Indicadores Biológicos de Exposición

La toxicología ocupacional es una rama de la toxicología que estudia los efectos adversos de los agentes químicos, físicos y biológicos presentes en el entorno laboral sobre la salud de los trabajadores. Uno de sus pilares es la evaluación de la exposición, que permite identificar riesgos, establecer medidas preventivas y garantizar condiciones de trabajo seguras. Entre los métodos disponibles para esta evaluación, los Índices Biológicos de Exposición (IBE) han cobrado relevancia como herramienta para la vigilancia biológica. Sin embargo, su aplicación presenta limitaciones tanto metodológicas como interpretativas que deben ser consideradas para su uso efectivo.

Son parámetros medibles en un organismo vivo que refleja la cantidad de una sustancia química a la que ha estado expuesto, principalmente en el entorno laboral, por ende, es la expresión numérica de un parámetro bilógico en relación con la incidencia de un xenobiótico en la salud del individuo, normativas de distintos rangos pueden establecer los IBEs como (BLV - Valores Limites Biológicos o VTL Valor Umbral Límite) los cuales son valores considerados como aceptables desde el punto de vista de la exposición en el trabajo.

Según la ACGIH 2007 (American Conference of Governmental Industrial Hygienists), “los índices de exposición biológicos (IBE) son valores de referencia de determinados productos químicos en el medio biológico, que se utilizan como lineamientos para la evaluación del riesgo potencial para la salud en la práctica de la higiene industrial”.

El indicador puede ser la sustancia química en sí o en sus metabolitos o un cambio químico o biológico inducido por un agente, donde la medición puede ser realizada en una muestra de aire aspirado, orina, sangre u otras muestras biológicas tomadas del trabajador expuesto, para deducir la intensidad de una exposición reciente, un promedio de exposición diaria o una exposición crónica o acumulativa, se debe basar en el indicador, la muestra seleccionada y en el momento de la toma de muestra. Los valores recomendados por la ACGIH están establecidos por una exposición diaria de 8 horas y 5 días por semana, esto con la finalidad de proteger al trabajador de efectos sistémicos causados por los agentes químicos.

Algunos BEI carecen de un valor numérico y/o sólo proporcionan estimaciones cualitativas de la exposición, siendo útiles para confirmar que se está produciendo una exposición a un agente específico. La dosis interna para los individuos dentro de un grupo de trabajo puede ser diferente por una variedad de razones, tales como:

La exposición por vías distintas de la inhalación, generalmente dérmica, es a menudo una de las principales razones por las que no hay una concordancia perfecta entre el muestreo de aire y el control biológico. Este suele ser el argumento más fuerte para hacer un seguimiento biológico. La composición fisiológica y estado de salud del trabajador, como la constitución corporal, la dieta, el metabolismo, la composición de los fluidos corporales, la edad, el sexo, el embarazo, la medicación y el estado de la enfermedad; así como los factores de exposición ocupacional, la intensidad y duración del ritmo de trabajo, la temperatura y la humedad, la coexposición a otros productos químicos y otros factores laborales.

Factores de exposición no ocupacionales, como la contaminación del aire en la comunidad y el hogar, los componentes del agua y los alimentos, la higiene personal, el tabaquismo, la ingesta de alcohol y drogas, la exposición a productos domésticos o la exposición a sustancias químicas de pasatiempos o de otro lugar de trabajo, algunos factores metodológicos, que incluyen la contaminación o el deterioro de la muestra durante la recolección y el almacenamiento y el sesgo del método analítico seleccionado, entre otros.

Los indicadores biológicos de exposición se dividen como indicadores verdaderos de dosis los cuáles son capaces de indicar la cantidad del agente químico en el sitio donde ejerce el efecto, así como los indicadores de exposición los cuales proveen una estimación indirecta del grado de exposición desde que el nivel del agente en la muestra biológica esté relacionado con los niveles de concentración ambiental y por último tenemos los indicadores de acumulación quienes son los encargados de proveer la evaluación de la concentración de la sustancia en órganos y tejidos donde el agente.

Toxicocinética aplicada a los IBE

La toxicocinética describe el curso temporal de una sustancia química dentro del cuerpo y abarca cuatro fases principales:

Absorción: Depende de la vía de exposición. Por ejemplo, los solventes orgánicos son absorbidos rápidamente por vía inhalatoria. El estado físico del contaminante (gas, líquido, aerosol) también influye. Algunas sustancias atraviesan fácilmente la piel, como el benceno o los pesticidas organofosforados.

Distribución: Una vez absorbido, el tóxico se distribuye por el cuerpo a través de la sangre. Compuestos lipofílicos se acumulan en tejidos grasos (como el DDT), mientras que otros se fijan en órganos diana como el hígado, riñón o hueso (como el plomo).

