Elementos traza y salud humana

Introducción

En ocasiones, las cosas más minúsculas pueden impactar en la salud humana de forma desproporcionada con su tamaño. Los elementos traza son un ejemplo de esto. Los elementos traza en una cantidad ya sea por encima o por debajo de ciertos umbrales en el suelo, el forraje o la dieta humana pueden tener importantes repercusiones sobre la salud tanto del ganado como de las personas.

Todo alrededor de nosotros – sólido, líquido y gaseoso – está hecho de alguna combinación de alrededor de cien elementos que son parte de la creación.  Algunos elementos, como el carbono, el oxígeno y el hidrógeno, son relativamente abundantes. Otros, tales como el zinc, el cobre o el mercurio, son mucho menos abundantes y son llamados elementos traza, debido a que se encuentran en cantidades traza. Estamos expuestos a los elementos traza a través de nuestros alimentos, el agua y el aire, y pueden repercutir de manera significativa sobre nuestra salud si los niveles de exposición son muy altos o muy bajos.

Todas las cosas vivientes requieren de ciertos elementos para funcionar. Un elemento que es requerido por una cosa viviente es llamado un elemento esencial. Un elemento es considerado esencial cuando es parte de al menos una molécula de entre las miles que son parte de un metabolismo regular de un organismo. Demasiado poco de un elemento puede afectar la salud de las cosas vivientes y puede llevar incluso a la muerte. Elementos tales como el  hidrógeno, el  carbono, el oxígeno, el nitrógeno, el potasio y el fósforo, son requeridos en grandes cantidades. Otros elementos, llamados elementos traza esenciales, solamente se requieren en cantidades muy pequeñas (en el rango de microgramos (una millonésima de gramo o miligramos (una milésima  de gramo) por día). Ejemplos incluyen el hierro, el zinc, y el selenio. Otra clase de elementos es llamada elementos traza no esenciales. Estos son elementos que no están  presentes en grandes cantidades, no son requeridos por las cosas vivientes; el plomo, el mercurio y el cadmio son ejemplos. Algunos de estos son a veces consumidos por los seres humanos y los animales y pueden ser tóxicos en cantidades pequeñas. Finalmente, algunos elementos son difíciles de clasificar; no son considerados esenciales, pero los organismos parecen beneficiarse de la presencia de esos elementos en la dieta. Por ejemplo, el selenio es requerido por los mamíferos pero no por las plantas, pero existen informes de que las plantas se benefician de la presencia de algo de selenio.

Fuentes de los elementos traza

Los elementos traza en el ambiente pueden ocurrir naturalmente o pueden surgir de actividades humanas. Los elementos traza se encuentran naturalmente en la roca, y son liberados al suelo a medida que la roca se descompone en suelo. Las canti­dades de los elementos específicos varían de lugar a lugar; en algunos lugares, los elementos traza están presentes en altas concentraciones, mientras que en otros son realmente raros. Las erupciones volcánicas, el polvo llevado por el viento o el humo de fuegos naturales pueden mover esos elementos en el aire, después de lo cual son depositados en el suelo o en el agua. Existe una serie de fuentes humanas. Los elementos traza se añaden en ocasiones a los fertilizantes como micronutrientes (p. ej. el zinc, el cobre, y/o el hierro), y otras veces son encontrados como contaminantes en los fertilizantes (p. ej. el cadmio). Frecuent­emente son contaminantes en el carbón petróleo o gas, y se añaden a la atmósfera al quemarse estos. Los procesos indus­triales como la minería o la siderurgia, frecuentemente liberan elementos traza al agua (como resultado de la lixiviación) o el aire. Durante muchos años, la combustión de la gasolina con plomo resultó en la liber­ación de significativas cantidades de plomo al aire y el suelo cerca de las carreteras. Si bien la gasolina con plomo actualmente está prohibida en la mayor parte de los países, todavía estaba en uso en más de 60 países en fecha tan reciente como 2005 (Taylor y Gethin-Damon, 2012). Final­mente, algunos productos de desecho pueden contener elementos traza. Las baterías pueden contener plomo o cadmio; los paneles solares contienen cadmio; algunas pinturas domésticas contienen plomo; y los bulbos de luces fluorescentes contienen mercurio. La eliminación de estos productos puede resultar en su liber­ación al suelo, aire o agua.

Una vez en el ambiente, los elementos traza comienzan a circular. En el agua, los elementos traza pueden acumularse en las plantas acuáticas, animales pequeños y por último en los peces. Los elementos en el suelo pueden ser acumulados por las plantas en diferentes grados, lo que a su vez puede hacer que se vuelvan parte de la dieta humana, o ser consumidos por los animales que pastan (que también pueden ser consumidos por los humanos). Fertilizar con estiércol o compost puede reciclar nuevamente los elementos traza al suelo.

