Mutagenicidad y Ambiente

Hasta hoy se han producido alrededor de 70,000 compuestos, a los que se suman anualmente cerca de mil. Este texto aborda el nivel actual de conocimiento de un tema central: la evaluación de riesgo para la salud que tienen los diversos agentes físicos y químicos con los que entramos directamente en contacto.

Las mutaciones en los seres vivos se definen técnicamente como cambios o alteraciones que se llevan a cabo en su material hereditario, sin embargo, cuando de manera informal se escucha el término mutagenicidad por efectos del ambiente, se asocia con riesgo en la salud humana por exposición a algún agente físico o químico que se encuentra en el medio. El sentido con que a veces se maneja el concepto de mutagenicidad es ambiguo y desconcertante, debido a que se sabe poco acerca de las consideraciones y supuestos para declarar a un agente como mutagénico, así como su significado e implicaciones que ello tiene en la salud humana y también a nivel de los sistemas ecológicos.

El concepto de mutación ha crecido en el presente siglo con el desarrollo de la génetica como ciencia, presentando inicialmente una visión catastrófica, ya que la presencia de cualquier evento mutagénico, se decía, conllevaría hacia malformaciones y monstruosidades. Empero, tiempo después, gracias al desarollo de la teoría evolutiva, las mutaciones comenzaron a ser consideradas como parte constructora de la variación genética que en el espacio y tiempo son necesarias en los procesos dinámicos de las especies en los que opera el concierto de la selección natural, y resultando adversas sólo una minoría de mutaciones. Sin embargo, cuando éstas son aceleradas e inducidas en las poblaciones humanas y ecológicas por la presencia en el ambiente de sustancias genotóxicas, esto puede ser de consecuencias hasta ahora impredecibles.

En la actualidad ha sido necesario intensificar los esfuerzos en la búsqueda e investigación de los mutágenos por medio de un área del conocimiento reciente denominada toxicología genética, que junto con la epidemiología, la toxicología básica y otras ciencias, aportan con sus hallazgos evidencias pertinentes para la evaluación del riesgo para la salud de las poblaciones humanas expuestas a algunos agentes físicos y químicos.

Una primera consideración es la necesidad crítica para evaluar el impacto potencial que al ambiente y a la salud han ocasionado los 70,000 compuestos químicos creados por el hombre y los aproximadamente 1,000 que se suman cada año (Hollstein et al., 1979), con los que voluntaria o involuntariamente, entramos en contacto. Ingerimos o inhalamos periódicamente cierta cantidad de contaminantes ambientales derivados de la combustión incompleta de energéticos fósiles, de los contaminantes orgánicos e inorgánicos contenidos en el agua parcialmente potable, en los alimentos contaminados con fertilizantes y plaguicidas, incorporados a ellos; de acuerdo al propio estilo de vida, como el tipo de cocción utilizado en los alimentos, del consumo frecuente de cigarrillos, alcohol o drogas, administración de ciertos fármacos, o bien, del riesgo laboral permanente por la exposición y manejo de sustancias tóxicas y peligrosas.

Los riesgos para la salud humana que se consideran más importantes son no sólo aquellos efectos que puedan alterar o causar daño evidente a nivel anatómico o fisiológico a corto plazo producido por exposición aguda; sino también los que potencialmente puedan traer algún efecto directo o indirecto sobre el genoma humano que resguarda nuestro preciado código de especie, que de modificarse significativamente, tendría repercusiones severas en las generaciones futuras, al expresarse como daño teratogénico y perinatal, o en enfermedades del producto y la muerte prematura y abortos. En tanto que en las generaciones presentes, la incidencia de mutaciones provocadas en el ADN puede dar lugar desde disfunciones metabólicas y enfermedades crónicas y genéticas (Matsunaga, 1982, Penn, 1990), hasta alteraciones cuyo blanco de acción son los genes involucrados en el proceso iniciador del cáncer (Butterworth 1990).

Hoy se acepta que el origen del cáncer se debe a múltiples factores, entre los que se incluyen la dieta, el consumo de drogas, de alcohol, de cigarrillos, la contaminación ambiental y otros considerados como factores biológicos. Sin embargo, aunque sus causas pueden ser varias, resulta claro que, por lo menos, en alguno de los estadios de su desarrollo ocurre la presencia y fijación de uno a varios eventos mutacionales (Butterworth, 1990, Cortinas, 1990). Es importante, entonces, que se lleven de manera rutinaria evaluaciones de riesgo genético de las poblaciones humanas. De muchas sustancias se tiene suficiente evidencia epidemológica que son cancerígenas y se ha observado que también inducen mutaciones a gran escala. Así, bajo el supuesto validado de que toda sustancia mutagénica es potencialmente carcinogénica, gran cantidad de laboratorios en el mundo han contribuido en el diseño de múltiples formas para evaluarlo, proponiendo en principio 100 bioensayos considerados efectivos para realizar dicha tarea (Waters y Auletta, 1981) que en su conjunto aproximen el cálculo del riesgo mutagénico.

