BIOMARCADORES DE EXPOSICIÓN A FLUORURO Y ARSÉNICO: SU UTILIDAD PARA EVALUAR UN PROGRAMA DE PREVENCIÓN

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Texto completo

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS, INGENIERÍA Y MEDICINA

PROGRAMA MULTIDISCIPLINARIO DE POSGRADO EN CIENCIAS AMBIENTALES

TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

MAESTRÍA EN CIENCIAS AMBIENTALES

BIOMARCADORES DE EXPOSICIÓN A FLUORURO Y ARSÉNICO: SU

UTILIDAD PARA EVALUAR UN PROGRAMA DE PREVENCIÓN

PRESENTA:

Q.F.B. SONIA GUADALUPE CASTILLLO GUTIÉRREZ

DIRECTOR DE TESIS:

DRA. MARÍA DEOGRACIAS ORTIZ PÉREZ

ASESORES:

DRA. CATALINA ALFARO DE LA TORRE

DR. FERNANDO DÍAZ-BARRIGA MARTÍNEZ

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FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS, INGENIERÍA Y MEDICINA

PROGRAMA MULTIDISCIPLINARIO DE POSGRADO EN CIENCIAS AMBIENTALES

TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

MAESTRÍA EN CIENCIAS AMBIENTALES

EVALUACIÓN DE UN PROGRAMA DE VIGILANCIA Y

AUTOSUFICIENCIA EN PLANTAS PURIFICADORAS DEL ESTADO DE

SAN LUIS POTOSÍ

PRESENTA:

Q.F.B. SONIA GUADALUPE CASTILLLO GUTIÉRREZ

COMITÉ TUTELAR:

DIRECTOR:

DRA. MARÍA DEOGRACIAS ORTIZ PÉREZ_____________________

ASESOR:

DRA. CATALINA ALFARO DE LA TORRE ______________________

ASESOR:

DR. FERNANDO DÍAZ-BARRIGA MARTÍNEZ ___________________

SINODALES:

PRESIDENTE:

DR. FERNANDO DÍAZ-BARRIGA MARTÍNEZ _________________

SECRETARIO:

DRA. CATALINA ALFARO DE LA TORRE _____________________

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CRÉDITOS INSTITUCIONALES

PROYECTO REALIZADO EN:

LABORATORIO DE BIOQUÍMICA

DE LA FACULTAD DE MEDICINA DE LA UNIVERSIDAD

AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ

CON FINANCIAMIENTO DE:

FONDO DE APOYO A LA INVESTIGACÓN-UASLP

:

C07-FAI-11-1.37

A TRAVÉS DEL PROYECTO DENOMINADO:

EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A FLUORURO Y ARSÉNICO, EN DOS

COMUNIDADES DEL ESTADO DE SAN LUIS POTOSÍ. PREVALENCIA DE

FLUOROSIS DENTAL Y LESIONES EN PIEL.

