Impacto de estrógenos en el medio ambiente


Impacto de estrógenos en el medio ambiente
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Desde hace una década, las autoridades responsables de vigilar el impacto de la contaminación ambiental, tanto en agua, como en aire y suelo, han enfocado su interés hacia el estudio y monitoreo de los llamados contaminantes emergentes; llamados así, ya que, en la mayoría de los casos, estas sustancias han emergido recientemente, por lo que no están reguladas, pero pueden llegar a ser contaminantes en el futuro, según algunas investigaciones mencionadas adelante, las cuales relacionadas su presencia con efectos tóxicos en el medio ambiente.
     Dentro de los contaminantes emergentes resaltamos dos grupos: por un lado, fármacos y productos de cuidado personal y, por otro, los disruptores endocrinos —término con el cual nos referimos a una sustancia química sintetizada por la acción humana, capaz de alterar el equilibrio hormonal y provocar efectos adversos en un organismo o en su descendencia—.

En las pasadas dos décadas, ha habido una creciente preocupación científica, así como debate público y atención por parte de los medios informativos sobre los posibles efectos nocivos, en humanos y fauna, resultantes de la exposición a sustancias con potencial para interferir con las acciones del sistema endocrino: un sistema de comunicación que mantiene el equilibrio fisiológico normal a través de múltiples órganos; por lo que los contaminantes mencionados terminarían siendo un disruptor endocrino.

     La importancia de que conozcamos cuáles son los contaminantes emergentes, es que cada día nos enfrentamos a ellos en fármacos, productos para limpieza del hogar y de cuidado de personal; incluso, en alimentos. En tal sentido, Kolle1 y Robinson2 con sus colaboradores, han reportado que, en seres humanos, estos contaminantes pueden interferir con la función reproductiva y el desarrollo normal, además de aumentar la posibilidad de padecer cáncer mamario y testicular.
     Se estima que la principal fuente de contaminación son las aguas residuales urbanas no tratadas y los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales, ya que estas sustancias terminan siendo liberadas en el agua superficial, en el suelo o, en casos muy específicos, reinyectadas al acuífero.
     Más de 500 sustancias químicas sintéticas han sido encontradas, sobre las cuales se sabe o sospecha que tienen capacidad de alterar el equilibrio del sistema endocrino en seres humanos y en otras muchas especies de seres vivos. Esto abarca varias clases de sustancias: aquellas usadas en industria, productos farmacéuticos hormonas naturales y sintéticas, pesticidas..., entre las que destacan: Bisfenol-A (resinas epoxi, contenedores de alimentos), dioxina clorada (producto de la incineración de residuos), atrazina (herbicida), ftalatos (plastificantes), perclorato (carburantes y fuegos
artificiales), mercurio, plomo, arsénico, sustancias químicas perfluoradas (utilizadas en envolturas y recipientes de alimentos y cosméticos), estrógenos (presentes en anticonceptivos y terapias de reemplazo hormonal), de todos los cuales algunos autores como Ze-Hua3 y Bolong4 mencionan que tienen la mayor disrupción endocrina.

Estrógenos   

Definimos los estrógenos como hormonas producidas por los ovarios, los cuales son responsables de las características sexuales femeninas y, hablando de humanos, entre los estradioles, los estrógenos son los más activos, cuya función es estimular la tiroides y el sistema reproductivo femenino; éstos inducen el deseo sexual e intervienen en la elasticidad de piel y pechos. Los estrógenos sintéticos son usados extensivamente en anticonceptivos orales y terapias de reemplazo hormonal, para tratar síntomas provocados por el proceso de menopausia.
     Los estrógenos que mayor preocupación despiertan en los investigadores pertenecen al grupo de los disruptores endocrinos, debido a que pueden afectar el desarrollo de los seres vivos. Ejemplos de ellos son los de origen natural, particularmente, el 17β-estradiol (E2) y sus principales metabolitos: estriol (E3) y estrona (E1); además del estrógeno sintético, el 17β-etinilestradiol (EE2), derivado del estradiol (estrógeno natural), frecuen-temente llamado hormona femenina. Hoy día, la mayoría de las formulaciones de anticonceptivos en pastillas contiene este compuesto; a menudo, en combinación con un progestágeno, sustancia que impide la ovulación; por ende, se emplea en métodos anticonceptivos.
     Todos estos llegan al ambiente a través de varias rutas: excreción por animales y seres humanos —tanto orina como heces—, en diferentes cantidades, dependiendo de la edad, estado de salud, dieta y estado de embarazo, además de la inadecuada disposición de los fármacos caducos que son depositados en la basura de cada hogar. En este caso, por cierto, la manera más responsable de desecharlos sería llevarlos a los centros de acopio que se encuentran en algunas farmacias, para impedir su entrada en los cuerpos de agua.
     Los estrógenos liberados al ambiente acuático, pueden llegar a las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), convirtiéndose en la principal fuente de contaminación en el ambiente, ya que ingresan a la red de alcantarillado. Esto ha sido detectado en varias matrices ambientales, lo que incluye aguas superficiales, subterráneas, suelo, sedimentos y agua potable. La concentración de estas sustancias en muestras es del orden de nanogramos por litro (ng/L) o, incluso, microgramos por litro (µg/L). Por ejemplo, Pereira Oliveira4 y Streck,5 han encontrado, en aguas superficiales, concentraciones de 0.5-50 ng/L; en aguas de mar de 0.45-17.2 ng/L, y en sedimentos de 1.0-22,8 ng/L. Su liberación al ambiente propicia efectos elevados a los organismos acuáticos, considerando que, a pesar de ser valores tan pequeños, provocan efectos tóxicos cuando los estrógenos entran al medio acuático, lo que afectan principalmente, a distintas especies de peces.