Metabolismo: La mayoría de las sustancias se biotransforman en metabolitos, algunos menos tóxicos y otros más reactivos. Este proceso ocurre principalmente en el hígado y puede verse influido por factores genéticos o medicamentos.

Excreción: Las vías más comunes son la orina, el sudor, la leche materna y el aliento. Los IBE se diseñan para detectar el tóxico o su metabolito en estas matrices biológicas.

La vida media de una sustancia determina el momento ideal para la toma de muestra. Ejemplos:

• Ácido metilhipúrico (IBE del tolueno): vida media corta, debe medirse al finalizar la jornada laboral.
• Plomo en sangre: refleja exposiciones de varias semanas, útil para evaluación acumulativa.

Tipo y vía de exposición ocupacional

Tipo de exposición:

• Aguda: Corto periodo (minutos a horas) con alta concentración. Requiere respuesta inmediata.
• Crónica: Exposición a bajas concentraciones durante semanas, meses o años. Los IBE reflejan acumulación progresiva.

Vías de exposición:

• Inhalatoria: Principal en industrias con vapores, gases, humos y polvos. Ejemplo: soldadores expuestos a óxidos metálicos.
• Dérmica: Fundamental en trabajadores que manipulan sustancias sin guantes.
• Oral: Infrecuente, pero posible por mala higiene o contaminación cruzada.

El tipo de exposición define qué biomarcador buscar y en qué matriz. Ejemplo:

Trabajadores de una fábrica de caucho pueden absorber anilina por la piel. Su determinación en orina puede indicar exposición significativa, incluso si el aire ambiental está por debajo del límite.

Estilo de vida del trabajador

Los hábitos personales pueden alterar los valores de referencia y generar falsos positivos o negativos. Es indispensable registrar antecedentes personales y laborales:

• Tabaquismo: Eleva niveles basales de biomarcadores como ácido trans, trans-mucónico, carboxihemoglobina y cotinina.
• Consumo de alcohol: El etanol induce enzimas hepáticas como CYP2E1, afectando la cinética de solventes.
• Dieta: Alimentos como crucíferos o embutidos pueden interferir con pruebas bioquímicas.
• Factores genéticos o fisiológicos: Polimorfismos en enzimas como GST, NAT o CYP modifican la susceptibilidad. Enfermedades hepáticas o renales pueden alterar la excreción.

Tipos de indicadores biológicos de exposición

Los biomarcadores se clasifican en tres tipos:

• Biomarcador de exposición: Evalúa la presencia de una sustancia exógena, metabolito o producto de interacción con moléculas diana. Ejemplos:
  • Plomo en sangre (PbB)
  • Ácido trans, trans-mucónico en orina (benceno)
  • COHb en sangre (monóxido de carbono)
• Biomarcador de efecto: Evalúa alteraciones bioquímicas, fisiológicas o de comportamiento. Ejemplos:
  • Actividad de la colinesterasa en sangre (plaguicidas organofosforados)
  • Excreción urinaria de proteínas o enzimas (daño renal)
• Biomarcador de susceptibilidad: Indica la capacidad heredada o adquirida para responder a una sustancia. Ejemplos:
  • Presencia del alelo GSTM1 nulo
  • Niveles de metalotioneína

También se clasifican según su temporalidad:

• Corto plazo: Reflejan ingesta de horas o días (orina, plasma, suero).
• Mediano plazo: Reflejan ingesta de semanas o meses (eritrocitos, tejido adiposo).
• Largo plazo: Reflejan ingesta de meses o años (pelo, uñas, dientes).

Determinación de los IBE.

La determinación de un IBE implica:

• Selección del biomarcador adecuado, que debe ser específico del agente y tener una relación clara con la exposición o el efecto.
• Elección del medio biológico, dependiendo de la cinética del tóxico.
• Establecimiento de la relación dosis-respuesta, considerando estudios en animales y humanos.
• Normalización y validación de los métodos analíticos, para asegurar reproducibilidad y exactitud (Lauwerys & Hoet, 2001).

Además, deben tenerse en cuenta factores individuales (edad, sexo, estado de salud, genética), así como variables ambientales (temperatura, humedad, mezcla de exposiciones).

Limitaciones del uso de los IBE.

A pesar de sus ventajas, los IBE presentan limitaciones significativas:s

• Variabilidad interindividual: Las diferencias genéticas y fisiológicas afectan la absorción, distribución, metabolismo y eliminación de los tóxicos.
• Interferencias analíticas: Algunos biomarcadores pueden no ser específicos y generar resultados falsos positivos o negativos.
• Falta de valores de referencia para muchas sustancias: Actualmente, los IBE sólo están disponibles para un número limitado de agentes químicos, lo cual restringe su aplicabilidad.
• Tiempos de muestreo inadecuados: Si no se toma la muestra en el momento adecuado, puede no reflejar la verdadera exposición.
• Condiciones laborales complejas: En ambientes con mezclas químicas, la interpretación de un IBE puede resultar ambigua.
• Problemas éticos y legales: El uso de datos biológicos plantea cuestiones de confidencialidad, consentimiento y uso de la información.