AGRADEZCO AL CONACyT EL OTORGAMIENTO DE LA BECA-TESIS

No becario:228042

LA MAESTRÍA EN CIENCIAS AMBIENTALES RECIBE APOYO ATRAVÉS

DEL PROGRAMA NACIONAL DE POSGRADOS DE CALIDAD

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ÍNDICE

RESUMEN ... i

A. INTRODUCCIÓN ... 1

FLÚOR... 3

Antecedentes ... 3

Absorción ... 5

Efectos en salud ... 6

ARSÉNICO ... 8

Antecedentes ... 8

Metabolismo ... 9

Efectos en salud ... 10

ACCIONES PARA LA REMEDIACIÓN ... 12

B.- MARCO TEÓRICO ... 17

Justificación ... 17

OBJETIVO GENERAL ... 17

Objetivos específicos ... 17

META ... 18

C.- DISEÑO EXPERIMENTAL ... 19

MATERIAL Y MÉTODOS ... 19

DEFINICIÓN DEL SITIO DE MUESTREO ... 19

El Fuerte, Santa María del Río. ... 19

Salitral de Carrera, Villa de Ramos. ... 21

BIOMARCADOR DE EXPOSICIÓN ... 22

CRITERIOS DE INCLUSIÓN ... 23

TOMA DE MUESTRAS... 24

DETERMINACIÓN DE FLUORUROS ... 25

Lavado de material ... 25

Procesamiento de las muestras ... 25

Cuantificación de fluoruros ... 26

Cálculo de la concentración de fluoruros ... 26

Control de calidad ... 27

DETERMINACIÓN DE ARSÉNICO ... 28

Lavado de material ... 28

Procesamiento de las muestras ... 28

Proceso de digestión ... 29

Cuantificación de arsénico total ... 30

Cálculo de la concentración ... 31

Control de calidad ... 31

ANÁLISIS ESTADÍSTICO ... 32

D.- RESULTADOS ... 33

DESEMPEÑO ANALÍTICO DE LA DETERMINACIÓN DE FLUORUROS ... 33

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María del Río ... 37

Comparación del ajuste por creatinina y por densidad específica ... 41

Evaluación de la exposición a fluoruro y arsénico en la comunidad de Salitral de Carrera, Villa de Ramos... 43

Comparacón del ajuste por creatinina y por gravedad específica ... 48

E.- DISCUSIÓN Y CONCLUSIÓN ... 52

DESEMPEÑO ANALÍTICO DE LAS METODOLOGÍAS EMPLEADAS ... 52

EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A FLUORURO EN LA COMUNIDAD DEL FUERTE, SANTA MARÍA DEL RÍO ... 53

EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN A FLUORURO Y ARSÉNICO EN LA COMUNIDAD DE SALITRAL DE CARRERA, VILLA DE RAMOS ... 55

CONCLUSIONES ... 58

F.- BIBLIOGRAFÍA ... 61

ANEXO 1 ... 68

CARTA DE CONCENTIMIENTO INFORMADO ... 68

ANEXO 2 ... 69

CUESTIONARIO SOCIOECONÓMICO, REALIZADO A LOS PADRES DE FAMILIA ... 69

ANEXO 3 ... 72

INSTRUCCIONES DEL MUESTREO DE ORINA ... 72

ANEXO 4 ... 73

PROGRAMA DE PLANTAS PURIFICADORAS ... 73

Resultados: ... 73

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Figura 1. Mapa de localización del municipio de Santa María del Río 20

Figura 2. Mapa de localización del municipio de Villa de Ramos 21

Figura 3. Curva de calibración para fluoruros por el método

potenciométrico con electrodo ión selectivo 33

Figura 4. Curva de calibración para arsénico 35

Figura 5. Concentraciones de fluoruro durante el muestreo inicial. 38

Figura 6. Gráfica de concordancia entre los métodos de estimación de la concentración de fluoruro urinario, de niños en edad escolar de

5 a 12 años de la comunidad de El Fuerte, Santa María del Río 42

Figura 7. Fluorosis dental en la comunidad de El Fuerte, Santa María

del Río 43

Figura 8. Concentración de fluoruros en orina, muestreo realizado en octubre del 2008 en niños en edad escolar de 5 a 12 años de edad de la

comunidad de Salitral de Carrera, Villa de Ramos 45

Figura 9. Concentración de arsénico en orina, muestreo realizado en octubre del 2008 en niños en edad escolar de 5 a 12 años de edad de la

comunidad de Salitral de Carrera, Villa de Ramos. 46

Figura 10. Fluorosis dental en Salitral de Carrera, Villa de Ramos 48

Figura 11. Lesiones dérmicas en salitral de Carrera, Villa de Ramos 48

Figura 12. Gráfica de concordancia entre las concentraciones de fluoruro 49 urinario corregidas por creatinina y las corregidas por gravedad

específica en Salitral de Carrera, Villa de Ramos

Figura 13. Gráfica de concordancia de las concentraciones de arsénico urinario 50 corregidas por creatinina y las corregidas por gravedad específica

en Salitral de Carrera, Villa de Ramos

Figura 14. Correlación de las concentraciones de Arsénico y Fluoruro en orina 51 de niños en edad escolar de 5 a 12 años de la comunidad de Salitral

