Los elementos son tan necesarios como tóxicos. Paracelso (1493-1541) definió la ley básica de la toxicología. Todas las sustancias son venenosas; no hay ninguna que no sea venenosa. La dosis correcta diferencia un veneno de un remedio.
Todos los elementos están presentes en la naturaleza misma. La mayoría de ellos son esenciales. Pero ¿cuáles de ellos son elementos esenciales para los humanos y animales? Los elementos mayores esenciales para los humanos y la vida animal son, por ejemplo, calcio, cloro, magnesio, fósforo, potasio, sodio y azufre.
Los elementos traza esenciales en bajas concentraciones para el hombre y la vida animal son, por ejemplo, cromo, cobalto, cobre, flúor, yodo, hierro, manganeso, molibdeno, selenio y zinc. Sin embargo, los elementos que eventualmente no tienen ningún papel biológico reconocido se llaman elementos no-esenciales, a menudo con propiedades dañinas o perjudiciales, como por ejemplo, cadmio, arsénico, mercurio y plomo.
Frecuentemente, varios elementos están involucrados en problemas de toxicidad ambiental, por ejemplo, arsénico, boro, cromo, cobre, flúor, molibdeno, níquel y zinc. Aunque no es posible cuantificar los riesgos y los efectos letales asociados con los elementos traza de uso común, algunos elementos claramente presentan un problema más serio que otros, por ejemplo, plomo, mercurio y cadmio, los cuales constituyen una misma clase por sí mismos, lo cual ha recibido la atención de los científicos.
Es necesario determinar cuánta "contaminación" esencialmente muestra el fondo (background) o la base natural preexistente. Esta pregunta de los niveles naturales de fondo tiene implicaciones económicas importantes. Todos los tipos de actividades humanas conducen a metales que se redistribuyen de sitios donde son bastante inofensivos a lugares donde afectan de una manera negativa a los humanos y animales. Esto es especialmente serio, ya que la lluvia ácida y la acidificación asociada, acelera tal proceso y hace a algunos metales pesados, por ejemplo, el mercurio, fácilmente accesible y así absorbidos en la cadena alimentaria, y elementos traza esenciales, como el selenio, el cual se torna inevitable para los organismos vivientes.
Los noventa y dos elementos de presencia natural no están uniformemente distribuidos por la superficie de la tierra y pueden surgir problemas cuando las existencias de un elemento son demasiado bajas (deficiencia) o demasiado altas (toxicidad). La incapacidad del ambiente para proporcionar el correcto equilibrio mineral puede dar lugar a serios problemas de salud. Los eslabones entre el ambiente y la salud son particularmente importantes para poblaciones cuya subsistencia depende mucho del ambiente local para el suministro de su comida.
Aproximadamente, se conocen veinticinco elementos de presencia natural que son esenciales para las plantas y vida animal en cantidades traza. Estos incluyen calcio, magnesio, hierro, cobalto, cobre, zinc, fósforo, nitrógeno, azufre, selenio, yodo y molibdeno. Por otro lado, una superabundancia de estos elementos puede causar problemas de toxicidad. Algunos elementos tales como el arsénico, cadmio, plomo, mercurio y aluminio tienen funciones biológicas no limitadas y, generalmente, son tóxicos para los humanos.
La mayoría de los elementos son conocidos como elementos traza porque sus abundancias naturales sobre la Tierra generalmente son muy bajas (concentraciones del mg/kg en la mayoría de los suelos).
Las deficiencias de los elementos traza en las cosechas y animales son, por consiguiente, comunes en grandes áreas mundiales. Por tal razón, se practican en agricultura amplios programas de suplementación mineral. Generalmente, las deficiencias de elementos traza conducen a cosechas con pobre rendimiento y al crecimiento animal, originando desórdenes reproductivos en animales. A menudo, estos problemas tienen mucho mayor impacto en las poblaciones pobres, quienes no pueden permitirse el lujo de contar con los minerales apropiados para sus cosechas y animales.
