Técnicas que se utilizan para evaluar la alteración de las funciones sensomotoras en animales expuestos a substancias químicas tóxicas.
ENSAYO
Para evaluar los posibles efectos neurotóxicos de nuevos compuestos químicos de origen farmacéutico o industrial, antes de liberarlos al mercado se los prueba en animales. Las técnicas comportamentales constituyen una buena herramienta para realizar esa evaluación.
Se estima que, sólo en los Estados Unidos, se preparan alrededor de 1500 nuevos compuestos químicos por año, utilizados en la industria, la agricultura o la medicina e imprescindibles, en estos tiempos, para la vida cotidiana. Por otro lado, hoy se advierte un incremento de los efectos adversos de diversas substancias que se liberan al ambiente, ya sea por ignorancia, comodidad o falta de una política oficial que proteja la salud de la población. Para evitar esos efectos, es necesario conocer cómo actúa cada compuesto, de suerte de poder impedir que afecte a los seres a los cuales no está específicamente dirigido. Un plaguicida diseñado para actuar sobre el sistema nervioso u hormonal de determinado insecto, por ejemplo, puede causar efectos deletéreos, no esperados en 'otras especies. También es preciso tener en cuenta el posible metabolismo de algunos compuestos por parte de animales o personas, ya que muchas substancias se convierten en tóxicas para el organismo (en jerga, se suele decir que se toxifican).
Hace unos veinte años, se comenzó a descubrir que el sistema nervioso constituía el blanco primario de ciertas substancias perniciosas (véase el recuadro 'El sistema nervioso'), las que, en consecuencia, se denominaron neurotoxicas, pero si bien se habla de neurotoxicidad sólo cuando existe un efecto directo del agente sobre el sistema nervioso, la interacción entre el cerebro y el resto del cuerpo es lo suficientemente compleja como para impedir, a veces, que se pueda hacer la distinción entre un efecto neurotóxico y otro simplemente tóxico. A diferencia de los compuestos farmacéuticos y de las toxinas naturales, muchos productos tóxicos industriales no tienen por propósito primario alterar funciones biológicas, por lo que pueden ejercer su acción en múltiples sitios del organismo y, por lo tanto, resulta difícil identificar su modo de actuar. Los compuestos neurotóxicos son capaces de afectar a los neurotransmisores, enzimas que provocan la síntesis o degradación de compuestos vitales, membranas, procesos neurosecretores, canales iónicos, etc. Algunos dañan de manera específica ciertas regiones cerebrales ó determinadas células o funciones biológicas. En este marco, la neurotoxicidad se define como los efectos adversos producidos en la estructura o función del sistema nervioso central o periférico por la exposición a un compuesto químico.
El desafío más importante para un toxicólogo es la evaluación del riesgo toxicológico de un compuesto químico. Para hacerlo debe recurrir a técnicas y procedimientos experimentales -generalmente aplicados a animales- que detecten los mínimos efectos tóxicos que causa el inicio de la exposición al producto, con el fin de que se puedan establecer límites de seguridad a esa exposición (véase el recuadro 'Indices de riesgo y de seguridad'). La evaluación de riesgo es un intento de predecir la probabilidad de que un agente pueda ocasionar un efecto adverso a la población. Pero, por desgracia, la tarea de análisis y prevención de ese riesgo se hace difícil por la enorme cantidad de productos químicos a los que la gente está expuesta, así como por las diferentes formas en que se manifiesta la toxicidad de un Compuesto y por la complejidad de las relaciones entre causas y efectos en esta materia. Durante los últimos treinta años, en los países desarrollados hubo un pronunciado incremento en la actividad reguladora de los gobiernos, con el propósito de proteger a la población de la acción de los agentes químicos tóxicos. Para establecer la existencia de efectos neurotóxicos, los organismos oficiales se basan en resultados de mediciones de ciertos parámetros del comportamiento del sistema nervioso. Dichos patrones neurocomportamentales medibles se refieren, por ejemplo, a determinadas funciones neurológicas o a la actividad motora y constituyen una buena herramienta para estudiar las consecuencias sobre el sistema nervioso de la exposición a determinado compuesto, ya que se ha observado que los primeros signos de efectos neurotóxicos en los seres humanos, como la parestesia (la percepción de sensaciones anormales, del tipo del hormigueo) o la alteración en la memoria, son de naturaleza comportamental y neurológíca.
El comportamiento del sistema nervioso es el resultado, entre Otras cosas, de señales sensoriales y motoras. Las alteraciones de estas pueden ser usadas como indicadores de cambios químicos inducidos en la función nerviosa. Los métodos de análisis toxicológico basados en dicho comportamiento, o métodos comportamentales, causan escasa perturbación en el sujeto estudiado (se dice que no son invasivos), y pueden utilizarse para medir tanto efectos agudos como crónicos. Sin embargo, se debe ser cauteloso en la interpretación de sus resultados, debido a que la neurotoxicidad depende de la edad, y a que algunos compuestos neurotóxicos pueden producir un daño encubierto, que no se expresa por la gran capacidad de adaptación de los organismos vivos, pero que probablemente se manifieste cuando estos se vean sometidos a situaciones anormales.
