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Para la revista científica, consulte Toxicología (revista) .
Un toxicólogo que trabaja en un laboratorio ( Estados Unidos , 2008)

La toxicología es una disciplina científica , que se superpone con la biología , la química , la farmacología y la medicina , que involucra el estudio de los efectos adversos de las sustancias químicas en los organismos vivos [1] y la práctica de diagnosticar y tratar las exposiciones a toxinas y tóxicos . La relación entre la dosis y sus efectos sobre el organismo expuesto es de gran importancia en toxicología. Factores que influyen en la toxicidad químicaincluya la dosis, la duración de la exposición (ya sea aguda o crónica), la vía de exposición, la especie, la edad, el sexo y el medio ambiente. Los toxicólogos son expertos en venenos y envenenamientos . Existe un movimiento a favor de la toxicología basada en la evidencia como parte de un movimiento más amplio hacia prácticas basadas en la evidencia . La toxicología está contribuyendo actualmente al campo de la investigación del cáncer , ya que algunas toxinas pueden usarse como medicamentos para matar células tumorales. Un buen ejemplo de esto son las proteínas inactivadoras de ribosomas , probadas en el tratamiento de la leucemia . [2]

La palabra toxicología ( / ˌ t ɒ k s ɪ k ɒ l ə dʒ i / ) es un compuesto neoclásico de Nueva América , primero atestiguado circa 1799, [3] de las formas combinando toxicocinéticos + -logy , que a su vez vienen de las palabras griegas antiguas τοξικός toxikos , "venenoso", y λόγος logos , "tema").

Historia [ editar ]

Litografía de Mathieu Orfila

Dioscórides , médico griego de la corte del emperador romano Nerón , hizo el primer intento de clasificar las plantas según su efecto tóxico y terapéutico. [4] Ibn Wahshiyya escribió el Libro sobre venenos en el siglo IX o X. [5] Esto fue seguido en 1360 por Khagendra Mani Darpana . [6]

Theophrastus Phillipus Auroleus Bombastus von Hohenheim (1493-1541) (también conocido como Paracelso , por su creencia de que sus estudios estaban por encima o más allá del trabajo de Celso  , un médico romano del siglo I) es considerado "el padre" de la toxicología. [7] Se le atribuye la máxima clásica de toxicología, " Alle Dinge sind Gift und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist ", que se traduce como: "Todas las cosas son venenosas y nada es sin veneno. ; sólo la dosis hace que una cosa no sea venenosa ". Esto a menudo se condensa en: " La dosis hace el veneno " o en latín "Sola dosis facit venenum". [8] : 30

Mathieu Orfila también es considerado el padre moderno de la toxicología, habiendo dado al tema su primer tratamiento formal en 1813 en su Traité des poisons , también llamado Toxicologie générale . [9]

En 1850, Jean Stas se convirtió en la primera persona en aislar con éxito los venenos de las plantas del tejido humano. Esto le permitió identificar el uso de nicotina como veneno en el caso del asesinato de Bocarmé, proporcionando las pruebas necesarias para condenar al conde belga Hippolyte Visart de Bocarmé por matar a su cuñado. [10]

Principios básicos [ editar ]

El objetivo de la evaluación de la toxicidad es identificar los efectos adversos de una sustancia. [11] Los efectos adversos dependen de dos factores principales: i) vías de exposición (oral, inhalación o dérmica) y ii) dosis (duración y concentración de la exposición). Para explorar la dosis, las sustancias se prueban tanto en modelos agudos como crónicos. [12] Generalmente, se llevan a cabo diferentes conjuntos de experimentos para determinar si una sustancia causa cáncer y para examinar otras formas de toxicidad. [12]

Factores que influyen en la toxicidad química: [8]

  • Dosis
    • Se estudian tanto las exposiciones individuales grandes (agudas) como las pequeñas exposiciones continuas (crónicas).
  • Ruta de exposición
    • Ingestión, inhalación o absorción cutánea
  • Otros factores
    • Especies
    • Edad
    • Sexo
    • Salud
    • Ambiente
    • Características individuales

