos ingredientes alimentarios Comisión Europea Recomendación de la Comisión de 29 de Julio de 1997 relativa a los aspectos científicos y la presentación de la información necesaria para secundar las solicitudes de puesta en el mercado de nuevos alimentos y nuevos ingredientes 225 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ o alimentarios, la presentación de dicha información y la elaboración de los informes de evaluación inicial de conformidad con el Reglamento (CE) 6nº 258/97 del Parlamento Europeo FAO. Evaluation of Allergenicity of Genetically Modified Foods. Report of a Joint FAO/OMS Expert Consultation on Allergenicity of Foods Derived from Biotechnology. Roma, 2001. o o o o o Madden. Food biotechnology. An introduction ILSI Europe concise monograph series. ILSI, 1995. OMS Aspectos relativos a la inocuidad de los alimentos de srcen vegetal genéticamente modificados. Informe de una Consulta Mixta FAO/OMS de Expertos sobre los Alimentos Obtenidos por Medios Biotecnológicos. Ginebra, 2000. Pedauyé, J, Ferro, A, Pedauyé, V. Alimentos transgénicos. La nueva revolución verde. Mc Graw Hill,, 2000 Rodríguez López A, López Martínez MC, Blanca Herrera RM. Nuevos Alimentos modificados genéticamente y sociedad. Alimentaria 2000, 71-80. Younes M, Speijers JA, van der Heiden CA. Biotechnology-derived and Novel Foods: Safety Approaches and Regulations en Nutritional Toxicology editado por N.Kotsonis, Maureen Mackey and Jerry Hjelle. Raven press, Ltd. Nueva York, 1994. 226 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 12. LOS ALIMENTOS TRANSGÉNICOS Autor: Daniel Ramón Vidal Instituto Agroquímica y Tecnología de Alimentos Toxicología (CSIC) y Departamento de de MedicinadePreventiva y Salud Pública, Bromatología, y Medicina Legal la Facultad de Farmacia de la Universitat de València RESUMEN La aplicación de la genética a la alimentación se remonta a los comienzos de la agricultura o la ganadería, cuando el hombre decidió obtener mejores razas de animales de granja o variedades vegetales comestibles. Tras milenios de selección de mutantes espontáneos y generación de nuevos organismos utilizando el cruce sexual, los últimos años han dado lugar a la aplicación de la ingeniería genética a la tecnología de alimentos. Con ello se han generado los denominados alimentos transgénicos. Existen decenas de ellos, tanto de srcen animal como vegetal y fermentado. Muchos han sido producidos en compañías multinacionales del sector agroalimentario pero otros lo han sido en laboratorios públicos de investigación. Todos los que han obtenido el permiso de comercialización han sido sometidos a amplias evaluaciones toxicológicas y ambientales. Aún así, su comercialización ha generado una gran polémica, sobretodo en los países miembros de la Unión Europea, donde son tema constante de debate, en la mayoría de los casos con grandes dosis de apasionamiento y pocas de racionalidad. En esta revisión damos los datos científicos necesarios para evaluar estos desarrollos. 12.1. ¿QUÉ SON LOS ALIMENTOS TRANSGÉNICOS? Hace miles de años que el hombre aplica la genética a la obtención de alimentos, ya sea mejorando las distintas razas de animales de granja o las variedades vegetales comestibles. Para ello ha utilizado el cruce sexual o ha aprovechado la variabilidad natural, es decir, la aparición de mutantes espontáneos (García Olmedo, 1998). Hace unos pocos años que podemos aplicar las técnicas de la ingeniería genética a la tecnología de alimentos. Con ellas, en lugar de mezclar o mutar genes de forma aleatoria, se trabaja con el gen que de interés. Este gen, una vez clonado, secuenciado y modificado, se introduce en el organismo deseado. Por ello, el grado de conocimiento molecular en la aplicación de estas nuevas tecnologías es muy superior al que se venía generando con las técnicas genéticas clásicas (Ramón, 1999). 227 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Cuando en el diseño de un alimento se emplean técnicas de ingeniería genética se producen los llamados alimentos transgénicos. En la actualidad, en todo el mundo han obtenido el permiso de comercialización setenta de estos productos, pero hay más de trescientos en últimas fases de experimentación o en fase de solicitud del permiso de comercialización. Desde el punto de vista conceptual, la única diferencia entre un alimento transgénico y otro convencional es la técnica genética utilizada en su diseño (cruce sexual o mutagénesis frente a ingeniería genética). Ahora bien, este hecho tiene tres consecuencias: i) en elnidiseño de un alimento transgénico prima frente al azar (ni se juntan se mutan genes al azar, se trabaja con el la gendireccionalidad adecuado); ii) al obtener un alimento transgénico se logra la combinación genética adecuada de forma mucho más rápida; y iii) al construir un alimento transgénico es posible saltar la barrera de especie, ya que todos los organismos vivos tienen el mismo material hereditario. 12.2. LOS DISTINTOS ALIMENTOS TRANSGÉNICOS La mayor parte de alimentos transgénicos son vegetales. Los más conocidos son la soja y el maíz transgénico que han obtenido el permiso de comercialización en la UE. El primero resiste el ataque del gusano denominado taladro porque en su genoma porta un gen proveniente de la bacteria Bacillus thuringiensis que sintetiza una proteína tóxica para el insecto (Estruch y col., 1997). El segundo es inmune al tratamiento con un herbicida al portar un gen bacteriano que rinde una enzima insensible a dicho plaguicida (Padegette y col., 1995). Pero no son los únicos casos. Existen patatas transgénicas que inmunizan contra el cólera o diarreas bacterianas (Arakawa y col., 1998), o una variedad de arroz transgénico capaz de producir provitamina A evitando los problemas de ceguera asociados a dietas basadas en este cereal (Ye y col., 2000). También se han diseñado alimentos transgénicos animales, como por ejemplo carpas y salmones transgénicos que portan múltiples copias del gen de la hormona de crecimiento dando lugar a peces que ganan tamaño mucho más rápido (Devlin y col., 1994). Pero las mejores perspectivas se centran en la secreción de proteínas de alto valor añadido en la glándula mamaria de diferentes mamíferos construyendo animales transgénicos que producen leches enriquecidas en fármacos como el activador del plasminógeno (Colman y col., 1996). Finalmente, en el caso de los alimentos fermentados también se han aplicado técnicas de ingeniería genética. Las bacterias lácticas o las levaduras de uso en el sector agroalimentario han sido modificadas con genes exógenos dando lugar a quesos en los que se acortan los tiempos de maduración (Pascalle y col., 1997), vinos con un incremento de aroma afrutado (Querol and Ramón, 1996), o panes en cuya producción se obvia la adición de aditivos con capacidad alergénica (Rández y col., 1995). 228 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 12.3. ¿SON PELIGROSOS PARA LA SALUD DEL CONSUMIDOR? Para contestar a esta pregunta hay que partir de tres supuestos: i) el riesgo cero no existe en alimentación porque la población humana no es genéticamente homogénea (la fenilalanina es un peligro para los ii) fenilcetonúricos pero para el resto de la población) existen centenares de no alimentos transgénicos por lo que no es posible generalizar y hay que hablar de binomio riesgo-beneficio. La conclusión de lo expuesto fue formulada en su día por la OMS: hay que evaluar alimento transgénico por alimento transgénico y riesgo por riesgo. iii) La FAO, la OMS y la OCDE han trabajado sobre este tema concediendo prioridad al concepto de equivalencia sustancial que otorga dicha categoría a aquellos alimentos transgénicos cuya composición nutricional y características organolépticas son iguales al convencional del que proviene, con la única excepción del nuevo carácter introducido por ingeniería genética (OECD, 1996). Los alimentos transgénicos que han obtenido el permiso de comercialización han sido evaluados en base a tres criterios: contenido nutricional (equivalencia sustancial), alergenicidad y toxicidad. Sin duda son los alimentos más evaluados en toda la historia de la alimentación y los análisis efectuados indican que no hay datos científicos que indiquen que por el hecho de ser transgénicos representen un riesgo para la salud del consumidor superior al que implica la ingestión del alimento convencional correspondiente (Ramón, 2000). Aun así se habla de riesgos y se hace referencia a la aparición de resistencias a antibióticos, el aumento de los casos de alergia o retardos en el desarrollo inmunitario (Riechmann, 2000). La polémica en torno a la aparición de cepas bacterianas resistentes a los antibióticos se centra en la posible transferencia de los genes que las codifican y están presentes en el alimento transgénico a alguna bacteria de la flora intestinal, generando nuevas cepas bacterianas resistentes a antibióticos. No hay pruebas ni datos experimentales que apoyen esta hipótesis (Casse, 2000). A pesar de ello, y debido al rechazo social generado en torno a este tema, se han desarrollado técnicas que permiten eliminar los marcadores de resistencia en el producto final obviando el problema. Con respecto a la alergenicidad, durante la evaluación de una soja transgénica que portaba un gen proveniente del genoma de una nuez brasileña se detectó que el mismo codificaba una proteína perjudicial para consumidores que sean alérgicos a dicho fruto seco. Dicho producto no se comercializó. Con el resto de alimentos transgénicos ensayados hasta la fecha no se han detectado problemas, aun más, existen alimentos transgénicos que obvian problemas de alergenicidad. Finalmente hay que destacar que no existen datos científicos que indiquen que exista un peligro sanitario relacionado con procesos tumorales o problemas en el desarrollo inmunitario. 