Muestra, recolección y procesamiento.

La correcta recolección de muestras biológicas es un paso crítico para la validez de los Índices Biológicos de Exposición. Los tipos de muestras más comunes son sangre, orina, aire exhalado y en algunos casos cabello o saliva, dependiendo del compuesto a evaluar y de su farmacocinética.

• Momento de la toma: Debe ser cuidadosamente programado. Por ejemplo, para compuestos de corta vida media (como solventes orgánicos), se recomienda tomar muestras al final de la jornada laboral. Para otros con acumulación sistémica, puede requerirse monitoreo tras periodos prolongados de exposición (Lauwerys & Hoet, 2001).
• Condiciones de recolección: El uso de contenedores estériles, materiales libres de contaminantes y la identificación adecuada del trabajador y la muestra son fundamentales para evitar errores preanalíticos.
• Conservación y transporte: Muchas sustancias requieren refrigeración inmediata y protección de la luz para evitar degradación. El tiempo entre la recolección y el análisis debe ser mínimo.

Aseguramiento de calidad

El aseguramiento de la calidad (QA) es un componente esencial en la biomonitorización, ya que garantiza la precisión, fiabilidad y reproducibilidad de los datos generados.

• Protocolos estandarizados: Se deben seguir métodos validados por organismos reconocidos como la NIOSH o la ISO.
• Control de calidad interno y externo: Incluye el uso de muestras de control, materiales de referencia certificados y la participación en programas de intercomparación de laboratorios.
• Capacitación del personal: Los técnicos de laboratorio deben estar debidamente formados en la manipulación de muestras y análisis específicos.
• Trazabilidad: Cada muestra debe contar con un historial documentado desde su recolección hasta la entrega del informe de resultados (Salvador et al., 2016).

Interpretación de resultados

La interpretación de los resultados de los IBE debe realizarse por profesionales capacitados, considerando múltiples factores para evitar errores clínicos o legales.

• Comparación con valores guía: Los resultados se contrastan con los BEI (ACGIH), valores de referencia poblacional o límites establecidos en normativa nacional.
• Factores individuales: Hábitos personales (tabaco, dieta), estado fisiológico (embarazo, enfermedades renales) y la genética pueden influir en los niveles detectados.
• Naturaleza del agente químico: Se deben considerar los metabolitos, la forma química y si hay bioacumulación.
• Multiexposición: La exposición a más de una sustancia puede alterar la toxicocinética y confundir los resultados.

Por ejemplo, una concentración elevada de ácido hipúrico en orina podría interpretarse como exposición a tolueno, pero también puede deberse a la ingestión de benzoato sódico, un aditivo alimentario común (Cutanda & Castaño, 2008).

Medidas preventivas

Los resultados obtenidos mediante IBE no sólo deben ser reportados, sino utilizados activamente para implementar medidas preventivas en el lugar de trabajo.

• Modificación de procesos: Cambio de productos, mejora de ventilación o automatización de tareas peligrosas.
• Protección personal: Selección adecuada y uso obligatorio de EPP (guantes, mascarillas, trajes herméticos).
• Educación y capacitación: Formación continua de los trabajadores en reconocimiento de riesgos y conductas preventivas.
• Reubicación o control médico: En casos donde los niveles exceden valores aceptables, se debe considerar la reubicación del trabajador o el seguimiento clínico específico.
• Revisión del sistema de gestión de seguridad: El monitoreo biológico debe integrarse a los programas de higiene industrial y salud ocupacional.

Estas acciones contribuyen a reducir la exposición, proteger la salud del trabajador y asegurar el cumplimiento de las normativas laborales vigentes.

Conclusión

Los Índices Biológicos de Exposición constituyen una herramienta fundamental en la toxicología ocupacional para la evaluación de la exposición a agentes químicos.Permiten detectar exposiciones recientes, acumuladas o crónicas a través del análisis de fluidos biológicos como sangre u orina. Su correcta aplicación requiere conocer la toxicocinética del agente, la vía de exposición, el estilo de vida del trabajador y factores individuales. Aunque presentan limitaciones como la variabilidad interindividual y la falta de valores guía para muchas sustancias, son fundamentales para prevenir efectos adversos, implementar medidas correctivas, y proteger la salud laboral. La calidad en la recolección, análisis e interpretación de resultados es esencial para su eficacia y utilidad. La interpretación de los resultados debe hacerse con cautela, teniendo en cuenta aspectos biológicos, metodológicos y contextuales.

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