Los contaminantes no viajan solos

La relevancia ecotoxicológica del estudio de mezclas de compuestos químicos surge del hecho evidente de que los productos químicos aparecen mezclados en el medio ambiente provocando la exposición de todo tipo de organismos a mezclas químicas complejas. La acumulación de efectos tóxicos puede conducir a mezclas tóxicas a partir de componentes que, a la concentración en la que se encuentran, no son tóxicos de forma individual. Esto plantea un problema difícil cuando se trata de estimar el riesgo químico con fines normativos ya que la protección de los ecosistemas y la salud humana exigen minimizar una posible subestimación del efecto tóxico. La ecotoxicología experimental recoge numerosos ejemplos de fenómenos no aditivos; pero no hay una forma convincente y comúnmente aceptada para predecirlos.

Roberto Rosal, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Alcalá

La predicción del efecto de la exposición de organismos vivos a mezclas de compuestos químicos es un objetivo común de farmacología y ecotoxicología. El paradigma en ecotoxicología consiste en evaluar el efecto de mezclas a partir de modelos de aditividad, ya que se trata de un modo eficiente de obtener información de cualquier mezcla química a partir únicamente de datos de los componentes químicos individuales.

Existen dos formas de aditividad que corresponden al comportamiento ideal de compuestos con el mismo o con distinto modo de acción toxicológico. Los compuestos con el mismo modo de acción se espera que se comporten como mutuamente excluyentes, es decir, como si se tratase de dosis mayores de un mismo compuesto. Se trata de la aditividad de Loewe o adición de concentración (concentration addition). El otro tipo de aditividad se produce en compuestos cuyo modo de acción es no excluyente y se denomina independencia de Bliss o acción independiente (independent action)

Ambos aproximaciones utilizan exclusivamente información sobre componentes individuales y ambos suponen que los componentes que de forma individual no son tóxicos no modifican la toxicidad de la mezcla. Ciertamente son métodos útiles para simplificar la evaluación del riesgo de mezclas complejas; pero conllevan la posibilidad de subestimación de efectos tóxicos no aditivos.

La evidencia empírica acerca de la acción conjunta en mezclas multicomponente a bajas concentraciones es escasa. Ciertos datos muestran que la desviación cuantitativa de toxicidades de mezclas respecto a los modelos lineales no es importante (Cedergreen, 2014). Desde este punto de vista regulatorio, la importancia de la no aditividad se ha

venido considerando marginal. Esta es la postura oficial de los Comités Científicos de Salud y Riesgos Ambientales (SCHER), de Riesgos Emergentes y Nuevos Riesgos para la Salud (SCENIHR) y de Seguridad para los Consumidores (SCCS) de la Comisión Europea (http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/environmental_risks/docs/scher_o_155.pdf). Los grupos de trabajo de estos Comités estiman que las desviaciones de la aditividad de acuerdo a los criterios antes mencionados son despreciables a dosis bajas incluyendo las relevantes para el medio ambiente o la salud humana.

A pesar de que los modelos aditivos demuestran en general una buena capacidad predictiva en la evaluación del riesgo de mezclas, con frecuencia aparecen datos que informan de sinergia o antagonismo en ciertas situaciones experimentales. En un artículo reciente Rodea-Palomares et al. (2015) revisan estos casos y muestran que es posible incluir la no aditividad en modelos relativamente sencillos como los que utilizan datos de interacciones entre pares o números reducidos de componentes.

La aproximación más desarrollada y mejor estudiada que existe es la metodología del Department of Health & Human Services de Estados Unidos denominada Binary Weight of Evidence. De un total de 380 combinaciones binarias de compuestos químicos analizadas por este método, Pohl et al. (2009) indican que 156 muestran aditividad, 76 sinergia y 57 antagonismo (en 91 falta información). La no aditividad, por tanto, es una realidad incómoda, pero no tan rara como para que pueda ignorarse.

Referencias bibliográficas

Cedergreen, N. Quantifying synergy: A systematic review of mixture toxicity studies within environmental toxicology. PloS One, 9, e96580, 2014.

Rodea-Palomares, I.; González-Pleiter, M.; Martín-Betancor, K.; Rosal, R.; Fernández-Piñas, F. Additivity and Interactions in Ecotoxicity of Pollutant Mixtures: Some Patterns, Conclusions, and Open Questions. Toxics, 3, 342-369, 2015. (Open source: http://www.mdpi.com/2305-6304/3/4/342)

Pohl, H.R.; Mumtaz, M.M.; Scinicariello, F.; Hansen, H. Binary weight-of-evidence evaluations of chemical interactions – 15 years of experience. Regul. Toxicol. Pharmacol. 54, 264-271, 2009.