229 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 12.4. RIESGOS PARA EL MED IO AMBIENTE La evaluación medioambiental es más difícil porque existe una falta de conocimiento y metodologías para analizar dicho tipo de riesgos. Este déficit afecta no sólo a las plantas transgénicas sino también a las convencionales. Dentro de nuestro desconocimiento, las variedades transgénicas son las más evaluadas desde el punto de vista medioambiental, de hecho se han realizado más de 25000 liberaciones controladas de plantas transgénicas al medio ambiente. Un riesgoa claro es la posible transferencia los genes exógenos desde la variedad transgénica variedades silvestres (Joergsen de y Andersen, 1994). Dicha transferencia se produce constantemente con plantas convencionales, pero sólo si existe una compatibilidad sexual. Por eso, y como un ejemplo, podemos afirmar que la transferencia de genes es improbable si utilizamos maíz transgénico en Europa porque no hay variedades silvestres, y probable si lo hacemos en Centroamérica donde si existen. Un segundo riesgo medioambiental lo constituye la pérdida de biodiversidad asociada a su cultivo. Si las variedades transgénicas construidas son eficaces, el agricultor se decantará por su uso en detrimento de otras. Aunque es obvio, conviene recordar dos hechos para analizar el problema en su amplitud. En primer lugar hablamos de variedades vegetales comestibles, un porcentaje ridículo de la flora mundial. En segundo, la bajada de biodiversidad de variedades comestibles se viene produciendo desde que comenzó la agricultura. Para solventar este problema hay que potenciar los bancos de germoplasma y las colecciones de cultivo. Finalmente, otro posible riesgo medioambiental consiste en el efecto dañino que ciertas plantas transgénicas resistentes a plagas pueden tener sobre poblaciones distintas a aquellas contra las que protegen. Uno de los casos más discutidos es el de la Mariposa Monarca, una especie que se vería afectada en experimentos de laboratorio por el maíz Bt (Hodgson 1999; Losey y col. 1999). A pesar de los muchos experimentos realizados hasta la fecha esta situación dista de ser clara. 12.5. ¿UN NEGOCIO DE MULTINACIONALES? Muchos de los desarrollos obtenidos hasta la fecha se han conseguido en los laboratorios de las compañías multinacionales de la agroalimentación. Son las mismas compañías que venden las semillas o los alimentos convencionales, ya que no se han creado compañías nuevas para vender los alimentos transgénicos. Algunas de estas industrias dicen que los alimentos transgénicos acabarán con el problema del hambre en el mundo. Nada más lejos de la realidad porque este problema ya se puede solucionar repartiendo los excedentes alimentarios: el hambre no es un problema científico sino político. Las grandes compañías no trabajan en desarrollos que afectan a países del Tercer Mundo. Pese a ello, el gobierno de la República Popular China ha desarrollado 230 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ variedades transgénicas de arroz que resisten las plagas más importantes en este país y anunciado que antes del año 2010 la mitad de superficie cultivable del país estará sembrada con semillas transgénicas. Una situación similar se vive en la India. Todo ello demuestra que el centrar el debate de los alimentos transgénicos en una campaña contra las multinacionales es, cuanto menos, una ingenuidad con un cierto grado de perversión. 12.6. ¿QUÉ OPINA EL CONSUMIDOR? Se han llevado a cabo muchas encuestas, pero la heterogeneidad de las poblaciones encuestadas, el tipo de encuesta o las preguntas, ha dificultado el obtener tendencias entre consumidores de distintos países. Es posible concluir que: i) ii) iii) hay un desconocimiento profundo sobre qué es un alimento transgénico hay un rechazo a los alimentos transgénicos animales y una mayor aceptación de los vegetales o fermentados, sobre todo si la modificación genética afecta al consumidor y los consumidores están unánimemente a favor del etiquetado de estos alimentos. CONCLUSIÓN Los alimentos transgénicos son una realidad científica incuestionable pero en la actualidad constituyen problema económico tienen en la sus UE.intereses: Todos los colectivos implicados en el debate un sobre su comercialización las compañías multinacionales que los venden y lo quieren hacer cuanto antes, las organizaciones ecologistas con estructura de multinacional que se oponen a su comercialización, los científicos que trabajan en organismos públicos y ven peligrar su tema de trabajo, y los periodistas que han encontrado en este tema un filón de noticias sensacionalistas. Lo que haga el consumidor es difícil de predecir y dependerá de la clase política europea, la presión social de los grupos que se oponen y la presión económica de las compañías productoras, sin contar la posición que adopten los medios de comunicación y la futura aparición en el mercado de alimentos transgénicos cuya mejora implique beneficios sanitarios. Si se diera esta última circunstancia, muy probablemente las cosas se vean de otra manera. BIBLIOGRAFÍA Arakawa T, Chong DKX, Langridge WHR. Efficacy of a food plant-based oral cholera toxin B subunit vaccine. Nature Biotechnology 1998, 16: 292-297.  Casse F. El maíz y la resistencia a los antibióticos. Mundo Científico Marzo 2000: 32-36.  Colman, A. Production of proteins in the milk of transgenic livestock: problems, solutions, and successes. American Journal of Clinical Nutrition 1996, 63: 639S645S.  231 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________  Devlin RH, Yesaki TY, Biagi CA, Donaldson EM, Swanson P, Chan WK. Extraordinary salmon growth. Nature 1994, 271: 209-210. Estruch JJ, Carozzi NB, Desai N, Dick NB, Warren GW, Koziel MG. Transgenic plants: an emerging approach to pest control. 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Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 13. ALERGIAS ALIMENTARIAS Autores: Ana Mª Troncoso, Mª Lourdes Morales Área de Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla 14.1 INTRODUCCIÓN El término alergias alimentarias ha sido usado durante mucho tiempo para describir muchos tipos de reacciones adversas de carácter individual hacia los alimentos y sigue siendo un término mal utilizado y mal comprendido por el público en general. La verdadera alergia alimentaria resulta ser tan sólo un tipo de reacción adversa a los alimentos, que incluye una respuesta inmune. El término reacción adversa a los alimentos abarca pues dos categorías: hipersensibilidad al alimento e intolerancia al alimento. Un alergeno es una sustancia extraña al organismo que al interaccionar con el sistema inmunitario produce una reacción alérgica.El tracto gastrointestinal posee un elaborado sistema de barrera que incluye mecanismos inmunológicos y no inmunológicos para proteger al organismo frente a alergenos y otros agentes tóxicos que pueda encontrarse. El endotelio constituye la barrera física, el peristaltismo limita el tiempo de contacto del antígeno, los ácidos del estómago y las enzimas digestivas degradan grandes moléculas en unidades más pequeñas. El componente inmunológico es el tejido linfoide asociado al intestino que incluye: placas de Peyer, macrófagos, mastocitos, células plasmáticas y linfocitos. La toxicidad (alergenicidad) se atribuye a la anormal sensibilidad del individuo que consume el alimento. Existen una serie de razones por las que es difícil diagnosticar y estudiar las reacciones adversas a los alimentos: son causadas por un amplio número de alimentos y aditivos, muchos de ellos componentes habituales de la dieta dan lugar a una variedad de síntomas muchos de ellos no específicos de las reacciones adversas hacia alimentos y que pueden aparecer en espacios de tiempo muy variables desde la propia ingestión del alimento el mecanismo de la reacción adversa es también variable algunas tienen una base psicológica los métodos de diagnóstico pueden ser muy pesados Las reacciones adversas demostrables a los aditivos son alrededor de 10 veces menos comunes que a los alimentos propiamente dichos. 