Ecotoxicología – A la búsqueda de sinergias amenazantes

Investigadores del Departamento de Química Analítica e Ingeniería Química de la Universidad de Alcalá y del Departamento de Biología de la Universidad Autónoma de Madrid han extendido al uso ambiental un método utilizado en farmacología para determinar el tipo de interacciones entre varios compuestos químicos. El método puede ser empleado por cualquier tipo de microorganismo de ensayo, para determinar el tipo de interacción entre múltiples tóxicos en un rango muy amplio de concentraciones y sin conocer previamente su mecanismo de acción.

[Alice L. Petre, Investigadora contratada Ramón y Cajal, Departamento de Química analítica e Ingeniería química, Universidad de Alcalá]

La mayoría de los estudios de ecotoxicidad y evaluación de riesgos de los compuestos químicos se centran en el peligro de estos compuestos químicos individualmente y no tienen en cuenta el riesgo añadido que podría producir una mezcla de éstos. La toxicidad de una mezcla depende de la toxicidad de cada componente y como estos componentes interaccionan entre sí.

Los productos químicos en una mezcla pueden no mostrar ninguna interacción, el efecto es simplemente la suma de los efectos individuales de cada uno de ellos o pueden mostrar interacción de dos formas diferentes: sinérgico, el efecto de la combinación es mayor que el esperado de la suma de sus efectos individuales o antagónico, el efecto de la combinación es menor que el esperado a partir de la suma de sus efectos.

Estos estudios se han desarrollado en el campo de la farmacología y anestesia para el estudio de la interacción de los distintos medicamentos. No obstante, hasta la fecha, han sido escasos los intentos de determinar o predecir la ecotoxicidad de mezclas de más de dos compuestos químicos. En todos estos casos, la manera más frecuente de abordar el tema de la toxicidad de las mezclas es empleando los conceptos básicos de la adición de la concentración (CA) y de la acción independiente (IA).

El modelo de la adición de la concentración CA es conceptual y matemáticamente simple y ha demostrado que aproxima bastante bien el efecto observado de muchas mezclas, siendo propuesto como el modelo a emplear para definir la toxicidad de mezclas en la regulación ambiental. Pero no se deben olvidar sus mayores limitaciones entre cuales mencionamos la premisa sobre el tipo único de mecanismo de acción toxica de varios compuestos de muy variada naturaleza o la complexidad matemática de los otros modelos de tipos de interacción. Además estudios recientes han demostrado altas probabilidades de falsas respuestas positivas o negativas en el procedimiento de aceptar el modelo CA si los ensayos de compuestos químicos individuales y de mezclas no han sido efectuados en simultáneo. No hay que olvidarse que los ensayos para describir el comportamiento de tóxicos individuales y en mezclas contienen un gran número de muestras, y en muchos casos es imposible hacer en simultaneo estas medidas. Y también, estudios recientes han demostrado que dos compuestos farmacéuticos de naturaleza y acción toxicológica distinta siguen un modelo CA en el caso del crustáceo Daphnia magna y un modelo IA en el bioensayo con algas.

En un esfuerzo para superar estas limitaciones, en uno de sus trabajos recién publicados en revista Water Research (44, 427-438, 2010) investigadores del Departamento de Química Analítica e Ingeniería Química de la Universidad de Alcalá y del Departamento de Biología de la Universidad Autónoma de Madrid han extendido al uso ambiental un método ampliamente utilizado en farmacología.

Este método, basado en el teorema del Índice de Combinación (CI)-Isobolograma de Chou y Talalay (Chou, Pharmacol. Rev. 58, 621, 2006) permite determinaciones cuantitativas de las interacciones químicas donde los CI <1, =1 y >1 indican sinergia, efecto aditivo y el antagonismo, respectivamente.

Una característica importante del método es que el conocimiento previo de los mecanismos de la acción de cada producto químico no es necesario. Además, el método considera la potencia y las formas de la curva dosis-efecto de cada producto químico. Este método se puede aplicar para determinar el tipo de interacción entre un número muy grande de tóxicos con el mismo o diferente mecanismo de acción tóxica, hasta en el caso demostrado en cual la naturaleza de la interacción puede depender del nivel del efecto de la mezcla. Además, diversos tipos de organismos pueden mostrar respuestas totalmente diferentes a la misma mezcla de tóxicos potenciales.

Empleando un número limitado de ensayos el método permite una simulación automatizada de la sinergia y del antagonismo en diversas concentraciones y en diversos niveles del efecto de tres medicamentos empleados en el control del colesterol y los triglicéridos y un agua residual toxica sobre distintos microorganismos bioluminescentes como bacteria Vibrio fischeri y una cianobacteria recombinante autoluminiscente denominada Anabaena CPB4337.

En una otra publicación reciente en revista Chemosphere, doi:10.1016/j.chemosphere.2010.05.050, el método basado en el teorema del Índice de Combinación (CI)-Isobolograma de Chou y Talalay ha sido usado con éxito para evidenciar el sinergismo existente entre docusato sódico (dioctil sulfosuccinato sódico) uno de los surfactantes “menos dañino” que los surfactantes perfluorinados bioacumulables y propuesto recientemente para su amplio uso y varios compuestos clorados como triclosano y 2,4,6-triclorofenol. Tres microorganismos distintos bacteria Vibrio fischeri, alga verde Pseudokirchneriella supcapitata y cianobacteria recombinante Anabaena CPB4337 han demostrado la naturaleza sinérgica de las interacciones de docusato sódico en un largo rango de concentraciones con los tóxicos clorados presentes en al medio acuático. Es este un muy buen ejemplo sobre las ventajas que presenta este método versátil que facilita la interpretación de datos muy complejos de ecotoxicidad sin hipótesis simplificativas y que pone de manifestó la necesidad de estudiar el tipo de interacción entre los diferentes tóxicos para una análisis de riesgo medioambiental relevante.

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