Algunos estudios6, 7 revelan que los principales efectos por exposición de diferentes especies de peces a compuestos estrogénicos incluyen alteración del desarrollo sexual, presencia de especies intersexo (aquellas que siendo machos sufren feminización y lo contrario, masculinización de peces hembra), así como cambios en el comportamiento de apareamiento, reducción del éxito reproductivo y alteraciones del sistema endocrino, lo que conduce, en los animales expuestos, a alteraciones de crecimiento, desarrollo y reproducción, ya que en los ríos reciben efluentes domésticos y de plantas de tratamiento de aguas residuales conteniendo hormonas. Estos cambios pueden expresarse más adelante en el ciclo de vida o, incluso, en generaciones futuras.

     Desde 1970 y hasta cerca de 1990, esto comenzó a ser claro, ya que una variedad de animales —incluidos moluscos, peces, aves, reptiles y mamíferos— habían desarrollado las características mencionadas. Las compañías de agua fueron tomando conciencia del problema cuando los pescadores observaron peces hermafroditas en efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales de varios países.
     A pesar de la evidencia en la fauna, los efectos adversos de los compuestos estrogénicos en humanos todavía es una cuestión debatible; no obstante, algunos estudios, como los realizados por Hamid,8 han reportado baja cantidad de esperma y deterioro de la salud reproductiva masculina y, por otro lado, cáncer de mama en mujeres, como consecuencia de la creciente exposición a estos compuestos.

En los últimos años, se ha mostrado un importante interés en la detección y eliminación de estrógenos, aunque los estudios realizados no han sido suficientes para impulsar la elaboración de una legislación que permita conocer la concentración real en la que se comienza a producir daños a los seres vivos.
     De aquí la importancia de proponer técnicas para su remoción, ya que se ha encontrado estrógenos en concentraciones correspondientes a un intervalo de 0.13-100 ng/L y, aunque la contaminación en cada lugar depende del índice permitido para su venta y consumo, en países como Francia, España, Italia, Austria, Estados Unidos y Japón, este tipo de fármacos es fácilmente adquirido por cualquier persona sin receta médica.
     Por otro lado, el problema también se encuentra en las plantas de tratamiento de aguas residuales, que deberían desempeñar un rol esencial en la eliminación de estrógenos del ambiente acuático, pero sucede que, originalmente, no fueron diseñadas para eliminar compuestos orgánicos; aunque, parcialmente, pueden remover algunas moléculas.
     Así, la presencia de estos compuestos se ha convertido en una amenaza vertida en la red de suministro de agua, pues, este punto ni siquiera ha sido objeto de seguimiento, debido a la ausencia de una regulación estricta específica, por lo que estos contaminantes están siendo liberados —con o sin conocimiento— en el medio acuático, partir del cual afectan a todo organismo vivo.

Las industrias farmacéuticas, hospitales y plantas de tratamiento se oponen a que se lleve a cabo la legislación, pero ¿cuál es el motivo? La respuesta es simple: involucra un alto costo en tratamientos para eliminar los compuestos nocivos antes de ser liberados al ambiente. Sin embargo, del otro lado de la reflexión están todos los efectos nocivos que su presencia en el ambiente puede ocasionar, por lo que un retraso en la toma de conciencia podría provocar que llegue un momento en el que sea demasiado tarde.
     La necesidad de proteger nuestro medio ambiente ante los efectos nocivos de los estrógenos está clara, pero la comprensión de nuestra voluntad como sociedad de pagar para tal protección no lo es (o, cuando menos, la de quienes tienen intereses, principalmente, económicos, qué defender). Tampoco está claro quién es el responsable; incluso, las compañías farmacéuticas que deberían estar comprometidas con las autoridades responsables para prestar la máxima atención a la elaboración de todos sus productos, quizá diseñándolos de manera que no provoquen daños al medio ambiente.
     La contaminación del agua evidencia que los estudios sobre la presencia de estrógenos en el medio ambiente es un problema de indiscutible actualidad, la mayor parte de las investigaciones en este rubro provienen de países desarrollados, los cuales destinan los recursos necesarios —además de contar con regulaciones— para enfrentar el problema; a pesar de lo cual y sin lugar a dudas, la contaminación existe también en países en vías de desarrollo.