233 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La Academia Americana de Alergia e Inmunología recomienda una terminología estándar. Terminología estándar utilizada para describir reacciones adversas a los alimentos Hipersensibilidad alimentaria (inmunológica) Mediada por IgE No mediada por IgE Término Reacciones adversas Alergia (hipersensibilidad) alimentaria Anafilaxis alimentaria Intolerancia alimentaria Envenenamiento (toxicidad) alimentario Intolerancia alimentaria (no inmunológica) Toxicidad alimentaria Reacciones anafilactoides Reacciones idiosincráticas Reacciones metabólicas Reacciones farmacológicas Definición Características/ejemplos Término general que puede aplicarse a cualquier respuesta anormal atribuida a la ingestión de un alimento o aditivo alimentario Reacción inmunológica Respuesta celular o resultante de la ingestión de un alimento o aditivo alimentario. Sólo ocurre en algunos pacientes, puede ocurrir tras la ingestión de una pequeña cantidad de sustancia y no se relaciona con ningún efecto fisiológico Tipo de hipersensibilidad alérgica clásica a alimentos o aditivos Término general para describir una respuesta fisiológica anormal a un alimento o aditivo. Efecto adverso causada por la acción de un alimento o aditivo sin la participación de mecanismos inmunes. Puede conllevar liberación no inmune de mediadores químicos humoral inmune, requiere una exposición previa al antígeno. Respuesta humoral, implica IgE y liberación de mediadores químicos. Puede ser mortal No inmune. Puede ser causada por endo o exotoxinas bacterianas, fúngicas, moluscos, pescados,... 234 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Idiosincrasia alimentaria Reacción anafilactoide a alimentos Reacción metabólica Reacción farmacológica Respuesta anormal a una sustancia o aditivo presente en el alimento. Ocurre en grupos específicos de individuos que están genéticamente predispuestos Reacción parecida a la No inmune. Favismo (anemia hemolítica relacionada con una deficiencia de la enzima eritrocitaria glucosa-6fosfato deshidrogenasa), intolerancia a la lactosa,... Mimetiza los síntomas de anafilaxis como resultado de una liberación no inmune de sustancias químicas tras la ingesta del alimento Efecto tóxico de un alimento cuando se ingiere en exceso o no preparado convenientemente Reacción adversa a un alimento como resultado de un compuesto químico naturalmente producido o añadido la alergia alimentaria. No inmune. Envenamiento por escombroides, sulfitos, sensibilidad al vino tinto Intox por vitamina A No inmune. Tiramina en pacientes tratados con IMAO Desde un punto de vista las alergias alimentarias dichas deben distinguirse de otros tipos práctico, de sensibilidad a alimentos porque propiamente pueden suscitar reacciones negativas graves en algunas personas, y porque los individuos alérgicos toleran muy poco la presencia del alimento responsable en su dieta. Por ejemplo, es importante distinguir entre alergia a la leche e intolerancia a la lactosa. La primera puede producir reacciones sistémicas a veces graves, y los individuos alérgicos sólo están en condiciones de tolerar cantidades muy pequeñas de leche en la dieta. En cambio, la intolerancia a la lactosa, que obedece a una deficiencia enzimática del intestino delgado, sólo provoca síntomas gastrointestinales; a menudo las personas que la sufren toleran la presencia de cantidades apreciables de leche en la dieta. Las reacciones de hipersensibilidad se dividen en cuatro categorías basadas en las diferencias encontradas en la respuesta inmune. Estas cuatro categorías no se consideran excluyentes mutuamente. 13.2 MECANISMOS INMUNOLÓGICOS Sensibilidad tipo I. También denominada hipersensibilidad mediada por IgE o inmediata. Es una respuesta humoral a un antígeno. Las reacciones se producen por la liberación de sustancias farmacológicamente activas (sustancias vasoactivas: serotonina e histamina) a partir de ciertas células efectoras srcinadas por la interacción del alergeno con una IgE específica que se adhiere a la superficie de estas células. Es la más 235 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ comúnmente asociada a la alergia alimentaria. Los antígenos de los alimentos que provocan una respuesta de IgE son principalmente proteínas o glicoproteínas. Hipersensibilidad citotóxica o tipo II. Ocurre cuando los anticuerpos atacan a un antígeno en la superficie celular y causan destrucción en la célula. No se cree que sean importantes en la alergia alimentaria. Reacciones tipo III. Resultan de la deposición tisular de complejos inmunes (Alergeno + anticuerpo), que provoca reacción inflamatoria y daños en el tejido. Pueden estar relacionadas con enteropatía retardada. Hipersensibilidad retardada o tipo IV. Es una respuesta celular a un antígeno, en oposición a las respuestas humorales de los Tipos I-III. El alergeno se une a un linfocito T sensibilizado que induce síntesis de linfoquinas, proliferación de linfocitos y generación de células citotóxicas T. 13.3 MANIFESTACIONES CLÍNICAS Varían mucho en cuanto a localización, severidad y tiempo de aparición desde la ingestión del alergeno. Van desde una simple urticaria hasta anafilaxis que puede ser fatal. Los órganos primarios afectados incluyen la piel, el tracto gastrointestinal y el aparato respiratorio. Los efectos sobre el sistema nervioso central están menos documentados, a excepción de las migrañas. Un mismo alimento puede dar lugar a diferentes síntomas, pero al mismo tiempo los mismos síntomas pueden tener diferentes orígenes. La anafilaxis inducida por alimentos es una reacción inmunitaria aguda, a menudo grave y a veces letal, que suele presentarse dentro de un lapso de tiempo limitado tras la exposición a un antígeno. la más peligrosa es la anafilaxis sistémica, que causa dolor abdominal, náusea, vómito, cianosis, hipotensión arterial, angioedema, dolor torácico, urticaria, diarrea, y muerte. Los cacahuetes son la causa más común de muerte por anafilaxis. M ani festaci ones clíni cas de la alergi a ali mentar ia Orofaríngeos/gastrointestinales Náusea y dolores abdominales Vómitos Diarrea Cólicos Síntomas cutáneos Urticaria Angioedema Eritema Dermatitis atópica 236 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Síntomas respiratorios Rinitis Edema laríngeo Asma Tos Síndrome inducido por la leche con enfermedad respiratoria (síndrome de Heiner) Síntomas neurológicos Migrañas Síntomas sistémicos Anafilaxis 13. 4 NATURALEZA DE LOS ALERGENOS ALIMENTARIOS Los alergenos alimentarios más comunes se presentan en alimentos con alto contenido en proteínas, sobre todo los de srcen vegetal o marino. Además de factores genéticos, medioambientales y de exposición relativa, la naturaleza molecular, en especial la conformación espacial del alergeno juega un papel importante en el desarrollo de las alergias alimentarias. Los alergenos alimentarios suelen ser proteínas y algunos aditivos alimentarios pùeden jugar un cierto papel como alergenos. El aditivo funciona como un hapteno y se convierte en alergeno ligándose a una proteína transportadora. La mayoría de los alergenos conocidos están involucrados en reacciones mediadas por IgE. Hay muchas proteínas presentes en alimentos muy diversos que se conocen están implicadas en reacciones alérgicas, pero sólo unas pocas han sido aisladas y caracterizadas Mediante ensayos de doble ciego placebo-control se ha comprobado que el 93% de las laergias alimentarias se srcinan por huevos, cacahuetes, leche, soja, avellana, mariscos, pescado, trigo y maíz. Se ha comprobado que tras la ingestión de alimentos alergizantes se precipitan los trastornos anafilácticos (asma, urticaria, diarrea, náuseas, vómitos,..) si se realiza ejercicio físico. Se le ha denominado anafilaxia alimentaria inducida por el ejercicio y pudiera explicarse porque se produzca una más intensa absorción del alergeno (Cameán y Repetto, 1995). 237 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Alergenos alimentarios Leche -lactoglobulina , , , -caseínas Huevo Ovomucoide (clara) Ovoalbúmina Conalbúmina Bacalao Péptido M Gambas Antígeno I Soja Cacahuetes Guisantes Arroz Antígeno II Inhibidor de la tripsina Peanut I Concanavlina A-proteína reactiva Albúmina globulina L eche de vaca. Es la alergia más común y la más conocida; es común en niños de corta edad y causa además de los síntomas característicos de la alergia otras reacciones adversas como intolerancia a la lactosa. Aparece en un 0.5-4% de los niños recién nacidos, debidoa que las proteínas de la leche son los primeros antígenos con los que se enfrenta el recién nacido. Los síntomas más comunes incluyen eczema y urticaria. Los alergenos de la leche de vaca son proteínas. La -lactoglobulina estimula la máxima producción de inmunoglobulina E, aunque sólo supone el 10% de las proteínas total. Su potencia como alergeno puede deberse a que es el único tipo de proteína de la leche de vaca que no está presente en la leche humana y presenta cierta resistencia a la digestión en el estómago, permitiendo que cierta parte pueda absorberse sin ser totalmente degradada. Las estrategias para evitar estos síntomas pasan por sustituir las proteínas de la leche por proteínas de soja en las leches infantiles o utilizar hidrolizados proteicos; el tratamiento térmico o la fermentación también pueden desnaturalizar las proteínas y hacer que pierdan cierto potencial alergénico. 