Un modo de acción tóxica es un conjunto común de signos fisiológicos y conductuales que caracterizan un tipo de respuesta biológica adversa. [1] Un modo de acción no debe confundirse con el mecanismo de acción , que se refiere a los procesos bioquímicos subyacentes a un modo de acción determinado. [2] Los modos de acción tóxica son herramientas importantes y ampliamente utilizadas en ecotoxicología y toxicología acuática porque clasifican a los tóxicos o contaminantes según su tipo de acción tóxica. Hay dos tipos principales de modos de acción tóxica: tóxicos de acción no específica y tóxicos de acción específica. Los tóxicos de acción no específica son aquellos que producen narcosis , mientras que los tóxicos de acción específica son aquellos que no son narcóticos y que producen una acción específica en un sitio objetivo específico.
Los modos de acción no específicos de los tóxicos dan lugar a la narcosis ; por tanto, la narcosis es un modo de acción tóxica. La narcosis se define como una depresión generalizada de la actividad biológica debido a la presencia de moléculas tóxicas en el organismo. [1] El sitio diana y el mecanismo de acción tóxica a través del cual la narcosis afecta a los organismos aún no están claros, pero hay hipótesis que apoyan que se produce a través de alteraciones en las membranas celulares en sitios específicos de las membranas, como las capas lipídicas o las proteínas unidas a las membranas. Aunque la exposición continua a un tóxico narcótico puede producir la muerte , si se detiene la exposición al tóxico, la narcosis puede ser reversible.
Los tóxicos que en concentraciones bajas modifican o inhiben algún proceso biológico al unirse a un sitio o molécula específicos tienen un modo de acción tóxica específico. [1] Sin embargo, en concentraciones suficientemente altas, los tóxicos con modos de acción tóxicos específicos pueden producir narcosis que puede ser reversible o no. No obstante, la acción específica del tóxico siempre se muestra primero porque requiere concentraciones más bajas. [ cita requerida ]
Existen varios modos de actuación específicos de acción tóxica:
El trabajo pionero de identificación de las principales categorías de modos de acción tóxica (ver descripción arriba) fue realizado por investigadores de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) en el Laboratorio Duluth utilizando peces, [1] [3] [4] [5] razón por la cual denominaron a las categorías Síndromes de Toxicidad Aguda de los Peces (FATS). Propusieron los FATS evaluando las respuestas conductuales y fisiológicas de los peces cuando se los somete a pruebas de toxicidad , como actividades locomotoras , color corporal , patrones de ventilación , frecuencia de tos , frecuencia cardíaca y otros. [2]
Se ha propuesto que los modos de acción tóxica podrían estimarse mediante el desarrollo de un conjunto de datos de residuos corporales críticos (CBR). [3] El CBR es la concentración corporal total de una sustancia química que está asociada con una respuesta biológica adversa dada [1] y se estima utilizando un coeficiente de partición y un factor de bioconcentración . Los residuos corporales totales son primeras aproximaciones razonables de la cantidad de sustancia química presente en el sitio o sitios de acción tóxica. [3] Debido a que los diferentes modos de acción tóxica generalmente parecen estar asociados con diferentes rangos de residuos corporales, [3] los modos de acción tóxica pueden entonces separarse en categorías. Sin embargo, es poco probable que cada sustancia química tenga el mismo modo de acción tóxica en cada organismo, por lo que se debe considerar esta variabilidad . [3] También se deben considerar los efectos de la toxicidad de la mezcla , aunque la toxicidad de la mezcla generalmente es aditiva , [3] las sustancias químicas con más de un modo de acción tóxica pueden contribuir a la toxicidad. [4]
En la última década, el uso de modelos se ha convertido en una herramienta común para predecir los modos de acción tóxica. Los modelos se basan en relaciones cuantitativas estructura-actividad (QSAR, por sus siglas en inglés), que son modelos matemáticos que relacionan la actividad biológica de las moléculas con sus estructuras químicas y sus propiedades químicas y fisicoquímicas correspondientes . [1] Los QSAR pueden predecir los modos de acción tóxica de compuestos desconocidos comparando su perfil de toxicidad característico y su estructura química con compuestos de referencia con perfiles de toxicidad y estructuras químicas conocidos. [2] Russom y sus colegas [6] fueron uno de los primeros grupos de investigadores capaces de clasificar los modos de acción tóxica con el uso de QSAR; clasificaron 600 sustancias químicas como narcóticos. Aunque los QSAR son una herramienta útil para predecir los modos de acción tóxica, las sustancias químicas que tienen múltiples modos de acción tóxica pueden oscurecer los análisis QSAR. Por lo tanto, estos modelos se desarrollan continuamente. [ cita requerida ]
El objetivo de la evaluación de riesgos ambientales es proteger el medio ambiente de efectos adversos. [2] Los investigadores están desarrollando aún más los modelos QSAR con el objetivo final de proporcionar una visión clara sobre un modo de acción tóxica, pero también sobre cuál es el sitio objetivo real, la concentración de la sustancia química en este sitio objetivo y la interacción que ocurre en el sitio objetivo, [2] así como para predecir los modos de acción tóxica en mezclas . La información sobre el modo de acción tóxica es crucial no solo para comprender los efectos tóxicos conjuntos y las interacciones potenciales entre las sustancias químicas en mezclas, sino también para desarrollar ensayos para la evaluación de mezclas complejas en el campo.
La combinación de respuestas conductuales y fisiológicas , estimaciones de CBR y modelos QSAR de destino químico y bioacumulación pueden ser una poderosa herramienta reguladora [3] para abordar la contaminación y la toxicidad en áreas donde se descargan efluentes .