La disciplina de la toxicología basada en la evidencia se esfuerza por evaluar de manera transparente, consistente y objetiva la evidencia científica disponible para responder preguntas en toxicología, [13] el estudio de los efectos adversos de los agentes químicos, físicos o biológicos en los organismos vivos y el medio ambiente. , incluida la prevención y mejora de tales efectos. [14] La toxicología basada en pruebas tiene el potencial de abordar las preocupaciones de la comunidad toxicológica sobre las limitaciones de los enfoques actuales para evaluar el estado de la ciencia. [15] [16] Estos incluyen preocupaciones relacionadas con la transparencia en la toma de decisiones, la síntesis de diferentes tipos de evidencia y la evaluación del sesgo y la credibilidad. [17][18] [19] La toxicología basada en la evidencia tiene sus raíces en el movimiento más amplio hacia prácticas basadas en la evidencia .

Métodos de prueba [ editar ]

Los experimentos de toxicidad pueden realizarse in vivo (utilizando el animal completo) o in vitro (pruebas en células o tejidos aislados) o in silico (en una simulación por computadora). [20]

Animales no humanos [ editar ]

La herramienta experimental clásica de la toxicología son las pruebas en animales no humanos. [8] Ejemplos de organismos modelo son Galleria mellonella , [21] que puede reemplazar a los pequeños mamíferos, y el pez cebra , que permite el estudio de la toxicología en un vertebrado de orden inferior in vivo. [22] [23] A partir de 2014, estos ensayos con animales proporcionan información que no está disponible por otros medios sobre cómo funcionan las sustancias en un organismo vivo. [24]Algunas organizaciones se oponen al uso de animales no humanos para las pruebas de toxicología por razones de bienestar animal, y se ha restringido o prohibido en algunas circunstancias en determinadas regiones, como las pruebas de cosméticos en la Unión Europea. [25]

Métodos de prueba alternativos [ editar ]

Si bien las pruebas en modelos animales siguen siendo un método para estimar los efectos humanos, existen preocupaciones tanto éticas como técnicas con las pruebas con animales. [26]

Desde finales de la década de 1950, el campo de la toxicología ha buscado reducir o eliminar las pruebas con animales bajo la rúbrica de las "Tres R": reducir el número de experimentos con animales al mínimo necesario; perfeccione los experimentos para causar menos sufrimiento y reemplace los experimentos in vivo con otros tipos, o use formas de vida más simples cuando sea posible. [27] [28]

El modelado por computadora es un ejemplo de métodos de prueba alternativos; utilizando modelos informáticos de sustancias químicas y proteínas, se pueden determinar las relaciones estructura-actividad , y se pueden identificar las estructuras químicas que probablemente se unan e interfieran con proteínas con funciones esenciales. [29] Este trabajo requiere conocimientos especializados en modelización molecular y estadística, junto con un juicio experto en química, biología y toxicología. [29]

En 2007, la ONG estadounidense Academia Nacional de Ciencias publicó un informe titulado "Pruebas de toxicidad en el siglo XXI: una visión y una estrategia" que comenzaba con una declaración: "El cambio a menudo implica un evento fundamental que se basa en la historia anterior y abre la puerta a una nueva era. Los eventos fundamentales en la ciencia incluyen el descubrimiento de la penicilina, la elucidación de la doble hélice del ADN y el desarrollo de las computadoras ... Las pruebas de toxicidad se están acercando a un punto de pivote científico. Está preparado para aprovechar las revoluciones de la biología y la biotecnología. Los avances en la toxicogenómica, La bioinformática, la biología de sistemas, la epigenética y la toxicología computacional podrían transformar las pruebas de toxicidad de un sistema basado en pruebas con animales completos a uno basado principalmente en métodos in vitro que evalúan los cambios en los procesos biológicos utilizando células, líneas celulares o componentes celulares. preferiblemente de origen humano ".[30] En 2014, esa visión aún no se había realizado. [24] [31]

