Titular Toxicológico: El impacto de los metales tóxicos en la productividad agrícola

El día primero de febrero de 2016 la agencia FAPESP notifico sobre un estudio realizado en la escuela superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la universidad de san Pablo (Esalq-USP) sobre el impacto de metales tóxicos en la producción agrícola. Donde se muestran los efectos de la contaminación del suelo y el agua, donde se destacan el aluminio y el cadmio, generando problemas para la agricultura y por secuencia también para la salud. El aluminio (Al) es de los elementos más abundantes sobre la superficie terrestre donde corresponden aproximadamente un 8% de su masa. Dentro de la naturaleza el aluminio puede ser encontrado en distintas formas, siempre combinado con otros elementos debido a su gran sensibilidad siendo encontrado en forma de óxidos, hidróxidos, silicatos e en las formas hidrosolubles como sulfato, nitrato y clorato y también dentro de piedras preciosas tales como rubís y zafiros. El Cadmio (Cd) se encuentra presente dentro del medio ambiente debido a la contaminación creada principalmente por exploraciones mineras, industrias de colorantes y pastillas, fundiciones, como estabilizante para el plástico, en galvanizadores e otras actividades industriales. El cadmio es un metal pesado que incluso siendo concentración de residuos es capaz de producir efectos tóxicos, normalmente a nivel pulmonar, renal, hepático, cardiovascular y reproductivo.

Aluminio

Considerado un micro contaminante ambiental de origen natural o de la actividad humana, el aluminio es utilizado en sistemas municipales e industriales de tratamiento del agua y fluidos en la forma de Policleto de aluminio (PAC) y sulfato de aluminio. La dosificación desregulada de estos insumos químicos eleva la concentración de aluminio en el agua que se utiliza para el abastecimiento humano y en los efluentes lanzados en el cuerpo del agua.

En las plantas el aluminio desfavorece el crecimiento radical de las plantas y la absorción de agua, por lo tanto, la productividad agrícola, siendo el control de concentración y disponibilidad no es solo una estrategia económica de optimización para la agricultura. No solamente el aluminio promueve la acidificación para la liberación de iones H+ y alternativas engañosas de bajo costo pueden ser utilizadas para reducir este hecho. Algunas de las estrategias ya platicadas en Brasil por la industria de papel y celulosa utilizan una mezcla de residuos minerales como correctivos agrícolas para la acides de complementos de macronutrientes como el calcio. Al momento de corregir el pH de únicamente el aluminio se torna indisponible para los vegetales inhibiendo los efectos adversos de este metal para las plantas

La organización Food and DrugAdministration (FDA) considera cinco microgramos (mcg o µg o 10-6 g) la cantidad máxima tolerada diariamente para el consumo humano, con seguridad las cantidades que excedan este límite son responsables por los efectos adversos del sistema nervioso central y huesos, donde ocurre su mayor disposición debido a la poca irrigación sanguínea

Dentro de los sistemas biológicos, el aluminio compite con los cationes, especialmente el Mg2+ y se liga con el citrato dentro de la corriente sanguínea. La mayor parte de Al3+ en la sangre se relaciona con la transferrina, cerca del 89%, consiguiendo accesar al SNC a través del sistema común, al transporte de fierro por la vía endocitosis regulada por el complejo receptor-transferrina. El puede llevar la mineralización directamente a los osteocitos o bien a la perdida de fosfato, que por consecuencia alterará la mineralización medular.

Algunas de las acciones neurotóxicas del aluminio pueden ser parcialmente explicadas por sus acciones sub celulares y genéticas en el DNSs de neuronas y otras células. La inclusión de acciones nucleares, como la del aluminio o el fosfato dentro del DNS y sus bases, aumenta el enlace de histona-DNA, alterando el cambio entre cromatides hermanas, disminuyendo, así la división celular. Las acciones citoplasmáticas incluyen alteraciones conformadas por la modulación de calmodulina que a su vez llevan a un aumento en los niveles de calcio intracelular.

