Primera parte
Geociencias y salud
El intercambio permanente de sustancias entre el organismo de un individuo y el ambiente que habita es una condición esencial para la vida. Los factores geoambientales condicionan tal intercambio y resultan determinantes en la salud y calidad de vida de las personas
El Comité de Redacción de Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana ha seleccionado este artículo publicado en la Revista CIENCIA HOY, Volumen 18 Nº 103 – Febrero 2008, para su difusión a través de FABA Informa
Luis H Ferpozzi, María F Décima, Ángel S Jara y Leda C Moser
Servicio Geológico Minero Argentino
La vida, antes que un hecho único e irrepetible, constituye una condición normal del universo que habitamos. Las geociencias, un conjunto de disciplinas científicas que tienen por objeto la adquisición de conocimiento sobre el origen, constitución y evolución del planeta Tierra, proporcionan información imprescindible para comprender cómo se generó la vida, en qué ambientes se asienta, qué condiciona su evolución y cómo se desarrolla. Las geociencias forman parte de un área mayor del conocimiento denominada ciencias del ambiente, establecida y definida en las últimas décadas del siglo anterior, cuyo objetivo expresado de una manera simple sería la comprensión de las condiciones de habitabilidad del planeta Tierra para la vida en general y la especie humana en particular.
La existencia de los seres vivos y, en particular, de la especie humana, más evolucionada, depende inextrincable e inexorablemente de intercambios sutiles de materia y energía con el ambiente. Estos intercambios con el ambiente se establecen a partir de equilibrios físicos y químicos, permanentes, dinámicos, las más de las veces sutiles y decididamente ‘frágiles’, que transcurren en la escala de la vida humana tanto como en la del tiempo geológico. La comprensión de la complejidad de estos intercambios sólo resulta abordable a partir de un enfoque ‘geosistémico’ de las características particulares de cada paisaje (figura 1).
• Foto 1 Geosistema ambiental de la región pampeana. Interrelación a escala del subcontinente sudamericano entre los factores geográficos y geológicos que controlan la movilidad geoquímica de las sustancias componentes de la corteza de meteorización.
En las ciencias del ambiente, el estudio de la relación entre las características de éste y la incidencia de enfermedades define nuevos campos del conocimiento, entre ellos, el de la salud ambiental. En el ámbito de las geociencias y en particular de las ciencias de la Tierra, que incluye la geografía ambiental, la geología ambiental y del Cuaternario, la geoquímica ambiental y la novísima geología médica, se han desarrollado nuevas estructuras conceptuales y metodológicas para estudiar las relaciones entre factores geoambientales y salud.
No hay consenso sobre una única definición del concepto holístico de salud. Expondremos sin embargo, algunas definiciones en uso:
• Estado de completo de bienestar físico, mental y social, y no sólo por ausencia de enfermedad o dolencia (Organización Mundial de la Salud. OMS).
• Nivel de eficacia funcional y/o metabólica de un organismo tanto a nivel micro (celular) como macro (social).
El vínculo fundamental entre las geociencias y la salud se hace evidente a partir de que el estado de buena salud, sea expresado como el estado de completo bienestar de un ser humano o como el nivel de eficacia funcional y/o metabólica de un organismo, no puede ser logrado sino a través del intercambio, permanente y dinámico, de sustancias (materia) y energía con el ambiente, y de que este estado de ‘comunicación’ es tan antiguo como la vida misma. En este sentido se hace evidente que las geociencias aportan información imprescindible para una mejor comprensión de la interacción entre los principales determinantes de la salud: la biología humana, la relación con el ambiente, la calidad de vida y los sistemas sanitarios.
Elementos esenciales
El avance del conocimiento geocientífico ha puesto en evidencia, particularmente hacia finales del siglo pasado, que los elementos mayoritarios y traza cumplen un rol relevante en la ‘buena’ salud de los seres vivos. Si bien la importancia del Fe en la sangre es conocida desde hace, por lo menos, trescientos años, la mayor comprensión del rol de los elementos traza (Co, Mo, Cr, Se, F, Sn y V) en los procesos biológicos se ha alcanzado en los últimos cincuenta años, en la medida en que también fueron incorporadas técnicas analíticas de mayor sensibilidad.
En función de su disponibilidad en el ambiente y la toxicidad sobre la biota, se ha propuesto clasificar los elementos mayoritarios y traza según las siguientes categorías:
1. Elementos con efectos biológicos desconocidos y presentes con altos o moderados niveles de concentración: Rb, Sc, Sr y Tierras Raras.
2. Elementos con efectos descriptos y reconocidos muy tóxicos, encontrados en niveles moderados o altos de concentración y de fácil incorporación en el agua: Sb, arsénico, Co, U, V y Zn.
3. Elementos tóxicos presentes en altos o moderados niveles de concentración y débilmente solubles en agua: Ba, Cr, Hf, Ga, La, Ta, Th, TI, Zr y Pb.
4. Elementos fácilmente solubles en agua sin efectos biológicos críticos bajo condiciones naturales normales conocidas: Al, Ca, CI, K, Fe, Na y Mg.
Mucho se ha discutido para lograr consenso respecto de la definición del carácter esencial de un elemento en un organismo. En su publicación sobre las funciones biológicas de los elementos, Ulf Lindh señala que un elemento es considerado esencial para un organismo cuando la reducción de su exposición bajo un cierto límite resulta consistente con una reducción en una función fisiológicamente importante, o cuando el elemento es una parte integral de una estructura orgánica que desarrolla una función vital en el organismo.