Tabla 2. Enfermedad en el estado de deficiencia o toxicidad causada por el mismo elemento
Elemento:Hierro - Deficiencia:Anemia - Toxicidad:Hemocromatosis
Elemento:Cobre-Deficiencia:Anemia,"Tambaleo"-Toxicidad: Envenenamiento crónico de cobre, Enfermedad de Wilson-Bedlinton
Elemento:Zinc - Deficiencia:Enanismo, Crecimiento retardado de las gónadas, Acrodermatitis entero-pática - Toxicidad:Fiebre metálica, Diarrea
Elemento: Cobalto - Deficiencia:Anemia,"Enfermedad del hígado blanco" - Toxicidad:Fallos cardíacos, Poliotemia
Elemento:Magnesio-Deficiencia:Disfunción de las gónadas, Convulsiones, Malformaciones del esqueleto,
"Enfermedad del músculo blanco"- Toxicidad:Ataxia
Elemento:Cromo - Deficiencia:Trastornos en el metabolismo de la glucosa - Toxicidad: Daños en el riñón (Nefritis)
Elemento:Selenio - Deficiencia:Necrosis del hígado, Distrofias musculares("Enfermedad de los músculos blancos) - Toxicidad:"Enfermedad alcalina", "Tambaleo ciego"
La presencia de elementos tóxicos en el suelo o rocas, debido a la geoquímica natural o a las actividades humanas, producen contaminación, la cual normalmente influye en la salud humana indirectamente vía ingestión de comida o al beber agua.
Aunque muchos lugares en el mundo solamente dependen de la comida producida localmente, el consumo de comida en las modernas sociedades industrializadas es mucho más diverso, incluyendo comida producida en diferentes áreas geográficas.
Normalmente, el agua para beber se obtiene localmente y, por consiguiente, está fuertemente relacionada con la geoquímica local. Se han encontrado problemas por el exceso de absorción del agua para beber debido a la presencia de varios compuestos inorgánicos, incluyendo flúor en África e India; arsénico en ciertas áreas de Argentina, Chile, y Taiwán; selenio en áreas seleníferas en EE.UU., Venezuela, y China; y nitratos en áreas agrícolas con un uso desequilibrado de fertilizantes.
Los metales pesados no son los únicos elementos que están regidos por la cuestión de la geología médica. Internacionalmente, los clásicos ejemplos registrados de enfermedades relacionadas con factores geológicos son el bocio (el cual es debido a la deficiencia de yodo) y esas enfermedades causadas por el exceso o deficiencia de ciertos elementos como flúor o selenio. Mortalidad cardiovascular y morbilidad respecto a la dureza del agua, la cual es controlada por su emplazamiento geológico, también es un asunto potencial de investigación.
Amplia cobertura por envenenamiento de arsénico
Cuando manó la primera agua de los pozos profundos sobre los suelos de Bengala Oriental, en India, hace una generación, los locales la llamaron el "agua de los diablos". Históricamente los lugareños habían usado el agua de la superficie, pero con los nuevos pozos el agua viene de profundidades de más de ciento cincuenta metros, con lo cual pueden obtener hasta tres o cuatro cosechas.
Pero esas habladurías sobre el "agua de los diablos" muy pronto cambiaron su mentalidad a medida que el agua fue irrigando las cosechas de arroz todo el año, lo cual trajo nueva prosperidad a sus pueblos.
Sin embargo, el agua contenía altos niveles de arsénico y, para los centenares de miles de lugareños, la cosecha mejorada demostró ser amarga. Más de cuatrocientos pueblos han resultado afectados a través de Bengala Oriental, y el envenenamiento con arsénico más grande del mundo ha dejado, hasta ahora, más de 600.000 personas desfiguradas y enfrentadas a una muerte prematura.
Los estudios por debajo de los pueblos han revelado una serie de capas de rocas sedimentarias que contienen arsénico, principalmente en mantos de pirita férrica, la cual contaminó muchos pozos.
El sobrebombeo también ha bajado la tabla de aguas en muchas rocas. Cuando la tabla de aguas bajó, las rocas con sulfuros arsenicales se fueron secando (una de dos teorías existentes), y el oxígeno penetró las rocas oxidando los minerales de azufre.
Esto ha liberado el arsénico y, al ser disuelto en el agua subterránea, se percoló en los pozos. Hoy son más de setecientos los pozos que proporcionan agua que contiene más de 10 mg de arsénico/l, el límite máximo puesto por WHO. Los niveles promedio de arsénico están entre veinte y setenta veces el máximo de WHO; en pozos individuales, hasta doscientas veces el límite.
El arsénico en el agua subterránea sobre el límite máximo permisible de WHO ha sido encontrado en seis distritos de Bengala Oriental, abarcando una población de treinta millones de habitantes.
Se han informado ampliamente también los accidentes internacionales de contaminación con arsénico en el agua subterránea y el consecuente estado de la salud de las personas de otros lugares
El accidente de contaminación con arsénico en un pozo de Taiwán (1961-85) causó una enfermedad llamada enfermedad del pie negro. La población del área endémica era aproximadamente de 100.000 habitantes. Se informaron problemas similares en Antofagasta, en Chile, donde casi 100.000 personas fuera de una población total de la ciudad de 130.000 habitantes estuvieron bebiendo agua con un contenido de arsénico elevado durante doce años, entre 1959 y 1979.