13.5 HIPERSENSIBILIDAD RETARDADA Los intermediarios las tejidos. reacciones de hipersensibilidad células inmunitarias ligadas de a los La enfermedad celíaca es retardada el único son ejemplo de reacción de hipersensibilidad retardada a un alimento que se ha descrito suficientemente. Esta enfermedad, que también se conoce como sprue celíaco o enteropatía sensible al gluten, se presenta en ciertas personas tras la ingestión de trigo, centeno, cebada, cereales afines (en particular espelta, kamut y triticale), y tal vez avena. La enfermedad celíaca es consecuencia de una respuesta anormal de los linfocitos T del intestino delgado a determinadas proteínas (gluten de trigo y proteínas afines de los otros cereales) presentes en estos granos. Sobreviene un proceso inflamatorio y un daño 238 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ para el epitelio absorbente del intestino delgado. Aunque el daño al tejido se localiza en el intestino delgado, la perturbación del proceso de absorción influye en muchas otras funciones fisiológicas. Los síntomas de la enfermedad celíaca reflejan un síndrome de absorción deficiente, y consisten en diarrea, timpanismo abdominal, pérdida ponderal, anemia, dolores óseos, fatiga crónica, astenia, calambres. Los niños no aumentan de peso, y acusan retrasos en el crecimiento. Existedeuna variabilidadcelíaca. considerable entre los pacientes afectados en cuanto a la gravedad la enfermedad Algunos enfermos experimentan pocos síntomas y se han descrito casos de enfermedad celíaca latente y asintomática, con la preocupación de que esta enfermedad latente pueda evolucionar y transformarse en sintomática si no es reconocida y tratada. Los síntomas aparecen de 24 a 72 horas después de la ingestión del alimento responsable, porque el daño intestinal provocado por el proceso inflamatorio tarda cierto tiempo en producirse. Es probable que los síntomas de la enfermedad celíaca persistan durante algunos días aunque se evite ingerir el alimento responsable, porque el organismo debe reparar el daño intestinal para poder volver a funcionar normalmente. No se han notificado casos de muerte directamente resultantes de la fase aguda de la enfermedad celíaca. Sin embargo, los pacientes afectados por esta enfermedad corren un riesgo de 50 a 100 veces mayor de desarrollar linfomas malignos. Para reducir este riesgo crónico puede hacerse necesario que se evite la ingestión de los alimentos responsables durante toda la vida. La prevalencia de la enfermedad celíaca parece cambiar de un país a otro. Las diferencias pueden depender en parte del método empleado para el diagnóstico en un país particular, y de las probabilidades de que se reconozca una enfermedad celíaca latente. En algunos países y regiones de Europa la prevalencia es de alrededor de un caso por cada 250 personas, mientras que en EE.UU. parece ser aproximadamente de uno por cada 2000 a 3000 personas. La enfermedad celíaca constituye un rasgo hereditario que se presenta con más frecuencia en las poblaciones europeas y en sus descendientes en otros países, mientras que rara vez aparece en poblaciones asiáticas o africanas. El tratamiento de la enfermedad celíaca exige que se evite por completo el consumo de trigo, centeno, cebada y avena, y de todos los productos elaborados con estos cereales. La administración de una dieta exenta de gluten produce una mejoría considerable de la mucosa intestinal y de su función de absorción. Se cree que las personas aquejadas por la enfermedadaunque celíacanoreaccionan a la ingestión de cantidades deligual alimento responsable, se ha establecido con precisión una dosismínimas límite. Al que en las alergias alimentarias mediadas por IgE, los cereales interesados en la enfermedad celíaca pueden estar "ocultos" en ciertos alimentos, porque la etiqueta no indica el srcen de determinados ingredientes, porque normas como la regla del 25 por ciento permiten no declarar ciertos ingredientes, o por distintos errores cometidos en buena fe por los fabricantes de alimentos. 239 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 13.6 FACTORES DE RIESGO PARA EL DESARROLLO DE ALERGIAS ALIMENTARIAS Hay una serie de aspectos que deben ser tomados en consideración para poder comprender por qué algunas personas sufren de alergia alimentaria: - la predisposición genética - la exposición a alimentos y otros alergenos - el estado de la barrera gastrointestinal Se considera que la herencia es un factor importante en el desarrollo de las alergias. La atopia, que es la tendencia a desarrollar reacciones mediadas por IgE, parece tener un srcen familiar. Se estima que el riesgo que corre un niño de ser atópico es del orden del 47% al 100% cuando ambos padres son atópicos y de sólo 13% cuando no lo son ninguno de los dos. La exposición a un antígeno es un requisito preliminar para el desarrollo de una alergia alimentaria. Tras la exposición inicial a un antígeno y la sensibilización de las células inmunitarias, pueden presentarse reacciones alérgicas. La cantidad de antígeno y los factores ambientales también influyen. Los efectos de alimentos y otros antígenos son aditivos. Los síntomas clínicos de la alergia alimentaria se intensifican cuando las alergias a sustancias inhaladas son exacerbadas por cambios estacionales o ambientales. Asimismo los efectos ambientales como el humo de tabaco, el estrés, ejercicio físico y el frío intensifican los síntomas. . 13.7 DIAGNÓSTICO El diagnóstico de que una persona es sensible a alergenos se realiza por ensayos cutáneos y por métodos in vitro así como por el protocolo de estudio doble ciego y provocación alimentaria con placebo controlado (DBPCFC). 13.8 TRATAMIENTO El tratamiento y prevención de la alergia alimentaria ha sido objeto de mucha atención y controversia. Se pueden clasificar los métodos de tratamiento en: (1) Dieta de exclusión, lo más común (2) Tratamiento farmacológico; está poco desarrollado, únicamente los síntomas son tratados con antihistamínicos (3) Hiposensibilización, mas utilizada en los alergenos medioambientales. (4) Prevención durante la infancia, mediante la introducción tardía de alimentos que se 240 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ piensa puedan ser dañinos, sobre todo en niños con antecedentes familiares de alergia alimentaria. 13.9 ENVENENAMIENTO HISTAMÍNICO A veces se incluyen en los debates sobre las alergias alimentarias y la sensibilidad a ciertos alimentos las intoxicaciones análogas a las alergias (reacciones anafilactoides) y sobre todo el envenenamiento histamínico, conocido también como envenenamiento por pescado escombroide. Sin embargo, el envenenamiento histamínico no es propiamente una sensibilidad alimentaria, ya que puede afectar a todas las personas. La confusión obedece a que el envenenamiento histamínico produce síntomas similares a las alergias, cosa que no debe sorprendernos ya que la histamina es una de los principales mediadores en las alergias alimentarias mediadas por IgE. En el caso de las alergias alimentarias mediadas por IgE la histamina es liberada por los mastocitos in vivo. El envenenamiento histamínico se produce cuando se ingieren alimentos que contienen niveles elevados de histamina. BIBLIOGRAFÍA         Altman D, Chiaramonte, L. Clinical aspects of allergic disease. J Allergy Clin Inmunol 97:1247, 1996 Kotsonis, F.N., Burdock, G.A., Flamm, W.G. (1995). Food Toxicology en Casarett and Doull's Toxicology. The basic Science of Poisons. 5th ed., McGraw-Hill, New York, pp. 909-949 Lessof MH (1992). Food Intolerance. James & James, London. Lessof, M.H. (1998). 