Se ha reconocido que varios elementos mayoritarios, minoritarios y traza son esenciales para la salud humana: Fe, Ca, P, S, Mg, Na, K, CI, F, Cu, Zn, Cr, I, Co, Mo y Se. Otros elementos traza, que tienen efectos benéficos o también podrían ser esenciales, son Si, Li, Mn, Ni, Pb, Sn, Ta, B y V.
A partir de la definición del carácter esencial de un elemento para la salud, se hace evidente que en la mayoría de los organismos existe un rango óptimo de concentración para un elemento en particular y específico para cada organismo (figura 2). Fuera de este rango se manifiestan efectos potencialmente peligrosos, causados tanto por deficiencia del elemento en cuestión cuando su contenido es inferior, como por toxicidad cuando su contenido ocurre en exceso.
• Foto 2. Rangos óptimos, deficiente y tóxico del contenido de una sustancia incorporada por un individuo receptor (dosis) en relación con una función orgánica dada.
Abundancia natural de los elementos químicos, geodisponibilidad, biodisponibilidad, exposición y toxicidad
La salud de los seres vivos depende de la disponibilidad de elementos y sustancias en el ambiente: rocas, suelos, aguas y aire. A lo largo de la vida los individuos están en contacto con los elementos disponibles en los sistemas naturales del ambiente que habitan y también con los que se hacen disponibles como consecuencia de las perturbaciones antropogénicas (hábitat en centros urbanos o rurales, hábitos alimentarios, actividad laboral, actividades productivas, migraciones, etcétera).
Las geociencias producen información imprescindible para comprender los diferentes estadios en el ciclo de los elementos químicos, desde su proveniencia primaria en los materiales de los sistemas terrestres (litosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera) hasta el organismo de los seres vivos: disponibilidad (abundancia natural, geodisponibilidad, fuentes), dispersión espacial y temporal (transporte y direcciones de flujo), incorporación (ingesta, inhalación y contacto físico), biodisponibilidad, exposición (aguda o crónica) y rangos normales de concentración de elementos en el organismo de los individuos, deficiencias y toxicidad (aguda o crónica) (figura 3).
• Foto 3. Estadios del ciclo geoquímico de un elelmento o sustancia química establecidos entre su abundancia natural en los materiales de la corteza terrestre y su toxicidad en el organismo de un individuo receptor.
La abundancia natural de un elemento o sustancia química refiere a los niveles de concentración que se encuentran naturalmente en los materiales de la corteza terrestre superficial, hidrosfera, atmósfera y biosfera. Los mismos son consecuencia del proceso natural de diferenciación del manto terrestre y de los procesos geológicos endógenos y exógenos que los expresan en la superficie. Geodisponibilidad es la fracción del contenido total de un elemento o compuesto químico que puede ser liberado al ambiente mediante procesos mecánicos, químicos o biológicos. Es decir, el contenido total de un metal en un material terrestre dado es su abundancia natural mientras que su geodisponibilidad consiste en la fracción de ese contenido disponible por la acción de los procesos de alteración y meteorización.
En un sentido general, la biodisponibilidad es el grado en el que un contaminante de una fuente potencial dada está libre (disponible) para moverse hacia (entrar) o desde (salir) un organismo, y depende tanto de factores fisiológicos como exógenos. Exposición es el contacto de un organismo con una sustancia tóxica. La exposición de seres humanos a metales ocurre generalmente a través de la ingesta de agua y de alimentos, y el aire. El drenaje superficial y subterráneo en áreas urbanas y rurales es generalmente la fuente principal de metales tóxicos. En otros casos la polución del aire produce exposición ocupacional por la inhalación de humos y polvos, donde los metales existen como óxidos, sulfuros o en su forma elemental. La exposición por contacto a elementos y sustancias tóxicas es menos frecuente.
La toxicidad de un elemento o compuesto químico es su capacidad para afectar adversamente cualquier función biológica. Sin embargo, efectos nocivos a la salud se producen tanto por deficiencia de algunos elementos como por su toxicidad. Al respecto, Paracelso (1493-1541) ya postulaba que Nada es tóxico, todo es tóxico, la diferencia es la dosis. Enfermedades clínicas o la muerte pueden ocurrir en los individuos expuestos a altas concentraciones de elementos no esenciales, y en la mayoría de los casos de exposición aguda a tóxicos el efecto está directamente relacionado con la dosis. A dosis más bajas, pueden ocurrir efectos menos severos luego de un largo período de latencia. Normalmente sucede que a dosis más altas hay un período de latencia más corto para la aparición de los efectos tóxicos.
Datos de los autores
 Luis Humberto Ferpozzi
Geólogo, Universidad Nacional de Córdoba. Docente en la maestría en Ingeniería Ambiental, Universidad Tecnológica de Haedo, y en Posgrado Geología Minera, UBA. Coordinador, área Geoquímica del Servicio Geológico Minero Argentino. Representante para Sudamérica de la Asociación Internacional de Geología Médica
ferpo@mecon.gov.ar - www.segemar.gov.ar
 María Fernanda Décima
Geóloga, Universidad Nacional de Tucumán Investigadora en geoquímica ambiental, SEGEMAR
mdecim@minplan.gov.ar
www.segemar.gov.ar
Leda Cecilia Moser
Cartógrafa, Escuela de Ciencias del Mar, Instituto Universitario Naval (INUN)
lmoser@minplan.gov.ar
www.segemar.gov.ar
 Angel Sebastián Jara
Estudiante avanzado de Geología, UBA
Beca de investigación, geoquímica ambiental
anjara@mecon.gov.ar
www.segemar.gov.ar
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