Cadmio

El cadmio puede ser encontrado en el ambiente natural como por ejemplo en aguas superficiales y suelos agrícolas que provienen casi exclusivamente de fuentes de contaminación irregulares como el desperdicio de baterías, tintas y algunos otros residuos específicos. Como mineral está presente en pequeñas cantidades como impurezas de minerales de zinco en el caso del carbonato de zinco (ZnCO3), o de forma más rara como sulfato de cadmio. (CdS)

Incluso en pequeñas concentraciones el cadmio puede alterar el metabolismo de las plantas induciendo el bajo estrés, esto provoca alteraciones en la taza de división celular y alteraciones cromosómicas. Ninguna manifestación visible se presente en las plantas contaminadas con concentraciones significativas de cadmio, pero no por ello, está exento de provocar alteraciones intracelulares y ser sujeto a la bioacumulación en la cadena trófica exige una postura seria en el control de este metal dentro de la cultura agrícola.

La fitoremediación es una técnica de tratamiento de suelos contaminados que se basa en el plantío de culturas que absorben sales y otros metales del suelo dejándolo en condiciones favorables para el plantío de cosechas destinadas al consumo humano. El proyecto de Esalq-USP anunciado por FAPESP cita a la especie de Dolichoslablab como un ejemplo vegetal fitorremediador, pero que no hace referencia o que este destinado a la materia orgánica originada por el cultivo durante la fase de tratamiento del suelo. Especies no designadas para la alimentación son favorables para la fitorremediación de suelos con sustancias que pueden bioacumular. Esta leguminosa también es utilizada para la alimentación animal y se debe tener en cuenta el riesgo del metal si retomar a la cadena alimenticia.

En los humanos la absorción pulmonar es mayor a la absorción gastrointestinal y que es dependiente de la especificación química, del tamaño de la solubilidad de la partícula. Después de la absorción el cadmio es ampliamente distribuido a través del organismo principalmente en el hígado y los riñones, en forma de iones conectados a eritrocitos, la albumina y la tioneína del entrocito. Su eliminación es lenta debido a al enlace del cadmio con las metaloteinas, proteínas ricas en cisteína que es capaz de conectarse hasta con 7 átomos de Cd por molécula, contenidas en los tejidos.

Independiente de la vía de exposición: la exposición por la via de inhalación introduce metalotionina en el pulmón y la exposición oral induce la metalotionina al intestino. El compuesto de cadmio-metalotionina es filtrado por las glándulas renales y es reabsorbido del filtrado glomerular en el túbulo proximal. La metalotionina está conectada con el cadmio que es filtrada a través de las glándulas para la orina primaria, el complejo de cadmio-metalonionina es subsecuentemente reabsorbido de la orina primaria y es biotransformado en péptidos y aminoácidos menores.

En las situaciones de exposición crónica, la toxicidad se expresa en los riñones a nivel tubular proximal provocando daños celulares con proteinuria (principalmente proteínas de bajo peso molecular, como, por ejemplo, la b2-microgobulina), glicosuria, aminoácidos, poliuria, desfavoreciendo la absorción de sulfato y encimas. Los mecanismos cardiotoxicos del cadmio parecen estar conectados principalmente la perixodación, que ocurre debido al ya comprobado agotamiento del superoxido-desmutase e GSH-Px (glutionaperoxidase)

El aluminio y el cadmio no son elementos esenciales para el cuerpo humano y la importancia de estos metales radica en el efecto toxico y acumulativo. El estudio del efecto del aluminio y el cadmio en cosechas agrícolas destinadas a la alimentación pretende subsidiar campañas de control primero a nivel trófico de la cadena alimenticia e impedir que los metales lleguen a los seres humanos en concentraciones tales que, aliadas a la característica cinética lenta de estos metales en el organismo, se pueden tomar como peligros potenciales y daños irreversibles para la salud humana.

 

Referências

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