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos estudió 1.065 sustancias químicas y farmacológicas en su programa ToxCast (parte del Panel de control de sustancias químicas CompTox ) utilizando modelos de sílice y un ensayo basado en células madre pluripotentes humanas para predecir intoxicantes del desarrollo in vivo en función de los cambios en el metabolismo celular después de exposición a sustancias químicas. Los principales hallazgos del análisis de este conjunto de datos ToxCast_STM publicado en 2020 incluyen: (1) el 19% de 1065 productos químicos arrojaron una predicción de toxicidad para el desarrollo , (2) el rendimiento del ensayo alcanzó una precisión del 79% al 82% con alta especificidad (> 84%) pero modesta sensibilidad (<67%) en comparación conmodelos animales in vivo de toxicidad para el desarrollo prenatal humano, (3) la sensibilidad mejoró a medida que se aplicaron pesos más estrictos de los requisitos de evidencia a los estudios con animales, y (4) el análisis estadístico de los impactos químicos más potentes en objetivos bioquímicos específicos en ToxCast reveló resultados positivos y asociaciones negativas con la respuesta STM, proporcionando información sobre los fundamentos mecanicistas del punto final objetivo y su dominio biológico. [32]

En algunos casos, la ley o el reglamento han exigido cambios en los estudios con animales; la Unión Europea (UE) prohibió el uso de experimentos con animales para cosméticos en 2013. [33]

Complejidades de respuesta a la dosis [ editar ]

La mayoría de los productos químicos muestran una curva de respuesta a la dosis clásica: a una dosis baja (por debajo de un umbral), no se observa ningún efecto. [8] : 80 Algunos muestran un fenómeno conocido como desafío suficiente: una pequeña exposición produce animales que "crecen más rápidamente, tienen mejor apariencia general y calidad del pelaje, tienen menos tumores y viven más tiempo que los animales de control". [34] Algunas sustancias químicas no tienen un nivel seguro de exposición bien definido. Estos se tratan con especial cuidado. Algunas sustancias químicas están sujetas a bioacumulación ya que se almacenan en lugar de excretarse del cuerpo; [8] : 85–90 estos también reciben una consideración especial.

Se utilizan comúnmente varias medidas para describir las dosis tóxicas de acuerdo con el grado de efecto sobre un organismo o una población, y algunas se definen específicamente por diversas leyes o usos organizativos. Éstos incluyen:

  • LD50 = dosis letal mediana , una dosis que matará al 50% de una población expuesta
  • NOEL = Nivel sin efecto observado, la dosis más alta que se sabe que no muestra ningún efecto
  • NOAEL = Nivel sin efectos adversos observados , la dosis más alta conocida que no muestra efectos adversos
  • PEL = Límite de exposición permisible, la concentración más alta permitida según las regulaciones de la OSHA de EE. UU.
  • STEL = Límite de exposición a corto plazo, la concentración más alta permitida por períodos cortos de tiempo, en general 15-30 minutos
  • TWA = Promedio ponderado en el tiempo, la cantidad promedio de concentración de un agente durante un período de tiempo específico, generalmente 8 horas.
  • TTC = Se ha establecido el umbral de preocupación toxicológica para los componentes del humo del tabaco [35]

Tipos [ editar ]

La "toxicología clínica" vuelve a dirigir aquí. Para la revista, consulte Clinical Toxicology .

La toxicología médica es la disciplina que requiere el estatus de médico (título de doctor en medicina o doctorado más educación y experiencia especializada).

La toxicología clínica es la disciplina que pueden practicar no solo los médicos, sino también otros profesionales de la salud con maestría en toxicología clínica: médicos extensores ( asistentes médicos , enfermeras practicantes ), enfermeras , farmacéuticos y profesionales de la salud afines .

La toxicología forense es la disciplina que hace uso de la toxicología y otras disciplinas como la química analítica , la farmacología y la química clínica para ayudar en la investigación médica o legal de la muerte, el envenenamiento y el uso de drogas. La principal preocupación de la toxicología forense no es el resultado legal de la investigación toxicológica o la tecnología utilizada, sino la obtención e interpretación de resultados. [36]

La toxicología computacional es una disciplina que desarrolla modelos matemáticos y basados ​​en computadora para comprender y predecir mejor los efectos adversos para la salud causados ​​por productos químicos, como contaminantes ambientales y productos farmacéuticos. [37] Dentro del proyecto Toxicología en el siglo XXI , [38] [39] los mejores modelos predictivos fueron identificados como Deep Neural Networks , Random Forest y Support Vector Machines , que pueden alcanzar el rendimiento de experimentos in vitro . [40] [41] [42] [43]

La toxicología ocupacional es la aplicación de la toxicología a los peligros químicos en el lugar de trabajo. [44]

Toxicología como profesión [ editar ]

Un toxicólogo es un científico o personal médico que se especializa en el estudio de síntomas, mecanismos, tratamientos y detección de venenos y toxinas ; especialmente el envenenamiento de personas.