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Tabla 1. Municipios del estado de San Luis Potosí con concentraciones por 14 arriba del límite permitido por la normativa mexicana (NOM-127)

Tabla 2. Municipios del estado de San Luis Potosí con concentraciones por 15 arriba del límite de arsénico recomendado por la OMS

Tabla 3. Estándares utilizados para el control de calidad del método 28 potenciométrico con electrodo ión selectivo

Tabla 4. Volúmenes de los reactivos para preparar la curva de calibración 29

Tabla 5. Volúmenes de los reactivos usados en la preparación de la curva 31 de calibración y las muestras de orina digeridas, para cuantificar

arsénico total

Tabla 6. Estándares certificados utilizados para el control de calidad 32

Tabla 7. Parámetros de precisión de los materiales de referencia para la 34 cuantificación de fluoruros

Tabla 8. Porcentaje de exactitud de los materiales de referencia, para la 35 cuantificación de fluoruros

Tabla 9. Precisión del método de espectrometría de fluorescencia atómica 36 por generación de hidruros para la cuantificación de Arsénico total

Tabla 10. Materiales de referencia para la cuantificación de arsénico 37

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Tabla 12. Distribución de la población de El Fuerte, Santa María del Río 39

Tabla 13. Concentraciones de fluoruro y arsénico en agua de la purificadora 41 ubicada en la comunidad de Salitral de Carrera, Villa de Ramos

Tabla 14. Distribución de la población de Salitral de Carrera, Villa de Ramos 44

Tabla 15. Distribución de la población de Salitral de Carrera, Villa de Ramos, 46 según datos de exposición reportados para arsénico en orina

Tabla 16. Distribución de la población de Salitral de Carrera, Villa de Ramos, 47 según datos de exposición reportados para arsénico

Tabla 17. Distribución del IMC de la población de Salitral de Carrera, 48 Villa de Ramos

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AGRADECIMIENTOS

A mis padres, por permitirme crecer como un espíritu libre e independiente y por darme la vida tan maravillosa que hasta el día de hoy he conocido. En especial a mi madre, por enseñarme que nunca es tarde para cambiar el rumbo de la vida y buscar la felicidad, sin tu apoyo no hubiese podido jamás.

A mi familia, Gracias infinitas por confiar en mí y por brindarme la atención que siempre he necesitado, también porque me han enseñado a ser mejor persona, sin ustedes no se donde estaría ahora, este logro es también suyo.

A Moisés, por ofrecerme tu apoyo incondicional pero sobre todo por construir día a día un camino conmigo.

A mis compañeros y amigos que aunque no los mencione saben que son parte de mi vida, mil gracias por su apoyo y por hacer más llevadera esta experiencia.

Agradezco la participación y la amistad de los colaboradores de este proyecto, los Q.F.B. Rogelio Flores, Paulina Guevara, Brenda Meza, Dra. Ponce, Dra. Cubillas, y a todos los que nos mezclamos en este proyecto.

A mis asesores, Dra. Alfaro y Dr. Díaz-Barriga por su apoyo así como sus enseñanzas y consejos que ayudaron a mejorar inmensamente este trabajo

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RESUMEN

En todo el mundo se ha reconocido al fluoruro y al arsénico como contaminantes inorgánicos presentes de forma natural en fuentes de agua subterránea, capaces de ocasionar severos efectos en salud. Países como Estados Unidos, Australia, España, India, China y México entre otros, poseen recursos hídricos con dicha problemática. En el estado de San Luis Potosí se ha registrado este tipo de contaminación natural en agua de pozo, que se utiliza como agua de consumo. Actualmente existe un proyecto iniciado por la Coordinación Interinstitucional Potosina para el Agua Limpia (CIPAL) para tratar de disminuir la exposición a fluoruro y arsénico en la población, consiste en instalar plantas purificadoras de agua, mediante un sistema de osmosis inversa.