Envenenamiento crónico por arsénico también se ha reportado en algunas partes de la Región de Lagunera, México. La concentración del arsénico en agua subterránea era 0.41 mg/l. También en Argentina se informaron accidentes similares en 1955. Igualmente, se han informado muchos otros accidentes menores en muchas partes del mundo.
Actividades presentes
Debido a la importancia de los factores geológicos en la salud, y a la general falta de apreciación para entender la importancia de la geología en tales relaciones, COGEOENVIRONMENT (Comisión para las Ciencias Geológicas en la Planificación Ambiental) decidió en 1996 establecer un Grupo de Trabajo Internacional en Geología Médica con el objetivo primario de promover el conocimiento paulatino de este problema entre científicos, especialistas médicos y el público en general.
El grupo de trabajo en 2002 tenía más de trescientos miembros, provenientes de más de cincuenta países a nivel mundial.
En el año 2000 un nuevo proyecto llamado IGCP también fue establecido por la UNESCO (un proyecto a cinco años): Geología Médica IGCP#454. Este proyecto se integró en el Grupo del Trabajo en Geología Médica.
IGCP es una empresa cooperativa de la UNESCO (Naciones Unidas la Organización Educativa, Científica y Cultural) y IUGS (Unión Internacional de Ciencias Geológicas) para facilitar la cooperación geológica a través de las fronteras internacionales, como los procesos geológicos y las estructuras normalmente cortadas por tales límites. El objetivo mayor del programa es el de reunir a científicos del este y oeste y promover el cubrimiento de los países en vías de desarrollo.
El Programa de la Correlación Geológica Internacional se lleva a cabo a través de proyectos individuales. Su número no está definido aún, pero está controlado por los recursos financieros disponibles y por la revisión de la parte científica de propuestas del proyecto y de informes anuales de progreso. La vida establecida de un proyecto de IGCP normalmente es de cinco años.
El objetivo primario del nuevo proyecto de IGCP es el de reunir, a escala global, científicos que trabajen en este campo en países en vías de desarrollo con sus colegas en otras partes del mundo, enfatizando la importancia de los factores geocientíficos que afectan a la salud de humanos y animales. El proyecto está potencialmente en capacidad de erigirse e involucra traslado de entrenamiento y tecnología, al igual que el intercambio mutuo de información y experiencia.
El mundo en vías de desarrollo proporcionará considerables casos de estudio e investigación potencial. Por su parte, los países desarrollados ofrecerán sus avanzadas técnicas y habilidades para la investigación con el apropiado traslado del conocimiento médico y metodología.
Esta iniciativa proporciona, por primera vez, la oportunidad a los principales científicos de los países en vías de desarrollo de entrar juntos de una manera verdaderamente internacional e interdisciplinaria (involucrando a geocientíficos, médicos y veterinarios) para identificar y adoptar problemas reales del geoambiente y la salud.
Una serie de cursos cortos en metales, la salud y el ambiente también se llevan a cabo alrededor del mundo. El alcance y propósito de los cursos son como sigue: los iones de metal ocurren naturalmente en rocas, suelos, gases, y aguas en formas incólumes y/o perjudiciales concentraciones. Las concentraciones naturales pueden ser extremadamente altas y han causado serios problemas para la salud. Los metales son importantes para la salud ambiental y en el estudio de las enfermedades humanas (patología), debido a sus potenciales efectos tóxicos sobre uno o más órganos. La exposición a los iones tóxicos de metal puede ocurrir a través de tres rutas principales: absorción percutánea, ingestión o inhalación.
La toxicidad dérmica es el resultado de las respuestas locales del tejido a través del contacto directo del metal con la piel, o alternativamente, puede representar una manifestación de toxicidad sistémica siguiendo a la ingestión o inhalación. Dermatitis de contacto alérgico inducida por níquel es un ejemplo de una respuesta del tejido local. Las reacciones cutáneas adversas son el resultado de ingestión crónica o inhalación de compuestos arsenicales, y ejemplifican una toxicidad sistémica.
Se describen, igualmente, una variedad de respuestas de patología tóxica en tejidos humanos y órganos (es decir, piel, hígado, corazón, y riñón) asociadas con exposiciones agudas y crónicas a metales. El objetivo de los cursos es proporcionar ejemplos donde tanto deficiencias de elementos traza como las exposiciones tóxicas de metales pueden estar involucradas en los cambios fisiológicos y el desarrollo de enfermedades humanas. Discutimos los impactos de los iones de metal y elementos traza en la salud humana, como se ilustra con ejemplos de envenenamiento por arsénico del agua contaminada en el Delta de Bengal (India y Bangladés) y Taiwán; también la combustión de carbón en China sudoeste. Se describen estudios asociados con riesgo de cáncer pulmonar en un grupo de obreros profesionales en la producción de cromo.