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C/ Profesor García González s/n, 41012-Sevilla. [email protected] 14.1 INTRODUCCIÓN Los alimentos pueden ser conservados por diversos métodos: físicos, químicos o biológicos, con el fin último de prevenir cambios indeseables y aumentar la durabilidad de los mismos. El objetivo final es la conservación de la calidad de los alimentos contra efectos indeseables físicos, químicos y biológicos. Hasta principios de los años 50 se usaron los métodos tradicionales que estaban disponibles para estos propósitos, como por ejemplo, el tratamiento térmico por cocinado, la pasteurización y la esterilización térmica en enlatados. Minck descubrió la acción bactericida de los Rayos X y en 1943 apareció el primer artículo sobre la exitosa conservación de hamburguesas por irradiación (Goldblith, 1966). Los esfuerzos para descubrir un uso pacífico de la energía atómica condujeron más tarde a emplear la energía ionizante de los rayossótopos radioactivos, de las fuentes de rayos X o de los electrones acelerados para la preservación de los productos alimenticios. Esta técnica de conservación de alimentos alcanzó el umbral de industrialización en varios países desarrollados en la década de los años sesenta. El principio sobre el cual se basa la irradiación de alimentos es esencialmente la absorción de cuantos de energía de radiación electromagnética por los alimentos 242 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ tratados. La radiación empleada es radiación emitida de forma continua por 60Co y 137Cs durante su deterioro o la radiación emitida discontinuamente por fuentes de rayos X o aceleradores lineales de electrones. Estas fuentes de radiaciones ionizantes han sido específicamente elegidas para asegurar que no se producirá ningún aumento en la radioactividad de los alimentos por encima de los niveles que presentan de forma natural. Los resultados tecnológicos comunes de la acción de esta elevada radiación son:  La reducción o eliminación de las consecuencias perjudiciales y riesgos para la salud debido a la contaminación microbiológica y por parásitos en los alimentos.  El retraso de la germinación de ciertos alimentos de srcen vegetal.  La desinfección de cosechas importantes para que puedan ser almacenadas durante largos periodos de tiempo. Podría destacarse que la irradiación no puede en ninguna circunstancia mejorar la naturaleza y calidad de los alimentos cuando experimentan este tratamiento; sin embargo, sí mejora su estado higiénico y consecuentemente, permite alargar el tiempo de vida. 14.2. ASPECTOS FÍSICOS DE LA IRRADIACIÓN La radiación electromagnética adecuada para el tratamiento de productos alimenticios tiene una longitud de onda entre 103 y 10-1 nm. La energía de radiación correspondiente está entre 102 y 106 eV. Esto se ilustra en la Figura 1. Figura 1: Espectro electromagnético 243 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ La energía de los fotones, los cuales en el caso de los rayos-g surgen de núcleos atómicos y en el caso de los Rayos-X de la parte externa, al igual que la energía de los electrones acelerados, es medida en electronvoltios (1 eV es la energía absorbida por un electrón cuando se acelera a través de un campo eléctrico de potencial 1 voltio.). La dosis de radiación, la cantidad de energía de la radiación incidente absorbida por la materia irradiada, es medida en Gy o Rad (1 Gy es la absorción de 1 J por kg de materia irradiada). La Tabla 1 de daalimentos algunos valores típicos tratamiento por radiación usados en conservación comparados conpara otroselprocesos de conservación. La energía de los cuantos de fotones o de los electrones en movimiento debe ser suficientemente alta para superar la energía de ionización de los átomos o moléculas de los alimentos que van a ser irradiados. Sin embargo, debe haber también un límite superior para esta energía de radiación de manera que no se excedan los valores que inducen reacciones nucleares y consecuentemente radioactividad por creación de isótopos radioactivos en los alimentos tratados. El límite superior para la inducción de reacciones nucleares para la mayoría de los átomos está en el rango de 13-16 MeV. Para prevenir esto es conv a 5 MeV. 14.3. ASPECTOS LEGALES DE LA IRRADIACIÓN DE LOS ALIMENTOS En los últimos años el tratamiento por irradiación ha adquirido una evolución importante en las reglamentaciones, tanto europeas como de terceros países. La irradiación de alimentos está permitida en aproximadamente 40 países y está respaldada por la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Asociación Médica Americana (AMA), la Administración de Alimentos y Drogas (FDA) y muchas otras organizaciones. En la Tabla 2 aparece una lista de países donde está permitida la irradiación de alimentos así como los alimentos que pueden ser irradiados (USA y UE no aparecen porque se comentarán posteriormente). 244 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 1 Fuente: Joint FAO/IAEA Division of Isotopes and Radiation, Applications of Atomic Energy for Food and Agricultural Development, Vienna, Austria: July 1986 and November 1986 En 1980 el Comité Mixto FAO/OMS/OIEA de Expertos basándose en estudios científicos concluyó que la irradiación de cualquier producto alimenticio con una dosis máxima de 10 kGy se considera segura. En 1983, la Comisión Mixta FAO/OMS del Codex Alimentarius, adoptó en estrecha colaboración con el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), una Norma General del Codex Alimentarius para alimentos irradiados y un Código internacional recomendado de prácticas, para el funcionamiento de instalaciones de radiación utilizadas para el tratamiento de alimentos. En USA, la FDA ha aprobado la irradiación de diferentes productos alimenticios junto con las dosis máximas que pueden aplicarse en dicho proceso. En la Tabla 3 aparece una lista de estos alimentos. 245 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ En 1999 la FAO, lade OIEA y la OMSirradiados publicaroncon un dosis informe de un grupo estudio sobre la salubridad los alimentos superiores a 10 de kGy. Este grupo de estudio concluyó que los alimentos irradiados con cualquier dosis adecuada para alcanzar los objetivos tecnológicos deseados son seguros para su consumo y nutricionalmente adecuados. Sin embargo, el Comité Científico sobre Alimentos de la Comisión Europea en una revisión realizada en el 2003 sobre los efectos de los alimentos irradiados en el hombre, concluye que los estudios clínicos en humanos con alimentos irradiados, aunque no muestran ningún efecto adverso después de la irradiación tampoco proporcionan suficientes datos para generalizar la irradiación de alimentos con dosis superiores a 10 kGy y que éstos sigan siendo seguros y saludables. La Unión Europea ha consensuado una vía de armonización con los Estados miembros, con vistas al buen funcionamiento del mercado interior para este tipo de tratamiento en los productos alimenticios, teniendo en cuenta los límites requeridos para la protección de la salud humana y siempre que no sea un método utilizado como sustituto de las medidas higiénicas o sanitarias o de las prácticas correctas de elaboración o de cultivo. La armonización establecida incluye dos líneas fundamentales: la primera es la regulación, en una Directiva marco, de la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros en lo que se refiere al tratamiento por radiaciones ionizantes de alimentos e ingredientes alimentarios tratados con radiaciones ionizantes (Directiva 1999/2/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de febrero); la segunda, es una 246 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Directiva de aplicación, que regula los productos alimenticios que pueden tratarse con radiaciones ionizantes y fija las dosis máximas autorizadas para alcanzar el objetivo perseguidos (Directiva 1999/3/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de febrero, relativa al establecimiento de una lista comunitaria de alimentos e ingredientes alimentarios tratados con radiaciones ionizantes). A la espera de que se amplíe la lista comunitaria de alimentos irradiados, cinco estados miembros mantienen las autorizaciones productos alimenticios, de conformidad con el apartado 4nacionales del artículode4 dedeterminados la Directiva 1999/2/CE. En la siguiente tabla (Tabla 4) podemos ver cuáles son estos países y para qué alimentos tienen permitida la irradiación en sus respectivas legislaciones nacionales. En lo que se refiere a las instalaciones radiactivas en sí, los requisitos de autorización, tanto en sus aspectos de seguridad como técnicos, se encuentran establecidos en el Real Decreto 1836/1999, de 3 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento sobre instalaciones nucleares y radiactivas. En el mismo, con respecto a las instalaciones radiactivas, se han introducido dos modificaciones: una viene derivada de la aplicación de la normativa 96/29/EURATOM, del Consejo, de 13 de mayo, por la que se establecen las normas básicas relativas a la protección sanitaria de los trabajadores y de la población contra los riesgos que resultan de las radiaciones ionizantes, en las que se actualizan las actividades de radionúclidos exentos de control administrativo, lo que afecta a la clasificación de estas instalaciones en categorías y a las instalaciones y actividades exentas. La segunda modificación se refiere al trámite administrativo de estas instalaciones, que se gradúa ahora de forma diferente a la que estaba contemplada. El Real Decreto 348/2001, de 4 de abril, por el que se regula la elaboración comercialización e importación de productos alimenticios e ingredientes alimentarios tratados con radiaciones ionizantes incorpora al ordenamiento jurídico español las dos Directivas antes mencionadas estableciendo los principios generales para la elaboración, comercialización e importación de productos alimenticios e ingredientes alimentarios, tratados con radiaciones ionizantes, así como la instrumentación de su control. Asimismo no será de aplicación a productos alimenticios que se preparen para pacientes que bajo control médico deban recibir una alimentación esterilizada. 