La finalidad de esta tesis es la evaluación del proyecto de instalación de plantas purificadoras a fin de proponer una estrategia para que el funcionamiento de las mismas sea eficiente y lograr que sea sustentable, el reto radica en la planeación de un plan de manejo que además sea de bajo impacto social, económico y ambiental. El plan de trabajo se integró con la evaluación de la exposición, que contempla parte de esta tesis; la evaluación de efectos en salud, efectos a nivel inmunológico, de fluorosis dental, además de la implementación de un programa de percepción de la población y de comunicación de riesgos.

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La localidad de El Fuerte comunidad del municipio de Santa María del Río con un nivel de fluoruro de 2.8 mg/L de agua, fue la primera con la que se inicia el proyecto. El muestreo consistió en la evaluación de la exposición a fluoruros y se encontró en el muestreo inicial una mediana de 3.56 mg/L, un rango desde 0.75 a 12.1 mg/L mientras que el segundo muestreo contó con una mediana de 3.44 mg/L, y un rango desde 1.4 hasta 9.7 mg/L. El análisis no paramétrico de la comparación de las medianas, con un valor de P= 0.7991, indica que no existe una diferencia estadísticamente significativa entre las concentraciones iníciales y posteriores de fluoruro en orina.

En la comunidad de Salitral de Carrera, la población está expuesta a fluoruro y arsénico debido a que el agua de consumo de la localidad contiene 4.8 mg F/l y 0.170 mg As/L, ambos por encima del límite máximo establecido en nuestro país En la evaluación de la exposición mediante su biomarcador en orina se encontró una mediana de 4.2 mg F-/L y un rango desde 0.62 a 14.99 mg/L. Mientras que para arsénico se encontró una mediana de 25.6 µg As/L con un rango de 18.6 a 154.9 L µg As/L. También se realizó la evaluación de fluorosis dental donde se encontró una prevalencia del 100% de niños con fluorosis grado severo. Los resultados demuestran la utilidad de evaluar la exposición a través de biomarcadores, ya que se contrastó la información obtenida por medio de ellos, con el comportamiento seguido por la población durante el transcurso del proyecto.

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A. INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia, la humanidad ha dependido de algún recurso natural para su continua sobrevivencia. Muchas civilizaciones que prosperaron en el pasado con un desarrollo razonable de sus recursos hídricos, al deteriorar su calidad o agotarlos, los condujo al ocaso y a la desaparición (Moore et al., 2005). Las principales actividades del hombre nómada, eran la recolecta de frutos y caza de animales y los recursos naturales circundantes limitaban la propagación de los grupos humanos. Posteriormente cuando el hombre se vuelve sedentario, depende de la fertilidad de la tierra, el cultivo y la recolecta. Además de los recursos antes mencionados, los asentamientos humanos requieren del agua como recurso principal (Moore et al., 2005).

Del total de agua del planeta, el 97% es salada, el restante es agua dulce que puede ser utilizada para consumo. De esta última, se estima que un 75% se concentra en los casquetes polares y glaciares, 21% se almacena en el subsuelo, el 4% restante corresponde a los cuerpos de agua lénticos y lóticos (CNA, 2008).

En el año 2007 la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT] reportó que anualmente nuestro país recibe alrededor de 1.5 billones de metros cúbicos de agua en forma de precipitaciones, de toda esa cantidad, alrededor del 72% es evapotranspirada, casi un 26% comprende el agua que escurre por ríos y lagos, que se infiltra al subsuelo para la recarga de los mantos acuíferos (CNA, 2008).

