Todo suma: un estudio revela que las sustancias químicas de toda la vida son más tóxicas en forma de mezclas
La investigación también revela que el PFOA y el PFOS contribuyen en gran medida a la toxicidad
Un estudio pionero ha medido la toxicidad de varios tipos de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), más conocidas como "sustancias químicas para siempre", cuando se mezclan en el medio ambiente y en el cuerpo humano. La buena noticia: Los niveles individuales de citotoxicidad y neurotoxicidad de la mayoría de las sustancias químicas analizadas eran relativamente bajos. La mala noticia: las sustancias químicas actuaron conjuntamente para que toda la mezcla resultara tóxica.
La estudiante de doctorado de la Universidad de Búfalo Karla Ríos-Bonilla (izquierda) y Diana Aga, directora del Instituto RENEW de la UB, son autoras de un estudio que evaluó la toxicidad de las mezclas de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), también conocidas como sustancias químicas para siempre.
Meredith Forrest Kulwicki/University at Buffalo
"Aunque son estructuralmente similares, no todas las sustancias químicas de siempre son iguales: algunas son más potentes, otras menos. Cuando se mezclaron, todos los componentes contribuyeron a la citotoxicidad y neurotoxicidad de la mezcla", explica Karla Ríos-Bonilla, primera autora del estudio y estudiante de doctorado en química de la Universidad de Buffalo.
"En los ensayos de laboratorio que utilizamos en este estudio, la mayoría de los tipos de PFAS que analizamos no parecían ser muy tóxicos cuando se medían individualmente. Sin embargo, cuando se mide una muestra entera con múltiples PFAS, se aprecia la toxicidad", añade la coautora del estudio Diana Aga, doctora, directora del Instituto RENEW, catedrática distinguida de SUNY y titular de la cátedra Henry M. Woodburn del Departamento de Química de la UB.
Esta investigación se llevó a cabo en colaboración con Beate Escher, del Centro Helmholtz de Investigación Medioambiental (UFZ) de Leipzig (Alemania), donde Ríos-Bonilla realizó los experimentos de toxicidad in vitro en la instalación de cribado de alto rendimiento CITEPro. El estudio se publicó el 11 de septiembre en Environmental Science and Technology, revista de la American Chemical Society.
El estudio es novedoso porque evalúa la toxicidad de las mezclas de PFAS. Estos compuestos sintéticos se han utilizado ampliamente en productos de consumo -desde sartenes antiadherentes hasta maquillaje- durante décadas, y pueden tardar cientos o miles de años en descomponerse, si es que llegan a hacerlo. Se calcula que están presentes en al menos el 45% del agua potable del país y en la sangre de prácticamente todos los estadounidenses, y se han relacionado con el cáncer y los trastornos del neurodesarrollo.
A principios de este año, la Agencia de Protección del Medio Ambiente de Estados Unidos (EPA) publicó las primeras normas de agua potable para seis tipos de PFAS. Sin embargo, se calcula que hay más de 15.000 variedades presentes en el medio ambiente. Sólo un puñado de estas sustancias químicas tienen normas y están reguladas.
"Hay seis PFAS que pueden regularse porque sabemos mucho sobre ellos y su toxicidad. Por desgracia, no podemos regular otras formas de PFAS hasta que se conozcan sus toxicidades", dice Aga, que es investigador principal de la subvención STAR de la EPA que financió la investigación. "Tenemos que establecer niveles máximos de contaminación para cada PFAS que sean proporcionales a su toxicidad. Para regular los contaminantes, es crucial conocer sus potencias relativas cuando aparecen como mezclas en el medio ambiente junto con sus concentraciones ambientales previstas."
Otros coautores de la UB son el Dr. G. Ekin Atilla-Gokcumen, catedrático distinguido Dr. Marjorie E. Winkler y catedrático asociado del Departamento de Química, y la Dra. Judith Cristóbal, investigadora científica sénior.
Ríos-Bonilla también cuenta con el apoyo de una beca de postgrado del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Medioambiental (NIEHS) de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).