Requisitos [ editar ]

Para trabajar como toxicólogo se debe obtener un título en toxicología o un título relacionado como biología , química , farmacología o bioquímica . [45] [ cita requerida ] Los programas de licenciatura en toxicología cubren la composición química de las toxinas y sus efectos en la bioquímica, fisiología y ecología. Después de completar los cursos de introducción a las ciencias de la vida, los estudiantes generalmente se inscriben en laboratorios y aplican los principios de toxicología a la investigación y otros estudios. Los estudiantes avanzados se adentran en sectores específicos, como la industria farmacéutica o la aplicación de la ley, que aplican métodos de toxicología en su trabajo. La Sociedad de Toxicología(SOT) recomienda que los estudiantes universitarios de escuelas postsecundarias que no ofrecen una licenciatura en toxicología consideren obtener una licenciatura en biología o química. Además, el SOT aconseja a los aspirantes a toxicólogos que tomen cursos de estadística y matemáticas, así como que adquieran experiencia de laboratorio a través de cursos de laboratorio, proyectos de investigación para estudiantes y pasantías.

Deberes [ editar ]

Los toxicólogos realizan muchas tareas diferentes, incluida la investigación en los campos académico, sin fines de lucro e industrial, evaluación de la seguridad de los productos, consultoría, servicio público y regulación legal. Para investigar y evaluar los efectos de las sustancias químicas, los toxicólogos realizan estudios y experimentos cuidadosamente diseñados. Estos experimentos ayudan a identificar la cantidad específica de un químico que puede causar daño y los riesgos potenciales de estar cerca o usar productos que contienen ciertos químicos. Los proyectos de investigación pueden abarcar desde evaluar los efectos de los contaminantes tóxicos en el medio ambiente hasta evaluar cómo responde el sistema inmunológico humano a los compuestos químicos de los medicamentos. Si bien los deberes básicos de los toxicólogos son determinar los efectos de los productos químicos en los organismos y su entorno, los deberes laborales específicos pueden variar según la industria y el empleo.

Compensación [ editar ]

El salario de los trabajos en toxicología depende de varios factores, incluido el nivel de escolaridad, la especialización y la experiencia. La Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU. (BLS) señala que se esperaba que los empleos para científicos biológicos, que generalmente incluyen toxicólogos, aumentaran en un 21% entre 2008 y 2018. El BLS señala que este aumento podría deberse al crecimiento de la investigación y el desarrollo en biotecnología, así como aumentos presupuestarios para la investigación básica y médica en ciencias biológicas.

Ver también [ editar ]

  • Toxicología acuática
  • Automatismo (toxicología)
  • Cierto factor de seguridad
  • Estudio de investigación sobre la exposición ambiental de los niños (CHEERS) (en los EE. UU.)
  • Ecotoxicologia
  • Entomotoxicología
  • Salud Ambiental
  • Toxicología ambiental
  • Inhibición de enzimas
  • Toxicología alimentaria
  • Toxicología forense
  • Historia de veneno
  • Toxicología in vitro
  • Valor límite indicativo
  • Toxicología médica
  • Modos de acción tóxica
  • Toxicología ocupacional
  • Sobredosis
  • Intercambio de información sobre riesgos
  • Contaminación
  • Toxicidad
  • Ciencia de la exposición
  • Exposoma
  • Toxicogenómica
  • Mecanismos y métodos de toxicología (revista)
  • Toxinologia
  • Niveles inaceptables (documental de 2013)

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Toxicología en Curlie
  • El "Tutor de toxicología" de la Biblioteca Nacional de Medicina proporciona información básica sobre la ciencia de la toxicología.
  • Información Toxicología Internacional
  • Sociedad de Toxicología