Para poder evaluar la posible acción neurotóxica de un compuesto, tanto un medicamento como un producto químico que ingresó en el ambiente -por ejemplo, en el medio laboral-, se deben realizar diferentes mediciones, pues el sistema nervioso es muy heterogéneo y los productos tóxicos ejercen su acción en sitios diversos y de manera diferente. Por ello, entes reguladores como el European Centre for Ecotoxicology and Toxicology of Chemicals o el National Research Council de los Estados Unidos han recomendado aplicar el concepto de niveles progresivos de evaluación. Así, en el nivel 1, se realizan pruebas neuropatológicas y una evaluación general usando métodos comportamentales simples que servirán para detectar alguna alteración; en el nivel 2 se caracteriza el efecto utilizando métodos comportamentales más específicos, como la electrofisiología, y con el auxilio de técnicas neuroquimicas y neuropatológicas, y así en el nivel 3 se determinará el mecanismo de acción por el cual el agente ejerce el efecto adverso detectado.
Es importante destacar que las técnicas de evaluación del comportamiento del sistema nervioso de animales no son caras, aun cuando se desee efectuar estudios de consecuencias neurotóxicas de largo plazo; además, son muy sensibles, tanto cuando se utilizan dosis altas del compuesto para analizar efectos agudos, como en estudios de trastornos crónicos, causados por dosis inferiores, y se ha observado que la respuesta varía muy poco de un animal a otro, o en un mismo animal en distintos momentos del estudio. Pero es crucial diagramar correctamente los experimentos e interpretar bien lo observado y medido, lo que exige poner esas tareas en manos de personal con una sólida preparación técnica y científica.
Para evaluar, por ejemplo, las alteraciones en la función motora de un animal. se determina su fuerza de agarre, se estudia su desplazamiento y la coordinación de sus movimientos, la aparición de temblores, etc. (Fig. 1). Así, se demostró que la exposición a acrilamida, monóxído de carbono, n-hexano y metil mercurio durante entre 12 y 36 meses afecta la fuerza de agarre de las patas delanteras y traseras de ratas, y que el tolueno provoca una marcada y persistente alteración de la marcha. También se comprobó la existencia de temblores producidos por exposición a ciertos metales, plaguicidas o solventes orgánicos. Una técnica muy utilizada para evaluar la alteración de la función motora es medir la actividad espontánea en un campo abierto (Fig. 2), lo que hoy se puede realizar con equipos automáticos; por ejemplo, se registran las veces que el animal estudiado cruza -por lo menos con sus patas delanteras-ciertas marcas efectuadas en el piso de su jaula o Caja, cuántas veces se levanta en sus patas traseras, se limpia, husmea, etc. Como todos los animales se mueven en forma espontánea, no hace falta entrenarlos para que lo hagan y el estudio de sus movimientos indica sí se encuentran en estado normal, exitados, deprimidos, etc. Combinada con mediciones de la concentración del compuesto tóxico en la sangre y en el cerebro, la tecnica se puede utilizar para evaluar cambios comportamentales provocados por exposiciones cronicas. (Tab 2)
Es mas dificil advertir una alteración sensorial que una motora; sin embargo, se estima que aproximadamente un 44% de los compuestos químicos ejercen una acción neurotóxica sobre los sentidos. Para detectar tales efectos, se analizan las reaccciones a estímulos visuales, auditivos y otros, y se estudia si se modifican los reflejos. Se pudo asi descubrir que solventes como el tolueno, el xileno y el estireno provocan la pérdida de la capacidad de oír sonidos de ciertas frecuencias, y que la acrilamida y el metilmercurio producen,en los niños, una constricción del campo visual. Se han asociado alteraciones comportamentales que indican cambios cognitivos con la exposición a diversos compuestos químicos; para detectarlos en roedores y primates, por ejemplo, se aplica una suave descarga eléctrica en las patas del animal y se estudia cómo este aprende a evitarla, se observa su desempeño en laberintos o se diseñan procedimientos que permitan evaluar su mejoria. Todas estas técnicas se mejoran continuamente y se trata de unificar criterios entre laboratorios (véase el recuadro Éfecto neurotoxico de herbicidas).
La experiencia obtenida hasta el presente indica que, para evaluar los potenciales efectos neurotóxicos de nuevos compuestos químicos, se deben usar pruebas comportamentales específicas, sensiles y apropiadas, las que pueden detectar patologías psicológicas o funcionales que no se manifiestan abiertamente.