En la actualidad, los bioensayos que valoran el efecto mutagénico son muy variados y se practican en células de animales, vegetales, hongos y microorganismos e incluso en tejidos humanos. Se dividen en cinco categorías de acuerdo al tipo de daño genético que detectan: i) mutaciones a nivel de gen, también llamadas puntuales, ii) efectos cromosómicos, iii) otros efectos genotóxicos, iv) transformación celular y v) efectos sobre la morfología del esperma. Estas cinco categorías se pueden subdividir de acuerdo al nivel filogenético del organismo de prueba y en su aplicación tanto in vitro como in vivo.

Las mutaciones puntuales se registran en genes específicos, en la mortalidad provocada por la manifestación de ciertos genes, y en los cambios de coloración en la piel; existen también otros efectos genotóxicos que son evaluados en la reparación, síntesis y rompimiento en las cadenas de la molécula del ADN. Los efectos cromosómicos se refieren a las alteraciones en su número y estructura. La transformación celular es evaluada en las células de mamífero alteradas morfológicamente; mientras que el efecto en el esperma incluye anormalidades estructurales tanto en el padre como en su progenie. Los resultados de la combinación de éstas 5 categorías de bioensayos provee la mejor valoración sobre los efectos genotóxicos (Garrett et al., 1984, EPA, 1986). Algunas de estas pruebas también son aplicables en el monitoreo directo de poblaciones humanas expuestas, ya sea en su trabajo o por estar involucrados en algún desastre ecológico en el que se hayan liberado sustancias tóxicas al ambiente (Hook 1982).

Estos modelos biológicos de experimentación tienen diferente capacidad predictiva del riesgo genético potencialmente carcinogénico, debido a que no poseen la misma sensibilidad; sin embargo, para su adecuada y eficiente aplicación, algunos requieren del análisis de una gran cantidad de células, de reactivos costosos, contar con bioterios para mantener animales vivos durante largos periodos, así como el tener personal calificado. No obstante, son costo-efectivos cuando se compara a este tipo de pruebas con los requerimientos que se necesitan para llevar a cabo bioensayos que evalúan directamente a los procesos cancerosos (iniciación, promoción, proliferación celular, metástasis), que por lo regular son muy largos en su ejecución ya que se llevan a cabo por lo menos en un año y los organismos son sujetos de experimentación algunas veces a concentraciones de exposición irreales y en los que el órgano blanco afectado llega a ser distinto al esperado.

El ejemplo de evaluación más utilizado en la genética toxicológica es el MUTATEST, que emplea microorganismos. Este sensor tiene el valor predictivo más alto debido a que se correlaciona hasta en un 90 % con los efectos carcinogénicos (Maron y Ames 1983) y su análisis se basa en sitios preferentes de mutación o “hot spots”, tales como los que se presume existen en el ADN del Homo sapiens (Bridges, 1986).

Todos los modelos de mutagenicidad descritos anteriormente detectan daño amplificado en el ADN, sin embargo, se han desarrollado otras opciones con mayor precisión, que miden la interacción molecular del ADN con los contaminantes, definiendo al complejo químico formado, como aducto, existiendo la posibilidad de cuantificarlos directamente en las poblaciones expuestas. Actualmente, los mejor caracterizados son los aductos formados por el consumo de aflatoxinas y por la exposición a hidrocarburos aromáticos policíclicos, ambos grupos reconocidos como carcinogénicos para el hombre. Con esta base se ha propuesto internacionalmente a este dosímetro de riesgo genético como el mejor biomarcador de exposición, ya que su cuantificación se relaciona con los niveles de estos contaminantes en el ambiente, así como con la dosis interna real que propicia al efecto, denominada dosis biológica efectiva (Beach y Gupta, 1992).

Finalmente, en la carrera por desarrollar sistemas de prueba más confiables, es necesario generar otros que describan el comportamiento también de compuestos cuya acción no es específicamente mutagénica y que sin embargo son cancerígenos potentes (Butterworth, 1990).

Cabe señalar que actualmente el enfoque que mejor se ha atendido en cuanto a mutagenicidad y ambiente se concentra en la salud humana, en particular por su relación con el cáncer; sin embargo, existe evidencia de que también se presentan efectos similares las especies silvestres expuestas a la acción de contaminantes (Anderson y Harrison, 1990) por lo que en el futuro será muy valioso vincular este tipo de resultados con estudios ecológicos (Bickman, 1990, Glickman, 1990) para comprender mejor la naturaleza con fines de conservación.

Por : Salvador Blanco Jiménez*
*Asesor en salud ambiental.
Dirección General de Información y Gestión Ambiental.
Fuente: Instituto Nacional de Ecología