247 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Tabla 4: Alimentos y dosis permitidas en distintos países de la UE En el Anexo I del presente Real Decreto se establecen las condiciones para la autorización de la irradiación de productos alimenticios que son las siguientes: 1. La irradiación de productos alimenticios sólo podrá autorizarse cuando: a. Esté justificada y sea necesaria desde el punto de vista tecnológico. b. No presente peligro para la salud y se lleve a cabo de acuerdo con las condiciones propuestas. c. Sea beneficiosa para el consumidor. d. No se utilice como sustituto de medidas de higiene y medidas sanitarias, ni de procedimientos de fabricación o agrícolas correctos. 248 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ 2. La irradiación de productos alimenticios sólo se podrá utilizar para los siguientes fines: a. Reducción de los riesgos de enfermedades causadas por los productos alimenticios mediante la destrucción de los organismos patógenos. b. Reducción del deterioro de los productos alimenticios, frenando o deteniendo el proceso de descomposición y destruyendo los organismos responsables de dicho proceso. c. Reducción de la pérdida de productos alimenticios debida a procesos de maduración prematura, germinación o aparición de brotes. d. Eliminación, en los productos alimenticios, de los organismos nocivos para las plantas y los productos vegetales. Dichos productos deberán hallarse en el momento del tratamiento en condiciones adecuadas de salubridad (Art. 4.1). En el Anexo II, se establece que la irradiación sólo podrá llevarse a cabo con las siguientes fuentes de radiación: a. Rayos gamma procedentes de radionucleidos 60Co o 137Cs. b. Rayos X generados por aparatos que funcionen con una energía nominal (energía cuántica máxima), igual o inferior a 5 MeV. c. Electrones generados por aparatos que funcionen con una energía nominal (energía cuántica máxima), igual o inferior a 10 MeV. En el Anexo III se explica que la dosis total media absorbida deberá calcularse de la siguiente forma: 1. Dosimetría 2. Dosis total media absorbida. A los efectos de determinar la salubridad de productos alimenticios tratados con una dosis total media igual o inferior a 10 KGy, se puede presuponer que, dentro de esta gama específica de dosis, todos los efectos químicos de la irradiación son proporcionales a la dosis. La dosis total media D se fija con ayuda de la siguiente ecuación integral para el producto alimenticio tratado: D = 1/M² p (x,y,z) d (x,y,z) dV, donde M = Masa total de la muestra tratada. p = Densidad local en el punto de que se trate (x,y,z). 249 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ d = La dosis local absorbida en el punto en cuestión (x,y,z) y dV = El elemento en volumen infinitesimal dx dy dz, representado en la realidad por las fracciones de volumen. La dosis total media absorbida por productos homogéneos o productos a granel con una densidad de llenado aparentemente homogénea, puede determinarse directamente distribuyendo por todo el volumen del producto, estratégica y aleatoriamente, un número dosímetros.a La distribución de dosis así calculada permite obtener un valorsuficiente medio quedecorresponde la dosis total media absorbida. Si está bien determinada la forma de la curva de distribución de la dosis a través del conjunto del producto, se puede calcular dónde se presentan dosis mínimas y dosis máximas. Puede medirse la distribución de la dosis en estos dos puntos en una serie de muestras del producto para obtener una estimación de la dosis total media. En algunos casos, la media aritmética de los promedios de la dosis mínima y dosis máxima constituye un valor estimativo válido para la dosis total media. En estos casos: En el punto 2 de este anexo se especifican los procedimientos de medida de las dosis para garantizar que no se sobrepasen los límites exigidos. En el Anexo IV del Real Decreto figuran los productos alimenticios que podrán tratarse con radiaciones ionizantes, junto a las dosis máximas de radiación autorizadas. En concreto sólo están autorizada la irradiación de hierbas aromáticas secas, especias y condimentos vegetales, sin superar en ningún caso los 10 kGy como valor máximo de la dosis total absorbida. El tratamiento con radiaciones ionizantes no podrá aplicarse en combinación con un procedimiento químico que tenga la misma finalidad que el tratamiento por radiación (Art. 4.4.). Todos los productos alimenticios que hayan sido tratados con radiación ionizante deberán llevar una de las menciones siguientes: irradiado o tratado con radiación ionizante (Art. 6.3 del Real Decreto1344/1999, de 31 de julio, por el que se aprueba la Norma General de etiquetado, presentación y publicidad de los productos alimenticios). En caso de productos que se vendan a granel, la mención figurará junto a la 250 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ denominación del producto en un cartel o letrero colocado encima o al lado del recipiente que los contenga (Art. 6.1.a. del R.D. 348/2001). Cuando un producto irradiado se utilice como ingrediente, la misma mención deberá acompañar a su denominación en la lista de ingredientes (Art. 6.1.b. del R.D. 348/2001). En USA y otros países, además de las menciones de irradiado o tratado con radiación ionizante, debe aparecer la Radura que es el símbolo internacional para la irradiación (Figura 2). Figura 2: Símbolo de la radura 14.4. CAMBIOS QUÍMICOS DEBIDOS A LA IRRADIACIÓN La absorción de cuantos de energía a partir de los fotones de la radiación incidente da como resultado cambios en la estructura atómica y molecular inducidos por la energía en la materia irradiada. La energía de los fotones de la radiación usada para el tratamiento de productos alimenticios es suficientemente alta como para liberar electrones desde los átomos y moléculas constituyentes, es decir, para inducir ionización. La absorción de la energía de radiación conduce como proceso primario a la formación de moléculas ionizadas o radicales libres los cuales son químicamente muy reactivos. La formación primaria de radicales es independiente de la temperatura y los productos intermedios son productos de vida corta. Los radicales libres experimentan entonces reacciones secundarias que conducen eventualmente a la formación de compuestos radioquímicos estables de constitución determinada por la composición y estructura molecular de la materia irradiada. Estas reacciones secundarias son dependientes de la temperatura, de la presencia de oxígeno y de otras variables. Se ha comprobado que con lasendosis permitidas(Diehl, de radiación no sey producen niveles significativos de radioactividad los alimentos 1995; Terry McColl, 1992) Los efectos químicos de la radiación son expresados cuantitativamente como valores G. Los valores G se definen como el número de moléculas que ha cambiado debido a la radiación absorbida para cada 100 eV de energía absorbida. Para las dosis de radiación aplicadas normalmente en el procesamiento de alimentos, los valores G están entre 1 y 3. Así, para un valor G de 3 y una dosis absorbida de 10 Gy, cambiará 3.1·10 -6 mol kg-1 251 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ de sustancia. Para una dosis de D krad, los productos radioquímicos generados serán D·G·10-3 mmol kg-1 de sustancia. Es posible determinar el valor de G por irradiación de soluciones de compuestos individuales o de mezclas simples y análisis para determinar la presencia de productos de descomposición. El conocimiento de los valores G de los componentes de un producto alimenticio puede usarse para calcular los valores G del producto alimenticio irradiado ya que losirradiados componentes individuales producen mismos completo. productos radioquímicos si son aisladamente o como parte de los un alimento Para alimentos irradiados adecuadamente es generalmente aplicable un valor G de 1. La mayoría de los compuestos identificados después de la irradiación también están presentes en alimentos no irradiados pero procesados de otro