La ciencia de la exposición es el estudio del contacto entre los seres humanos (y otros organismos) y los agentes nocivos de su entorno (ya sean estresores químicos, físicos, biológicos, conductuales o mentales) con el objetivo de identificar las causas y la prevención de los efectos adversos para la salud que producen. [1] [2] Esto puede incluir la exposición en el hogar, el lugar de trabajo, al aire libre o cualquier otro entorno que pueda encontrar una persona. [3] El término "exposición" es el término general para muchos tipos diferentes, que van desde la exposición a la luz ultravioleta, [4] la exposición a los productos químicos en los alimentos que comemos, [5] hasta la exposición a largas horas de trabajo, que es el factor ocupacional más atribuible a la carga de enfermedad. [6]
La necesidad de este campo surge de la amplia gama de exposiciones que han tenido consecuencias negativas para la salud de los seres humanos y otros organismos, y se centra principalmente en la relación entre la exposición externa, la exposición interna y la dosis . [2] Al integrar estrechamente los campos de la epidemiología , la toxicología , la bioquímica , la ciencia medioambiental y la evaluación de riesgos , se consigue una comprensión holística de una exposición para proteger la salud humana y del ecosistema a nivel individual, comunitario y global. [1] Aunque la historia de la ciencia de la exposición tuvo un comienzo lento, los avances se han acelerado significativamente en las tres últimas décadas, [7] incluidos los inicios de la formación del "exposoma". [8] Sin embargo, todavía hay mucho que se desconoce y la investigación en este campo sólo se está ampliando para cubrir la creciente cantidad de exposiciones identificadas.
La importancia de la investigación científica sobre la exposición se extiende a la amplia gama de consecuencias adversas para la salud que afectan a la población. La Organización Mundial de la Salud predice que aproximadamente entre el 24% y el 40% de la carga mundial de enfermedades es resultado de factores ambientales, que representan la mayor carga de salud en los países desarrollados, y el humo en interiores proveniente de combustibles para cocinar causa 3,8 millones de muertes cada año. [9] Otras morbilidades y mortalidades como resultado de la exposición también incluyen cánceres (por ejemplo, melanoma por exposición a rayos UV), autismo (vinculado a altos niveles de contaminación del aire), enfermedad de Parkinson (vinculada a la exposición al óxido nítrico) y daño celular que causa diabetes, enfermedades cardiovasculares y enfermedades pulmonares. [10]
Desde que se inició la investigación, se han producido muchos avances que han mejorado y protegido la salud de las personas. Un ejemplo es la relación entre la exposición a los rayos ultravioleta y el desarrollo de las tres formas principales de cáncer de piel [11] , lo que en última instancia condujo al desarrollo de medidas de prevención, como la concienciación sobre el uso de protectores solares. La exposición a infecciones prenatales (por ejemplo, gripe, rubéola) se ha relacionado con un mayor riesgo de autismo y esquizofrenia [12] . El desarrollo de ropa y materiales que protegen a los trabajadores sanitarios de la exposición a infecciones y a los bomberos de la exposición al calor ha dado lugar a una mayor protección en estas ocupaciones [13] .
Sin embargo, la ciencia de la exposición no sólo pretende comprender y proteger la salud humana, sino que existen numerosos casos documentados en los que la exposición a la actividad humana daña el medio ambiente. En 2003, se descubrió que el daño hepático en peces del estrecho de Puget (estado de Washington) estaba relacionado con la contaminación del agua con hidrocarburos aromáticos policíclicos presentes en el carbón y la gasolina. [14] También se ha descubierto, en gran medida, el agotamiento de la capa de ozono como resultado de los clorofluorocarbonos y halones presentes en refrigeradores, aparatos de aire acondicionado, halones de aeronaves y latas de aerosol. [15] [16] La producción de gases de efecto invernadero a partir de fuentes como el transporte y la agricultura se ha relacionado estrechamente con el calentamiento global, [17] que posteriormente está provocando el aumento del nivel del mar y daños a los entornos en los que viven muchas especies. [18]
Uno de los primeros relatos de investigación sobre la exposición fue realizado por Hipócrates en el año 400 a. C., cuando publicó 'Aire, agua y lugares', en el que describía que el aire, el agua, los alimentos y la calidad de vida influían en la prevalencia de las enfermedades humanas. [19] A partir de finales del siglo XX (d. C.), se publicaron cada vez más estudios, como el vínculo entre la contaminación del agua y el cólera en Londres en 1855. [20] Sin embargo, una de las publicaciones más destacadas que sentó las bases para la expansión de la ciencia de la exposición hasta lo que es hoy fue 'Evaluaciones de la exposición humana a contaminantes del aire: avances y oportunidades' del Consejo Nacional de Investigación. [21] [7] Fue el primero en "definir los principios básicos de la evaluación de la exposición", [2] y ha dado lugar a un aumento de las inversiones en tecnologías de exposomas, al crecimiento de programas de ciencia de la exposición como HELIX [22] y el Laboratorio Nacional de Investigación de la Exposición. [23] El desarrollo más reciente en la ciencia de la exposición es el cambio de enfoque hacia el desarrollo de un "exposoma" para que coincida con la construcción ya en marcha del "genoma" completo. [8] [24]
Comprender la vía de exposición desde la fuente hasta la enfermedad proporciona una imagen holística de dónde se origina la exposición y dónde resulta el daño al organismo, citado por Paul Lioy y Kirk Smith (2021) cuando dice que "la ciencia de la exposición se vincula directamente con las fuentes que podrían controlarse y con el entorno interno de los organismos que son motivo de preocupación". [7] [2]