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Etimológicamente la palabra acuífero deriva de dos palabras latinas: aqua o agua y ferre, llevar. El origen del agua subterránea está en la precipitación atmosférica, cuando la lluvia cae, una parte es utilizada por las plantas y el suelo, otra parte escurre hacia los cauces, otra se evapora y el resto se infiltra recargando el agua subterránea. La visualización de un acuífero es difícil, mucha gente se lo imagina como si fuesen ríos o lagos subterráneos, sin embargo, la mayoría del agua se encuentra contenida dentro de los espacios porosos, fracturas y fisuras interconectadas entre las partículas de unidades geológicas permeables. Cuando dichos espacios se saturan, el agua fluye bajo la acción de la gravedad al punto donde se encuentre la zona de descarga (Fetter, 1942).

Contrariamente a la creencia común, el agua subterránea es un recurso renovable. En distintos puntos de la tierra los acuíferos son continuamente recargados por las precipitaciones y la consiguiente infiltración, sin embargo, en zonas áridas y semiáridas (como es el caso de México) la velocidad de evaporación suele superar a la de infiltración, por tanto la recarga suele ser muy lenta y escasa (Moore et al., 2005).

Cuando el agua subterránea se desplaza hacia una zona de recarga o descarga, distintos procesos físicos, químicos y biológicos ocurren, mismos que imprimen propiedades y características al agua, definiendo su calidad; entre los problemas más comunes se destacan: alta salinidad, dureza excesiva, elevada concentración de hierro, anhídrido sulfhídrico y la presencia de elementos dañinos como flúor, arsénico, plomo, cromo y manganeso entre otros. Durante algún tiempo se pensó que el agua subterránea era un recurso puro e impoluto y aislado de posibles focos de contaminación. Sin embargo, en muchos países la contaminación de este recurso es el principal problema ambiental, tanto que la atención pública se ha dirigido a resolverlo (Moore et al., 2005).

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se agudiza en países áridos y semiáridos lo que genera opciones más viables que incluyen alternativas de localización del recurso, mejor protección al manejo, y controlando la contaminación del mismo (Keller, 2007).

Es importante realizar la evaluación, un registro y la divulgación de la información sobre los contaminantes en el agua, especialmente aquellos que ocasionan daños severos a la salud, ya que su estudio puede ser evidencia de la exposición. La implementación de planes de remediación adecuados al sitio, es parte del proceso de manejo integral del recurso, también denominado gestión.

Actualmente los elementos contaminantes del agua subterránea más estudiados, por su toxicidad y abundancia alrededor del mundo, son el flúor y el arsénico, su presencia se debe a una liberación del acuífero, produciendo una contaminación natural.

FLÚOR

Antecedentes

La Organización Mundial de la Salud [WHO por sus siglas en inglés], en su guía para la calidad del agua de consumo en el 2004, indica que el flúor es un elemento que en la naturaleza no es encontrado en su estado elemental, ya que es altamente reactivo. Se encuentra comúnmente en minerales como: fluorita (CaF2), criolita (Na3AlF6) y

fluoroapatita [Ca5(PO4)3F]. Se localiza en zonas con actividad geotérmica y zonas

volcánicas, además de los sitios de actividad minera de donde se extraen dichos minerales.

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oscilan desde 0.2- 1.5 mg/L (ppm), sin embargo, a menudo la porción sureste de ese país excede este intervalo. En Australia, más de la mitad de la población recibe agua con niveles de fluoruros que exceden los 1.5 mg/L y un gran número de pobladores recibe agua en un rango de concentración de 3-9 mg/L (Fitzgerald et al., 2000).

Países como Estados Unidos, Australia, España, India, China y México entre otros, poseen recursos hídricos contaminados de forma natural con estos minerales. En nuestro país las actividades de extracción de fluorita se concentraron principalmente en los estados de Sonora, Chihuahua, Coahuila, Durango, Guanajuato, Aguascalientes y San Luis Potosí (Díaz-Barriga et al., 1997). En este último estado, históricamente ha sido extensiva la extracción de fluorita que se encuentra depositada en el subsuelo y por tanto puede tener contacto con los mantos acuíferos, ocasionando una contaminación natural de los mismos y como consecuencia es frecuente encontrar fluorosis dental en esta zona. México ocupó el segundo lugar de producción en fluorita hacia los 90’s, por encima de Sudáfrica, España y Francia, solo por debajo de China (Díaz-Barriga et al., 1997).