modo, siendo aproximadamente un 10% los productos no encontrados normalmente en alimentos (Takeguchi, 1983). Las aplicaciones de dosis medias y bajas causan cambios químicos casi insignificantes en el material alimenticio. Los radicales libres radioactivos han sido identificados en cereales secos después de ser molidos o en grasas bajo la acción de la luz. Los radicales producidos normalmente por la irradiación son OH -, H +, O2-·, eaq (electrones solvatados) así como H2, H 2O2, y H 3O+. En alimentos secos se forman principalmente radicales orgánicos. Los ácidos grasos aislados producen CO2, H2, CO, alcanos Cn-1 y aldehidos Cn. Los ácidos grasos saturados experimentan escisiones en las cadenas C-C preferiblemente junto al enlace carbonilo mientras los ácidos grasos insaturados forman hidroperóxidos. Los triglicéridos se separan en tres radicales de ácidos grasos e hidrocarburos C n-1, siendo éstos últimos principalmente alcanos y alquenos, formándose también compuestos alcohólicos y carbonílicos. Los compuestos carbonílicos se forman principalmente en presencia de oxígeno (Nawar, 1977). Los aminoácidos aislados y los péptidos liberan NH3, cetoácidos y a,a-diamonoácidos al ser irradiados. Las cadenas peptídicas son desaminadas, sufriendo la cadena principal escisión para formar un radical que es la parte central de la cadena y dos radicales que son los extremos de la misma. Las proteínas son desaminadas y descarboxiladas y los puentes disulfuro son reducidos. Los puentes de hidrógeno se rompen frecuentemente y la conformación molecular de la molécula se altera por desdoblamiento. Los residuos de aminoácidos aromáticos y que contienen sulfuro forman radicales intermediarios de vida corta. La alanina puede liberar etilamina y ácido propiónico, la glicina libera ácido acético y metilamina (Urbain, 1977). Las proteínas globulares se agregan y se abren mientras que las proteínas fibrosas se degradan. Los radicales libres inducidos por la radiación en alimentos ricos en proteínas desaparecen rápidamente a temperaturas normales pero pueden permanecer más de 8 meses en alimentos desecados. La irradiación de diferentes carnes produce compuestos que contienen azufre, mientras que la irradiación de grasa cárnica produce alcanos, alquenos y algunos compuestos carbonílicos. El benceno ha sido detectado en cantidades del orden de ppb cuando se 252 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ han usado altas dosis de radiación, pero ésto también ocurre en carnes, pescados, vegetales, nueces, huevos y bebidas (Van Straten, 1977). Las enzimas en los alimentos están relativamente protegidas y necesitarían altas dosis de radiación para su inactivación. Los monosacáridos aislados son oxidados y fragmentados cuando son irradiados, produciéndose principalmente carbonilos. Las soluciones de carbohidratos que contienen aminoácidos o proteínas irradiados forman menos las soluciones puras. Los polisacáridos comoproductos el almidónradioquímicos y la celulosa que forman glucosa, maltosa, dextrinas, malonaldehido, formaldehído, acetaldehído, gliceraldehido, ácido fórmico y peróxido de hidrógeno. La extensión de la cadena es reducida en un 30% mediante despolimerización (Dihel, 1983). La irradiación de fruta y zumo de fruta conduce mayormente a la formación de radicales de los componentes del agua que reaccionan con los azúcares de las frutas (Dauphin y St. Lèbe, 1977; Dile y col., 1978; Adam, 1983). Las vitaminas tienen diferente sensibilidad a la irradiación. Las vitaminas E, B 1, C y K son los más sensibles, y son rápidamente destruidas. Dosis superiores a 10 kGy degradan la vitamina C y B 1 de la misma forma que ocurre en el cocinado, mientras las vitaminas B2, B6, B12, A y D son más resistentes (Tobback, 1977; Dihel, 1979). La irradiación de soluciones acuosas diluidas de ADN produce principalmente daños en bases púricas y pirimidínicas (Wilmer y Schubert, 1981). Los análisis actuales de compuestos generados en alimentos y de los productos de reacción en sistemas modelo, así como la consideración de las concentraciones estimadas teóricamente, muestran que los productos de irradiación y sus concentraciones se pueden predecir a partir de la dosis de radiación, la temperatura y la composición de los alimentos (Merritt y Taub, 1983). En general se sabe que la irradiación de alimentos con dosis adecuadas no produce daños mayores que el tratamiento térmico. Por otra parte, las reacciones que ocurren en alimentos irradiados, aunque menores en número, son similares a las que tienen lugar en alimentos tratados térmicamente. La mayoría de los cambios en alimentos irradiados dan lugar a productos normales de alimentos o comúnmente generados en ellos durante el procesado y la digestión. 14.5. CONSIDERACIONES NUTRICIONALES Hay evidencias de que la irradiación de productos alimenticios no altera materialmente su valor nutricional. Sin embargo, un efecto adverso conocido de la irradiación sobre los valores nutricionales de algunos alimentos, es la destrucción de algunas vitaminas. 253 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ Ensayos con roedores de laboratorio han mostrado un crecimiento y desarrollo normales de los animales cuando se ha usado comida de laboratorio irradiada. Cuando se aplicaron dosis superiores a 15 kGy, se hicieron necesarios suplementos vitamínicos mientras que la dosis de 1 kGy no causó pérdidas significativas de nutrientes en la alimentación animal. Algunos estudios publicados indican que las vitaminas A, B 1, C y E son las más sensiblessea irradiaron la irradiación., dándose en algunos alimentos de hasta el 50%. Cuando alimentos frescos con bajas dosis depérdidas radiación, se produjeron pérdidas de vitamina C comparables a las que se dieron cuando se almacenaron en frío; a dosis mayores, las pérdidas pudieron equipararse a las que se produjeron en el cocinado. La irradiación de frutas, vegetales y tubérculos reduce la vitamina C y los carotenos a un punto nutricionalmente insignificante. Las pérdida de vitamina E puede ser reducida en parte por la eliminación de oxígeno durante la irradiación y el almacenamiento. Se han estudiado los efectos de la radicación en alimentos que constituyen una fuente de vitamina A en países desarrollados y en vías de desarrollo, muchos de los cuales se han desechado por fallos metodológicos. La estimación de la pérdida de carotenoides en vegetales irradiados están en el rango de 0-95% mientras que los niveles de vitamina A en alimentos de srcen animal disminuyen en un 6-85%. Esas pérdidas están relacionadas con el tipo de alimento, las condiciones de irradiación y los métodos de extracción y cuantificación de la vitamina. Se ha observado que la irradiación afecta a la concentración de aminoácidos en productos de soja y leche. Con dosis de 3 y 5 kGy (utilizando una fuente de 60Co), los niveles de metionina disminuyeron en un 10% y los de triptófano en un 23% (3 kGy) y 8% (5 kGy). Las concentraciones de metionina también disminuyeron significativamente con 1 kGy, pero no así las de triptófano. En cuanto a la carne, el efecto más significativo de su irradiación es la pérdida de vitamina B1 y de ácidos grasos poliinsaturados. Al ser dosis y temperatura dependiente, es posible reducir esas pérdidas por irradiación a bajas temperaturas, por ejemplo, -30ºC a -40ºC y eliminando el oxígeno empaquetando al vacío o en atmósfera de nitrógeno. La digestibilidad de la carne y su valor biológico se afectan poco generalmente. La irradiación en presencia de oxígeno favorece la oxidación lipídica y la formación de carbonilos los cuales reaccionan con proteínas y aminoácidos para dar lugar a una menor utilización neta de las proteínas. Los efectos de la radiación g utilizando fuentes de 137Cs en 1, 2.25, 5 y 10 kGy en pechuga de pollo fueron determinados en muestras envasadas aeróbicamente y tratadas a 4ºC. Se vio que la irradiación inducía una disminución dosis-dependiente de los tocoferoles. A 3 kGy, la máxima dosis aprobada para aves de corral, los - y tocoferoles disminuyeron en un 15 y un 30% respectivamente. 