La fuente de exposición puede clasificarse como exógena (externa) o endógena (interna). Las fuentes exógenas se refieren a ejemplos como la radiación, los contaminantes del aire, los alimentos y las interacciones sociales. Las fuentes endógenas se refieren a ejemplos como la microflora intestinal, el estrés oxidativo y el estrés emocional. [10] [25] Se reconoce que las fuentes de exposición interna pueden ser el resultado de fuentes externas previas. Por ejemplo, la exposición a dietas deficientes en vitamina B12 puede causar hiperhomocisteinemia, que aumenta el estrés oxidativo dentro del cuerpo y conduce al posible desarrollo de demencia vascular y accidente cerebrovascular. [26] Identificar la fuente es esencial para determinar el factor que tiene el potencial de causar efectos nocivos sobre un ser humano u otros organismos. También es un indicador de qué campos específicos incorporar en los estudios de sus efectos. Por ejemplo, las exposiciones relacionadas con la dieta implicarían la participación de nutricionistas, sin embargo, la exposición a la radiación no, sino que involucraría a un químico. [ cita requerida ]
El contacto se refiere a la ubicación o el método en el que el organismo se expone a la fuente. Por ejemplo, el riesgo de contacto con la exposición a los rayos UV del sol solo ocurre durante el día, no durante la noche. [11] Un ser humano (u otro organismo) que entra en contacto con exposiciones cambia de ambiente o puede alterar la dosis o la frecuencia de contacto con una fuente. [1] Establecer contactos permite a los investigadores identificar cómo se pueden evitar o reducir. Por ejemplo, prohibir los alimentos a base de maní (por ejemplo, la mantequilla de maní) en las escuelas reduce la posibilidad de que un niño con alergia al maní entre en contacto sin darse cuenta, previniendo así una reacción. [27]
Una vez que se entra en contacto con la exposición, la vía es la vía por la que la exposición llega a las zonas del organismo donde tiene el potencial de causar daño. Algunos ejemplos comunes de vías son la inhalación, la ingestión, la absorción cutánea o la contaminación de una herida. [7] La vía puede determinar la velocidad a la que puede producirse una exposición nociva, donde la inhalación se considera la vía más rápida de absorción de la exposición, seguida del contacto dérmico y la ingestión. [28]
El término " dosis " se utiliza a menudo indistintamente con el término "exposición", o se hace referencia a él como dosis de exposición, dosis objetivo, dosis interna o dosis externa, por nombrar algunos. [1] Medir la dosis de exposición necesaria para causar daño es esencial para determinar el umbral en el que la cantidad de exposición excede el nivel de inocuidad y se vuelve tóxica. [29] Aquí es donde el campo de la ciencia de la exposición se vincula directamente con la toxicología. La dosis también puede implicar el período de tiempo en el que el organismo está expuesto: cuanto más tiempo esté expuesto, mayor será la dosis y mayor será el potencial de que supere el umbral. [ cita requerida ]
Si una dosis excede su umbral de toxicidad, tiene el potencial de causar algún efecto biológico que resulte en una enfermedad dentro del organismo. [7] Los efectos adversos para la salud causados por la exposición son la razón principal por la que surgió el campo de la ciencia de la exposición. [1] [2]
El concepto de exposoma fue definido por primera vez por Christopher Paul Wild [8] como las "exposiciones ambientales a lo largo de la vida (incluidos los factores de estilo de vida), desde el período prenatal en adelante". Sin embargo, se han modificado definiciones similares a partir de esta, incluidos Miller y Jones [30] , quienes redefinieron el exposoma como "la medida acumulativa de las influencias ambientales y las respuestas biológicas asociadas a lo largo de la vida, incluidas las exposiciones al medio ambiente, la dieta, el comportamiento y los procesos endógenos". El estudio del exposoma ahora se ha denominado "exposómica" en referencia a todas las tecnologías utilizadas para estudiar el medio ambiente, las células y las sustancias químicas de un organismo. [10]
La idea surgió del concepto preexistente del " genoma ", el conjunto completo de instrucciones codificadas genéticamente que hacen funcionar el cuerpo, en el que Wild se centró a lo largo de su carrera en la evaluación de la exposición y la genómica del cáncer . La comprensión del genoma ha llevado a la capacidad de predecir quiénes están predispuestos a ciertas enfermedades crónicas. [8] En su campo de investigación, Christopher Wild identifica la exposición ambiental como el principal factor influyente y misterioso de la incidencia del cáncer. Concluyó en la necesidad de que el "exposoma", como el genoma, mapee el conjunto completo de exposiciones ambientales que un humano encuentra a lo largo de su vida para prevenir e identificar fácilmente las fuentes de enfermedades crónicas causadas por la exposición, junto con los grupos de edad objetivo. [24]
En 2012, Wild continuó ampliando su descripción del exposoma y sus implicaciones. [24] Incluye procesos corporales internos como el metabolismo, las hormonas, la microflora y el estrés oxidativo, exposiciones externas como la radiación, los agentes infecciosos y la dieta, y además exposiciones sociales, económicas y psicológicas. La mayor facilidad para la genotipificación y el estudio de los polimorfismos provocó un cambio importante hacia los estudios relacionados con los genes y las enfermedades en la década de 1990 y, más recientemente, los nuevos diseños de estudio permiten a los investigadores seguir muestras de mayor tamaño. [8] Sin embargo, también en 2012, Wild continuó describiendo las herramientas y los métodos realistas que se podrían utilizar para desarrollar eficazmente el exposoma. Esto incluía la ómica de biomarcadores (por ejemplo, la genómica, la transcriptómica y la inmunómica ), las tecnologías de sensores (por ejemplo, el uso de teléfonos móviles para medir la actividad física, el estrés, los ritmos del sueño) y la imagenología (para dietas, interacciones sociales). [ cita requerida ]
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