De acuerdo al reporte de la industria minero metalúrgica en México 2007-2009 del Instituto Nacional de Estadísticas, Geografía e Informática [INEGI], actualmente sólo Coahuila, Durango y San Luis Potosí contribuyen a la producción de dicho mineral, siendo el último estado el de mayor producción (INEGI, 2009). En estos estados es común encontrar niveles altos de fluoruro en agua (hidrofluorosis) como es el caso de las ciudades de Hermosillo, Salamanca, Durango y San Luis Potosí, que sobrepasan los niveles de fluoruro permitidos por la Modificación a la Norma Oficial Mexicana 127 para agua de consumo, establecidos en 1.5 mg/L de fluoruro, publicada por la Secretaria de Salud y Asistencia (SSA, 1999).

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principales: a) la temperatura ambiente, ya que de esta depende la cantidad de agua ingerida; b) la costumbre de hervir el agua para su consumo, donde se concentran los contaminantes presentes en ella; c) la preparación de los alimentos con agua de la llave (Grimaldo et. al., 1995).

Algunos estudios demuestran concentraciones altas de fluoruros en distintas partes de nuestro país, por lo que la población mexicana de estados como Durango, Zacatecas, Aguascalientes, Hidalgo, Chihuahua, Guanajuato y San Luis Potosí están expuestos mediante el agua de consumo (Bocanegra, 2006).

En otros países como Estados Unidos, las principales fuentes de ingesta de fluoruros son: la comida de origen marino, el agua de consumo, otras bebidas, y algunos productos dentales (Whitford, 1994).

Absorción

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Efectos en salud

Estudios en animales de laboratorio, realizados a mediano y corto plazo revelan que tiene efecto en la inhibición de la mineralización y la formación del hueso, reduce la síntesis de colágeno y afecta la densidad ósea a dosis de 16 mg/L de fluoruro en agua de consumo. La fragilidad ósea se ve incrementada a manera que la concentración es mayor (64 mg/L), ambos estudios fueron realizados en periodos cortos de 3-5 semanas de exposición. En un estudio realizado en ratones, expuestos a fluoruro por agua de consumo a dosis de 4.5 mg/kg/día por seis meses, se observaron efectos en la reconstrucción ósea, megalocitosis hepática, necrosis, mineralización del miocardio y necrosis o degeneración de los túbulos seminíferos. Otros estudios realizados en cultivos celulares de mamíferos (in vitro) han demostrado daño genético mediante aberraciones cromosómicas a concentraciones de fluoruro mayores a 10 mg/L (IPCS, 2002).

La acumulación del fluoruro en tejido calcificado se ha observado en niños que habitan en comunidades donde la concentración de fluoruro en agua es de alrededor de 1 ppm, donde se ha encontrado una prevalencia del 48% de fluorosis dental grado severo (ATSDR a, 2007). El fluoruro puede ser incorporado a la matriz del diente durante su formación, cuando la exposición se efectúa desde etapas tempranas, provocando alteraciones del esmalte (coloración moteada que varía de blanco a café dependiendo de la dosis y el tiempo de la exposición, el principal índice que se usa es el de Dean, que va en una escala del 0= normal, 1= dudoso, 2= muy leve, 3= leve, 4= moderado, 5= severo. Se observó también una mayor labilidad de la dentadura que se puede presentar como caries, mal posicionamiento o pérdida de las piezas dentales(Juárez-López et al., 2003).

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fluorosis esquelética, que consiste en la acumulación de fluoruro en hueso, caracterizada por híperdensidad ósea, menor resistencia a la tensión mecánica, huesos quebradizos, fracturas recurrentes, en casos severos incluso rigidez total de la espina dorsal, espalda arqueada hacia adentro (lordosis), curvatura hacia fuera (cifosis), generando mal posicionamiento de la columna vertebral e incluso inmovilidad (ATSDR 2007a; WHO, 2004).