El PFOA y el PFOS contribuyen en gran medida a la toxicidad de las mezclas
Para realizar el estudio, los investigadores crearon sus propias mezclas de PFAS, una representativa del suero sanguíneo de un estadounidense medio y otra de muestras de aguas superficiales encontradas en EE.UU. Ríos-Bonilla utilizó datos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE.UU. y del Servicio Geológico de EE.UU. para determinar las proporciones medias de concentración de PFAS en la sangre humana y en las aguas superficiales, respectivamente.
A continuación, probaron los efectos de estas mezclas en dos líneas celulares: una de toxicidad mitocondrial y estrés oxidativo y otra de neurotoxicidad.
De los 12 PFAS añadidos a la mezcla de agua, el ácido perfluorooctanoico (PFOA) -utilizado habitualmente en sartenes antiadherentes y espumas contra incendios- fue el más citotóxico, con un 42% de la citotoxicidad de la mezcla.
Por otra parte, tanto el PFOA como el ácido perfluorooctano sulfónico (PFOS) contribuyeron aproximadamente con la misma citotoxicidad (25%) al ensayo de neurotoxicidad, a pesar de que ambos contribuyeron sólo con el 10 y el 15% a la mezcla en términos de concentración, respectivamente.
La mezcla sanguínea contenía cuatro PFAS, pero el PFOA volvió a ser el más citotóxico para ambas líneas celulares. A pesar de que su contribución molar era sólo del 29%, el PFOA desencadenó el 68% de la citotoxicidad en el ensayo de citotoxicidad, y el 38% en el ensayo de neurotoxicidad.
Curiosamente, cuando los investigadores analizaron la toxicidad de los extractos de muestras reales de biosólidos recogidas en una planta municipal de tratamiento de aguas residuales, se observaron toxicidades muy elevadas a pesar de las bajas concentraciones medidas de PFOA y otros PFAS en la muestra.
"Esto significa que hay muchos más PFAS y otras sustancias químicas en los biosólidos, que no se han identificado, que contribuyen a la toxicidad de los extractos observada", afirma Aga.
Sinérgicos frente a aditivos
Uno de los objetivos de los investigadores era determinar si los PFAS actúan de forma sinérgica. Esto ocurre cuando el efecto combinado de dos o más sustancias químicas es mayor que el efecto sumado de las sustancias químicas individuales. Sin embargo, sus hallazgos indican que el efecto de los PFAS es aditivo a la concentración: esto significa que un modelo establecido de predicción de la toxicidad de las mezclas puede utilizarse para predecir el efecto combinado de las mezclas.
"Dado que hasta 12 PFAS de las mezclas actuaron de forma aditiva a la concentración para la citotoxicidad y la neurotoxicidad específica, es probable que los miles de PFAS que se comercializan y utilizan también actúen de la misma forma", afirma Escher. "Las mezclas suponen un riesgo mayor que los PFAS individuales. Como actúan y se presentan en mezclas, deberían regularse como mezclas".
Los investigadores afirman que los resultados de este estudio también serán muy útiles para evaluar la eficacia de las medidas de reparación. La descomposición de los PFAS puede crear a veces subproductos nocivos que no pueden detectarse mediante análisis químicos, por lo que medir la toxicidad de una muestra después del tratamiento puede ser la única forma de juzgar si una tecnología de remediación es eficaz.
"Los ensayos de toxicidad pueden ser una herramienta complementaria cuando la química analítica no da todas las respuestas, sobre todo cuando se desconoce la identidad de los contaminantes de la mezcla, como ocurre en muchos lugares contaminados", afirma Aga.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Karla M. Ríos-Bonilla, Diana S. Aga, Jungeun Lee, Maria König, Weiping Qin, Judith R. Cristobal, Gunes Ekin Atilla-Gokcumen, Beate I. Escher; "Neurotoxic Effects of Mixtures of Perfluoroalkyl Substances (PFAS) at Environmental and Human Blood Concentrations"; Environmental Science & Technology, 2024-9-11
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