254 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ También se ha observado que la irradiación de la carne con dosis menores de 10 kGy, produce sólo efectos mínimos sobre aminoácidos esenciales y ácidos grasos aunque algunas vitaminas, particularmente la tiamina, son destruidas. En otros estudios en pechugas de pollo irradiadas con 3 kGy a 2ºC (niveles de radiación aprobados por la FDA para el procesado de las aves de corral) se observó un 6% de la -tocoferol. Las pérdidas de tiamina en músculo esquelético de cerdo, pollo y vaca irradiado con 1,5-10 fueron casi tres veces mayores que las pérdidas de estas vitaminas en hígado en loskGy mismos animales. En experimentos con carne de cerdo deshidratada por congelación y parcialmente rehidratada posteriormente, se observó que un incremento del contenido de agua provocaba un incremento de la pérdida de tiamina y una disminución de la pérdida de -tocoferol . La adición de sal a la carne de cerdo rehidratada disminuye la pérdida de ambas vitaminas debido a la competencia por el radical hidroxilo de los iones cloruro. La irradiación de dos tipos de pescado no afectó significativamente su composición en ácidos grasos. Un estudio de los efectos de la radiación sobre torta de linaza de girasoles (el residuo que queda después de la extracción del aceite desde las semillas de girasol) indica que la radiación puede tener otros efectos beneficiosos además de la destrucción de patógenos alimentarios. La existencia de diversos Factores antinutricionales en la torta de linaza han restringido su uso como fuente de proteínas. Sin embargo, se descubrió que la irradiación de torta de linaza de girasoles con 42 kGy inactivaba el inhibidor de la tripsina y mejoraba la digestibilidad in vitro. 14.6. CONSIDERACIONES MICROBIOLÓGICAS La radiación reduce o elimina la microflora responsable del deterioro de los alimentos así como los patógenos de la cadena alimentaria. La sensibilidad al calor de las bacterias es paralela a su sensibilidad a la radiación. Ambos procesos, por tanto, consiguen el mismo resultado final por disminución de la carga microbiana. La resistencia a la radiación depende no sólo de la dosis de radiación sino también de la temperatura y del medio (Grecz y col., 1981). Las formas vegetativas son 2-3 veces más resistentes en un sistema seco o congelado que en agua. De forma similar, la resistencia asensibilidad la irradiación al microorganismos vacío o en atmósfera de nitrógeno es mayor que en oxígeno. de los a la radiación es generalmente expresada comoLa el número de Gy que mata al 90% de las bacterias (valores D10). Los hongos y mohos son más sensibles a la radiación que las levaduras y no se conocen en general especies resistentes. Los virus son resistentes a la radiación. La irradiación de alimentos por sí misma no puede garantizar la seguridad microbiológica de los alimentos así tratados. A causa de la resistencia natural a la radiación de algunos microorganismos, la irradiación de bajas dosis no puede solventar 255 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ por sí misma todos los problemas relacionados con la seguridad microbiológica de los alimentos. Algunos problemas requieren tratamientos combinados para su solución. Sin embargo, la irradiación crea otra barrera para la transmisión de patógenos a través de la comida, especialmente organismos gram negativos, dejando supervivientes que son normalmente más sensibles al calor, al desecado y a otros tratamientos tecnológicos de los alimentos. Los problemas derivados de este tratamiento no son mayores que los encontrados con otros métodos de conservación parcial, por ejemplo, la pasteurización y el salado. 14.7. CONSIDERACIONES TOXICOLÓGICAS DE LOS ALIMENTOS IRRADIADOS Estu dios subcr óni cos Unos 400 estudios subcrónicos sobre la ingesta de alimentos irradiados estaban disponibles a partir de 1982 y fueron revisados por la FDA para su aceptabilidad como evidencia de su seguridad sometiéndose al grupo de expertos de la OMS en 1994. De éstos, unos 250 fueron considerados aceptables o aceptables con reservas a causa de su inadecuación. Se observaron sólo algunos efectos adversos, principalmente en estudios que utilizaron dosis superiores a 10 kGy asociándose con la pérdida de vitaminas y otros macronutrientes en las dietas de animales de laboratorio. En un estudio subcrónico de 90 días, ratas jóvenes de la generación F2b procedentes de un estudio multigeneracional fueron alimentadas tanto con alimentos irradiados (3 ó 6 kGy) como con una dieta basal en la que la carne de pollo no irradiado constituía el 35%. No se observaron efectos adversos sobre el peso corporal, el peso de los órganos, los parámetros urinarios y hematológicos, ni tampoco se produjeron cambios histopatológicos significativos (FDA, 1987). Estudi os toxi cológicos de r eproducción y desarr oll o De los 22 estudios de reproducción y teratogenicidad revisados por la FDA, 11 fueron llevados a cabo en ratas, 6 en ratón, 3 en perros, 1 en hamsters y otro en conejos. Un estudio holandés no encontró diferencias en el crecimiento, reproducción, hematología e histopatología entre ratas alimentadas con dieta irradiada (50 kGy) y ratas alimentadas con dieta no irradiada (Strik, 1986). En cerdos se han encontrado resultados similares (Strik, 1986). Otros estudios multigeneracionales en ratas compararon la carne de pollo irradiada (3 ó 6 kGy) con la carne de pollo no irradiada, constituyendo en ambos casos el 35% de la dieta basal de estos animales, no observándose efectos relacionados con el tratamiento sobre los parámetros reproductivos (fertilidad, número de crías, pérdidas post- 256 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ implantación) ni sobre el peso de las crías, mortalidad de las mismas y su crecimiento (FDA, 1987). Estudi os cr óni cos de carci nogeni cidad De 63 estudios crónicos disponibles, 2 fueron llevados a cabo sobre ratas, 18 en ratón, 11 en perros, uno en cerdos y otro en monos. En ningún estudio realizado con ratas se observaron efectos tóxicos significativos excepto un descenso ocasional de los niveles de enzimas séricas o pequeñas disminuciones en los pesos de las crías de la segunda y tercera generación, que desapareció por sí misma después del destete. De acuerdo con la FDA, muchos de los estudios crónicos con perros no mostraron efectos adversos o bien éstos eran inconsistentes. Igualmente, no se observaron efectos adversos en los estudios crónicos realizados con monos y cerdos. Estu dios de genotox icidad Casi 60 estudios de la inducción de mutagénesis por consumo de alimentos irradiados fueron revisados por la FDA. Los resultados de éstos fueron contradictorios, ya que mientras un pequeño número de estudios obtenían resultados positivos tras alimentación con trigo irradiado a 0.75 kGy, otros, usando dosis mucho mayores, dieron resultados negativos. La irradiación de soluciones puras de de glucosa o sacarosa demostradoenterica que producen efectos mutagénicos en el ensayo mutagénesis reversahan enSalmonella var. Typhimurium, aberraciones cromosómicas en linfocitos humanos, y la inducción de mutaciones en Drosophila melanogaster. Estos efectos positivos, sin embargo, no se produjeron en los estudios in vivo realizados con alimentos irradiados. La posible actividad mutagénica de las 2-alquilciclobutanonas, formadas en la grasa contenida en alimentos durante su irradiación ha sido considerada recientemente por el Comité. Se sabe que estos compuestos se forman por la escisión de los triglicéridos, inducida por la irradiación, en la grasa alimentaria. Han sido usados como marcadores específicos de alimentos grasos irradiados a partir de 1992, pero sólo recientemente se ha sintetizado material puro suficiente para llevar a cabo ensayos de su potencial genotoxicidad. Los ensayos realizados al respecto han dado lugar a resultados contradictorios, por lo que la genotoxicidad de estos compuestos no se ha considerado aún como establecida. Estu dios clínicos en hum anos Los primeros estudios clínicos de los efectos del consumo de alimentos irradiados en humanos se realizaron en 1957 por Plouhg y colaboradores y en 1958 por Bierman y colaboradores, y en ninguno de ellos se produjeron efectos clínicos adversos o cambios en los valores químicos analíticos, prestándose especial atención al funcionamiento cardíaco, hematología, y las funciones hepática y renal. 257 "Toxicología de Postgrado". M. Repetto (ed.) Area de Toxicología. Universidad de Sevilla. CD-ROM. Sevilla, 2006 _____________________________________________________________________ A finales de los años 80, se realizó un estudio a doble ciego con estudiantes sanos, 36 hombres y 34 mujeres, a los que se les administró en la dieta 35 clases distintas de alimentos irradiados durante 90 días. Se realizaron exámenes físicos antes y después del consumo de esta dieta. Además, se determinaron las aberraciones cromosómicas estructurales, cambios de cromátidas hermanas y micronúcleos en linfocitos. En la orina se ensayó la inducción de mutaciones reversas en cepas deSalmonella enterica var. Typhimurium con y sin activación metabólica. No se encontraron efectos adversos en el examen físico, con no respecto hubo diferencias en launfrecuencia aberraciones cromosómicas al controlsignificativas y tampoco hubo aumento de significativo de poliploidías. Los resultados obtenidos en el ensayo de micronúcleos y de cambios de cromátidas hermanas tampoco fueron significativos y la orina no mostró evidencia de actividad genotóxica (Anon, 1987; Shao y FENA, 1988). Posteriormente no se han realizado estudios clínicos adicionales con alimentos irradiados. 258