¿Por qué es importante el manejo y la disposición adecuada de fármacos? Lo primero es idear una forma de disminuir este tipo de contaminación, lo cual podríamos lograr si los ciudadanos tomáramos conciencia del problema aquí planteado y nos diésemos a la tarea de recolectar los medicamentos en nuestro hogar y depositarlos en contenedores establecidos para su destrucción final antes de su entrada al medio acuático. Debemos procurar que no lleguen a las plantas de tratamiento de aguas residuales.
     Teóricamente, el problema de contaminación por estrógenos puede ser fácilmente controlado si éstos pueden ser completamente removidos en las plantas de tratamiento de aguas residuales, antes de su lanzamiento final hacia el medio ambiente.
     Sin importar que el conocimiento sobre el impacto de estos compuestos en el ecosistema —fauna, plantas y seres humanos— es aún limitado, podríamos iniciar con estas reflexiones, puesto que la comunidad científica y expertos en el tema tienen motivos para pensar que esta contaminación está teniendo efectos negativos en la naturaleza y, por lo tanto, se debe actuar de inmediato, incluso, sin tener más pruebas (lo que significaría más destrucción).
     Por ello muchos investigadores en todo el mundo se están dando a la tarea de encontrar alternativas eficientes para remover los estrógenos, mediante acciones que involucren sustentabilidad y bajo costo para evitar daños, tanto en organismos vivos, como en nuevos sistemas de tratamiento.

Conclusiones   

Es importante enfrentar la tarea de difundir el tema, además de tomar medidas desde nuestros propios hogares con el control de medicamentos caducos. Por supuesto, sería ideal que los hospitales también lo hicieran. Convendría que los miembros de la comunidad científica agreguemos este punto a la lucha por un mayor apoyo de parte del gobierno para realizar más estudios, proponer técnicas de remoción sustentables para lograr la eliminación de este y otros tipos de contaminantes.
     La tarea es ardua, pero si cada día ponemos un poco de esfuerzo y conciencia cada uno, podremos lograrlo, no nos demos por vencidos, la recompensa sería habitar un planeta lleno de vida.

  • Aufartova J., Mahugo C., Sosa Z., Santana J. J., Noakova L., Solich P. “Determination of steroid hormones in biological and environmental samples using green microextraction techniques: An overview”. Anal. Chim. Acta. 2011; 704: 33-46.
  • Bolong N, Ismail AF, Salim MR, Matsura T. “A review of effects of emerging contaminants in wastewater and options for their removal. Desalination. 2009; 239: 229-246.
  • Gabet-Giraud V. “Occurrence and Removal of Estrogens and Beta Blockers by Various Processes in Wastewater Treatment Plants”. Sci. Total Environ. 2010; 408: 4257-4269.
  • Guo F., Liu Q., Qu G., Song S. J. “Simultaneous Determination of Five Estrogens and Four Androgens in Water Samples by Online Solid Phase Extraction Coupled with High Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry. J. Chromatogr. A. 2013.
  • Janex-Habibi ML, Huyard A, Esperanza M, Bruchet A. “Reduction of Endocrine Disruptor Emissions in the Environment: The Benefit of Wastewater Treatment”. Water Res. 2009; 43: 1565-1576.
  • Lange A, Katsu Y, Miyagawa S, Ogino Y, Urushitani H, Kobayashi T. “Comparative Responsiveness to Natural and Synthetic Estrogens of Fish Species Commonly Used in the Laboratory and Field Monitoring”. Aquat. Toxicol. 2012; 109:250-258.
  • Liu S., Ying G. G., Zhou L. J., Zhang R. Q., Chen Z. F., Lai H. J. “Steroids in a Typical Swine Farm and their Release into the Environment”. Water Res. 2012; 46: 3754-3768.
  • Muller M., Combalbert S., Delgenes N., Bergheaud V., Rocher V., Benoit P. “Ocurrence of Estrogens in Sewage Sludge and Their Fate During Plant Scale Anaerobic Digestion”. Chemosphere. 2010; 81: 65-71. 

El estudio de las cepas UPEC es apoyado por el programa PAPIIT No. IN228916 de la DGAPA - UNAM.

Angie Michelle Dávila Estrada

Es Química egresada de la Universidad Autónoma del Estado de México y Maestra en Ciencias Químicas, con Especialidad en Química Analítica por la Facultad de Química de la Universidad Autónoma del Estado de México. C. e.: edimich8@hotmail.com

Jorge Javier Ramírez García

Es Doctor en Ciencias por la Universidad Autónoma Metropolitana. Actualmente, es Docente e Investigador en la Facultad de Química de la Universidad Autónoma del Estado de México. Toluca, México. Miembro del SNI Nivel 1. Forma parte del Comité Internacional en la Red Iberoamericana de Química Analítica. C. e: jjramirezg@uaemex.mx

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