Además de los efectos mejor estudiados del fluoruro sobre hueso y diente se ha observado también daño a nivel reproductivo y neurológico. En un estudio realizado en residentes de la ciudad de San Luis Potosí, donde la media anual de fluoruro en agua de consumo es de 3 mg/L, que además estaban expuestos ocupacionalmente a dicho elemento, los autores observaron en los individuos con mayor exposición una reducción de la sensibilidad del eje de regulación de la hormona folículo estimulante (FSH) mediada por inibina-B, también reportan una significativa reducción de la testosterona libre y la prolactina, en general demuestran la acción del fluoruro como disruptor endocrino en población masculina (Ortiz-Pérez et al. 2003).

Aunque el agua de consumo humano en nuestro país representa el principal aporte de la exposición a fluoruros, no debe descartarse la sal de mesa que es adicionada con flúor, las bebidas preparadas con agua de grifo, así como algunos helados y otros productos de consumo que se preparan con agua. A su vez, es importante resaltar la exposición infantil por la pasta de dientes, cuando el niño no hace un uso adecuado de la misma e incluso traga parte de ella.

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recomienda limitar el contenido de fluoruro en agua de consumo a concentraciones menores a 0.5 ppm y una adecuada ingesta de calcio mayor a 1 g/día.

En cuanto a las alternativas de prevención, una de ellas es la remoción del fluoruro del agua de consumo, de las cuales las más utilizadas son:

1. Adsorbentes de alúmina activada, que es la más costosa ya que las membranas deben ser cambiadas frecuentemente.

2. Ósmosis inversa, de las más económicas, eficientes y de relativamente bajo mantenimiento.

3. Destilación, que es el método más económico pero debe acoplarse a otros procesos como la aireación y el filtrado en carbón activado (Kauffman, 2005).

ARSÉNICO

Antecedentes

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gersdorfita NiAsS, esmaltita (CoAs2), realgarita (As4S4), oropimente As4S6 y arsenolita

(As4O6) (Lentech, 2008).

La intoxicación por As, es denominada arsenicismo, se manifiesta a lo largo de un periodo de cinco a veinte años de exposición. Mundialmente, los problemas más graves por esta situación ocurren en la región al este de Bengala, Bangladesh y Bengala Occidental (India) con concentraciones de As mayores al límite provisional propuesto por la Organización Mundial de la Salud (10 µg/L) en el agua de consumo (OMS, 2006). Como algunos de los efectos son irreversibles, la principal medida de salud pública es prevenir la exposición.

En general, el agua representa uno de los más grandes medios para transportar sustancias en el medio ambiente, por tanto el arsénico no es la excepción. En el medio acuoso predomina principalmente en zonas con elevada actividad geotérmica. Los principales estados de oxidación de este elemento son dos, las especies pentavalentes As(+5) predominan de manera estable en ambientes aeróbicos ricos en oxigeno, mientras que las especies trivalentes As(+3) predominan en ambientes anaeróbicos moderadamente reducidos como el agua subterránea (ATSDR b, 2007).

En la India, los primeros casos de lesiones cutáneas inducidas por la exposición a As se documentaron en 1983, de las lesiones encontradas están: los cambios de pigmentación principalmente en la parte superior del tórax, brazos y piernas, queratosis en las palmas de las manos y plantas de los pies. Finalmente se logró analizar las fuentes de agua utilizadas por los pacientes y al encontrarse concentraciones elevadas de As, se confirmó el diagnóstico (OMS, 2006).

