La toxicidad de los fármacos liberados en las vías fluviales depende en parte de la acidez
Un estudio de la Universidad de Tubinga rebaja el límite medioambiental de la UE para el analgésico ibuprofeno
Un estudio realizado por investigadores de las Universidades de Tubinga y Atenas ha descubierto que la toxicidad de las sustancias químicas presentes en lagos y ríos puede variar en varios órdenes de magnitud en función de la acidez del agua. El profesor Heinz Köhler, del Instituto de Evolución y Ecología de la Universidad de Tubinga, en colaboración con colegas de Atenas y la Agencia Alemana de Medio Ambiente, probó el efecto de 24 sustancias, la mayoría de ellas utilizadas como fármacos, sobre el desarrollo de embriones de peces en escenarios realistas. El equipo desarrolló un modelo para la predicción fiable de la toxicidad de sustancias químicas ionizables en masas de agua. Los resultados fueron tenidos en cuenta por la Comisión Europea a finales de 2022 a la hora de establecer normas de calidad ambiental para limitar el medicamento ibuprofeno. El estudio se ha publicado en la revista Water Research.
Embriones de pez cebra como sistema de ensayo para la protección de las vías navegables interiores en la UE
Mona Schweizer und Heinz Köhler
Para que los medicamentos tengan el máximo efecto, sus principios activos están diseñados para que el cuerpo humano tenga dificultades para descomponerlos; después, una gran parte de la dosis se excreta sin cambios. Debido al creciente uso de medicamentos por parte de una población cada vez más envejecida, cantidades cada vez mayores de muchos fármacos diferentes llegan al medio ambiente a través de las aguas residuales.
Las sustancias investigadas en el estudio, como los analgésicos diclofenaco e ibuprofeno, el fármaco reductor del colesterol ácido clofíbrico y el betabloqueante metoprolol, son moléculas ionizables. Esto significa que pueden existir en forma neutra o cargada eléctricamente. Las masas de agua pueden tener proporciones ácido-base muy variables, medidas como pH. "Todos estos factores influyen en la absorción de las sustancias por las células de los organismos vivos, a las que pueden dañar", explica Heinz Köhler.
Los peores escenarios
El pez cebra sirvió de organismo de ensayo. Sus huevos en desarrollo fueron expuestos a las sustancias químicas. En cada caso se determinó lo que se conoce como valor LC50, que refleja la concentración de contaminante a la que muere el 50% de los embriones de pez. En el estudio, los investigadores comprobaron la toxicidad de las sustancias químicas en hasta cuatro valores de pH diferentes, desde agua ligeramente ácida a alcalina, en más de 1.200 pruebas individuales.
"Para algunos principios activos farmacéuticos, como el diclofenaco, el betabloqueante propanolol y el antidepresivo fluoxetina, el valor CL50 en embriones de peces varió más de mil veces entre pH 5 y pH 9", afirma Köhler. Los investigadores establecieron los peores escenarios realistas para que los fármacos no causaran demasiados daños a los organismos vivos al ser liberados en el agua y coincidieran las peores condiciones imaginables. Por término medio, las sustancias resultaron ser más tóxicas en su estado no cargado que en su forma ionizada.
Simulaciones fiables
El equipo de investigación construyó sus respectivos enfoques de modelización basándose en varios supuestos sobre la eficacia con la que las respectivas moléculas de fármacos penetran en la membrana celular y el efecto nocivo que pueden tener en las células. Para simular la toxicidad a distintos niveles de pH del agua ambiente, compararon seis modelos matemáticos. "Para la aplicación práctica, seleccionamos el modelo que permitía reproducir con fiabilidad los distintos efectos tóxicos en los peces a lo largo de tres órdenes de magnitud", afirma el investigador.
Según Köhler y el segundo autor principal del estudio, el Dr. Peter von der Ohe, de la Agencia Alemana de Medio Ambiente, los resultados del estudio deberían repercutir en el registro y autorización de sustancias químicas en la UE y en la definición de normas de calidad ambiental. El valor límite del ibuprofeno en el agua de la UE es ocho veces inferior al que se habría obtenido con el método anterior, lo que supone un primer paso, añade. "Este estudio contribuye a una mejor comprensión de la toxicidad de las sustancias ionizables y ha mejorado significativamente la predicción de su toxicidad. Esperamos que nuestros resultados también se tengan en cuenta en el registro y la aprobación de sustancias químicas en el futuro", afirman los dos investigadores.
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Publicación original
Köhler H-R et al. (2023): LogD-based modelling and ΔlogD as a proxy for pH-dependent action of ionizable chemicals reveal the relevance of both neutral and ionic species for fish embryotoxicity and possess great potential for practical application in the regulation of chemicals. Water Research 235, 119864.
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