Una apreciación global de aspectos clínicos de exposiciones tóxicas de metal incluyen la presentación de discusiones esenciales y sus manifestaciones clínicas. Los cursos se programan para geólogos, ecólogos, químicos, biólogos, científicos profesionales y ambientales, profesionales médicos, toxicólogos, epidemiólogos, patólogos y cualquier otro profesional de la salud, ambiente y de las geo-ciencias interesados en los efectos de las especies de iones de metales tóxicos en la salud ambiental y humana. Un objetivo importante de los cursos es mantener la oportunidad de promover contactos y redes entre profesionales que trabajan en las diferentes áreas de este campo.
Los líderes de los cursos cortos son: el Dr. José A. Centeno, Jefe de la División de Toxicología, Biofísica, en las fuerzas armadas de Estados Unidos, Instituto de Patología, Washington DC; el Dr. Robert B. Finkelman, Coordinador de Calidad de Carbón, Científico Investigador, Servicio Geológico de los Estados Unidos, Reston, VA, EE.UU.; y el Dr. Olle Selinus, Servicio Geológico de Suecia.
También se ha decidido publicar un nuevo libro: "Geología médica", para ser publicado, con aproximadamente sesenta distinguidos autores (médicos y geocientíficos) a nivel mundial. El público para el libro estará constituido por estudiantes de postgrado y los que toman decisiones. El objetivo principal es el de enfatizar la importancia de la geología sobre la salud y las enfermedades en los humanos y animales.
El libro contendrá cuatro secciones. La sección 1 cubrirá un fondo general para los geocientíficos, médicos y veterinarios, y es muy importante para todos los lectores para poder entender totalmente el resto del libro. La sección 2 estará cubriendo la geología médica, los efectos de nuestro ambiente natural (geología) sobre la salud. En esta sección, hay también un capítulo sobre fuentes antropogénicas, porque a veces es imposible diferenciar entre lo natural y las fuentes antropogénicas.
La sección 3 involucrará la epidemiología, y la sección 4 cubrirá las técnicas y herramientas que utilizan nuestras diferentes ciencias y qué podría ser usado por cada uno de nosotros. Habrá también un apéndice con tablas para valores guía, valores de referencia, etc.
Se presentarán varios ejemplos en geología médica, como la enfermedad de Keshan, la enfermedad de Kashin Beck, en China (deficiencia en selenio), envenenamiento por arsénico en Bangladés y Bengal, diabetes, enfermedades cardiovasculares, radón, geofagia (comer tierra deliberadamente), la enfermedad del alce misterioso en Suecia, etc. También se mencionarán ejemplos sobre yodo, flúor y otros elementos.
Futuro
La geología médica es, por consiguiente, una disciplina emergente y una ciencia que crecerá rápidamente. Varios servicios geológicos están integrando en su trabajo la geología médica. Ahora la geología médica está siendo enseñada en algunos cursos universitarios para los estudiantes médicos.
En el futuro será importante mejorar la comunicación entre las varias disciplinas que están relacionadas con enfermedades causadas por factores geológicos, lo cual influye en el bienestar de humanos y animales. También será importante desarrollar material de información para el uso de escuelas, organizaciones públicas y privadas interesadas en problemas de la geología médica para mostrar el impacto de los factores geológicos sobre el bienestar de los humanos y animales, así como la propuesta de reuniones técnicas para tratar problemas de preocupación mutua entre los geocientíficos y otras disciplinas relacionadas con la geología médica.
Los servicios geológicos, universidades y sociedades geológicas y médicas deben tomar un papel más activo proporcionando información útil sobre las condiciones geológicas en geología médica y deben animar el desarrollo de grupos de trabajo locales con expertos multidisciplinarios de la geología médica. También sería útil animar la investigación para producir metodologías más eficaces orientadas al estudio de factores geológicos en la medicina ambiental y formular recomendaciones para la mitigación de los efectos naturales y las condiciones geoquímicas de riesgo inducidas por el hombre. La geología médica es, así, una ciencia interdisciplinaria, de la cual se oirá hablar cada vez más de en el futuro.
FUENTE:
Geological Survey of Sweden, Uppsala, Sweden
TERRÆ, Vol. 1 (1), 2004 (A1-A8)
Traducción de Antonio Rivera Gaviria. Geólogo. Junio 2004