Elementos traza y la salud humana

Dependiendo de la dosis, la exposición a elementos traza no esenciales, puede tener un efecto dañino o ningún efecto. Los elementos traza esenciales son de preocupación debido a que pueden causar daños a los seres humanos y otros seres vivientes si son expuestos a demasiado o demasiado poco de ellos en su dieta. Varias enfermedades han sido atribuidas a las deficiencias de elementos traza especí­ficos. Por ejemplo, una deficiencia de hierro puede resultar en anemia, y una deficiencia de yodo puede causar bocio.

El hierro (Fe) es probablemente el elemento traza esencial mejor conocido. Tiene muchos papeles en el cuerpo humano. Uno de sus papeles es llevar oxígeno a todas las células del cuerpo. En ese papel, el Fe es una parte de la hemoglobina, una molécula encontrada en los glóbulos rojos de la sangre. Una falta de hierro en la dieta resulta en insuficiente producción de hemoglobina, lo que a su vez causa anemia, con síntomas de palidez, fatiga y debilidad. Cerca de la mitad de todos los casos de anemia son causados por la falta de hierro.

Si bien cualquier elemento traza tiene el potencial de causar daño si se ingiere demasiado, algunos son de interés particular en regiones específicas del mundo; el resto del artículo considerará algunos de estos estudios de caso.

Arsénico (As)

El Arsénico (As) es un elemento traza no esencial que causa problemas significa­tivos en Bangladesh y partes del sur de Asia. Desafortunadamente, los suelos, roca y aguas subterráneas en estas regiones tienen naturalmente cantidades bastante altas de As presentes en el ambiente. En partes de Bangladesh, el agua potable es alta en As debido a que es recolectada de pozos perforados someros (estos son perfo­rados para evitar el agua contaminada con bacterias). La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha establecido un conjunto de estándares de 10 ppb para el agua potable (ingesta máxima de ~ 130 μg/día para un adulto). Se estima que más de 50 millones de personas beben agua con niveles de As en exceso sobre estos estándares. Aparte del agua para beber, una segunda ruta de exposición es el consumo de plantas que han acumulado As del suelo o de agua para riego contaminada. Consumir demasiado As puede llevar a un envenenamiento agudo. Los efectos crónicos incluyen cáncer de piel, pulmón y vejiga.

The World Health Organization (WHO) has set a standard of 10 ppb for drinking water (maximum uptake of ~ 130 μg/day for an adult). Over 50 million people are estimated to be drinking water that has As levels in excess of these standards. Aside from drinking water, a second route of exposure is consumption of plants that have accumulated As from soil or from contaminated irrigation water. Consuming too much As can lead to acute poisoning. Chronic effects include skin, lung, and bladder cancer.

Lidiar con un medio ambiente naturalmente alto en As es un reto. Puede ayudar el perforar pozos más profundos, para evitar aguas someras, contaminadas con As. Además, si bien es difícil remover el As del agua, existen filtros especializados que contienen hidróxido de hierro (hierro oxidado) pueden absorber el As disuelto. Un ejemplo de un filtro sencillo de arena e hidróxido de hierro es accesible en www.who.int/household_ water/resources/Bipin.pdf. Como alter­nativa, el agua puede ser destilada para purificarla. Finalmente, diferentes especies de plantas, e incluso diferentes variedades dentro de una especie, varían en el grado en el cual acumulan los diferentes elementos. Para algunas especies, puede conocerse cuáles variedades pueden cultivarse para limitar la acumulación de As en los cultivos alimentarios.

Mercurio (Hg)

Como el As, el mercurio (Hg) es un elemento traza no esencial. Es más tóxico que el As; la ingesta máxima recomendada es de ~ 30 μg/día para adultos. Es especialmente tóxico para los niños, debido a que afecta el cerebro y el sistema nerviosos, especial­mente cuando estos órganos todavía se están desarrollando. Se acumula en los tejidos grasos y puede ser pasado a los niños a través de la leche materna. Se encuentra poco Hg en los tejidos de las plantas; debido a que se acumula en los tejidos grasos, es más probable que se encuentre en los peces – especialmente adultos (más grandes) y predadores en lo alto de la cadena alimenticia.

En lugares de Sudamérica y en África cerca del lago Victoria, la minería y el refinamiento de oro a pequeña escala es una causa muy importante de la exposición humana y la liberación al medio ambiente de Hg. La broza del oro puede purificarse al mezclarse con Hg. El oro se disuelve en el Hg líquido, que entonces se separa del mineral restante. El Hg se quema luego a la atmósfera, dejando una pepita de oro puro. Como resultado de estas actividades, los pequeños mineros están en riesgo de envenenamiento por Hg y el medio ambiente local puede resultar gravemente contaminado con Hg. Se puede construir una simple retorta para recuperar (de manera segura) mucho del Hg durante este proceso, reduciendo la exposición humana y medio ambiental. El siguiente es un enlace al primero de cuatro videos cortos de YouTube que muestran cómo hacer y usar una simple retorta: www.youtube.com/watch?v=KL9deyMSzs8. Además de prevenir la contami­nación ambiental por Hg, el Hg se recupera y puede reusarse, ahorrando dinero ya que los pequeños refinadores de oro necesi­tarán comprar menos Hg.

Selenio (Se)

El selenio (Se) es un elemento único debido a que no esencial para las plantas, pero es esencial para los animales. La ingesta diaria recomendada es de 20 μg por día para niños y 50-70 μg por día para adultos. Si bien él Se es necesario para la supervivencia y la Buena salud, puede resultar tóxico si se ingiere demasiado (45 μg por día para niños y 400 μg por día para adultos). La cantidad ingerida depende de cuáles plantas se consumen (las plantas varían en la cantidad de Se que acumulan) y dónde éstas se producen, dado que la cantidad de Se en los suelos varía de una región a otra. Se sabe que la costa este de Norteamérica (incluyendo los suelos de la parte de Florida donde ECHO está situado), el norte de Europa y grandes partes de China y el África sub-sahariana tienen suelos bajos en selenio (cantidades menores de 0.5 mg/kg). Las plantas culti­vadas en estos suelos tenderán también a ser bajas en Se. El selenio es Importante para la respuesta inmune del cuerpo. Una deficiencia de Se ha sido vinculada con la velocidad en el avance del VIH/SIDA y con mayores tasas de muerte por esta enfermedad. En el ganado, bajo Se puede resultar en la enfermedad del músculo blanco; los animales con esta enfermedad pueden estar tiesos o con dolor al caminar, e incluso no poder caminar.

Los problemas que resultan de suelos deficientes en Se puede prevenirse de diferentes formas. En ocasiones se añade Se a los fertilizantes químicos con el objeto de aumentar su concentración en las plantas. En áreas con suelos bajos en Se, se suplementa en ocasiones el forraje del ganado, y a veces se les dan inyecciones de Se para evitar las deficiencias. Reciente­mente, una cabra nacida en la granja de ECHO tuvo problemas para levantarse. Se le dio una inyección de Se suplementario por si era una deficiencia de Se y la cabra se recuperó pronto después de esto.

Los suelos de las praderas americanas y canadienses, y partes del Amazonas y China son altos en Se. Las plantas de la familia Brassica (repollo, kale, etc.), acumulan mucho más Se que otros tipos de plantas. Las nueces del Brasil también tienden a ser altas en Se. Cuando ciertas plantas (p.eje. la leguminosa Astragalus bisulcatus) con la capacidad de acumular altas cantidades de Se son consumidas por el ganado, puede resultar en una enfermedad llamada vértigo ciego.’ En humanos, la toxicidad por Se puede resultar en selenosis; los síntomas incluyen pérdida del pelo, aliento con olor a ajo y defectos de nacimiento.

Conclusión

Los elementos traza pueden impactar e impactan la salud humana, ya sea porque niveles demasiado altos resultan en toxicidad, o porque los niveles (o consumo) son demasiado bajos como para mantener la salud. Los temas que involucran elementos traza son muchas veces especí­ficos a cada sitio (p. ej. bajo selenio o alto mercurio en partes de África, o altos niveles de arsénico en partes de Bangladesh). Los métodos para reducir los efectos negativos también son específicos al sitio.

Referencias

Todos los enlaces fueron visitados en enero de 2013.

Martel, Owen. 2009. How to Make and Use a Simple Retort Tube. www.youtube.com/watch?v=KL9deyMSzs8

Murcott, Susan, Tommy Ka Kit Ngai, Roshan Raj Shrestha, and Bipin Dango. 2005. Kanchan™ Arsenic Filter (KAF) –Research and Implementation of an Appropriate Drinking Water Solution for Rural Nepal. www.who.int/household_water/resources/Bipin.pdf

Taylor, Robert, and Zac Gethin-Damon. 2012. Countries where Leaded Petrol is Possibly Still Sold for Road Use As at 17th June 2011. The Lead Education and Abatement Design Group. www.lead.org.au/fs/fst27.html

WHO. Arsenic Fact Sheet N°372. 2012. www.who.int/mediacentre/factsheets/fs372/en/

WHO. Chemical hazards in drinking-water: Selenium. Assessed from www.who.int/watersanitationhealth/dwq/chemicals/selenium/en/

WHO. Mercury and Health Fact Sheet N°361. 2012. www.who.int/mediacentre/factsheets/fs361/en/