Metabolismo

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cabello y en las uñas. Las principales rutas de exposición humana al arsénico son la ingesta y la inhalación. Es acumulable en el organismo por exposición crónica, a ciertas concentraciones ocasiona alteraciones de la piel así como efectos en los sistemas nervioso, respiratorio, gastrointestinal, y hematopoyético. Se presenta una acumulación en los huesos, músculos y piel, en menor grado en hígado y riñones. Los cambios metabólicos del arsénico ocurren esencialmente en el hígado, donde los tioles endógenos tienen un papel crítico. Al parecer el glutatión (GSH) actúa como agente reductor, donde las formas de As(+3) resultantes pueden metilarse (oxidación y formación de metilarsénico) al aceptar este grupo funcional de la S-adenosilmetionina (SAM). Aún no se ha establecido la influencia de la cinética de las reacciones del metabolismo en relación con la toxicidad del arsénico inorgánico, incluido el cáncer. La explicación más aceptable es la inducción a una anormalidad cromosómica sin actuar directamente con el ADN. El arsénico ingerido es absorbido por los tejidos y luego se elimina progresivamente por metilación. Su excreción ocurre en la orina a través de los riñones (Castro et al., 2006).

Efectos en salud

Las vías de exposición a este elemento a partir de un medio ambiental pueden ser por: inhalación, ingestión, y dérmica. La principal es la ingesta, ya sea proveniente de alimentos de origen marino, algunos granos y cereales (por su uso en insecticidas, herbicidas y fungicidas), el vino (producido en barricas de madera tratada con preservadores a base de arsénico). El agua de consumo representa uno de los medios más importante para la exposición al As, en regiones como Estados Unidos, México, Chile, Argentina, Bangladesh, India y China (ATSDR, 2007c).

Algunos efectos adversos ocasionados por el arsénico, dependiendo la vía de contacto, son:

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 La ingesta aguda de una dosis alta de manera oral, podría causar náusea, vómito, diarrea, efectos cardiovasculares y encefalopatía.

 Por exposición oral crónica a niveles mayores a 0.005 mg/kg/día, puede causar efectos dérmicos (hiperpigmentación, hiperqueratosis, callos y verrugas), puede destruir células nerviosas y causar desórdenes del sistema nervioso como la neuropatía periférica caracterizada por entumecimiento de las manos y pies con posible curso doloroso de sensación de alfileres. También incrementa el riesgo de cáncer de piel, vejiga y pulmón.

El incremento de la frecuencia de abortos espontáneos y malformaciones congénitas, ha sido asociado a la exposición a este elemento. Sin embargo, existen factores que determinan que tan severos son los efectos en salud de cada individuo, por ejemplo, edad de la persona expuesta (los fetos son más susceptibles), dosis, duración de la exposición, susceptibilidad genética, salud del sujeto expuesto, estatus nutricional y la ruta de exposición (ATSDR c, 2007).

Se estima que aproximadamente del 60-80 % de la ingesta diaria de arsénico, es aportado por el agua. En circunstancias donde las sopas y alimentos líquidos forman parte importante de la dieta, el aporte de arsénico puede ser mayor, si estos alimentos son preparados con agua de grifo contaminada con As. Alrededor de una por cada cien personas que consumen de forma crónica agua con una concentración de As > 0.05 mg/L, posiblemente muera de un cáncer asociado al arsénico. Aunado a lo anterior, la exposición en niños, disminuye su desarrollo cognitivo y aumenta la probabilidad de sufrir efectos perjudiciales en su salud en años posteriores (OMS, 2006).

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agua contaminada con As, se encuentra principalmente la aparición tardía de los efectos en los individuos, la limitada conciencia a nivel local de la problemática y hasta hace poco la falta de normativas a nivel mundial. La OMS indica que cada país, deberá tomar además en cuenta las características de su población como susceptibilidad, nutrición, clima, ingreso económico y tipo de educación de los individuos afectados (OMS, 2006).

La OMS ha realizado iniciativas y reuniones internacionales a fin de generar planes de atención y acción, lo cual conlleva a una mayor vigilancia y el reconocimiento del problema en países como Argentina, Bangladesh, Camboya, Chile, China, Estados Unidos, Hungría, Rumania, Tailandia y Vietnam (OMS, 2006).

ACCIONES PARA LA REMEDIACIÓN

Se estima que en Latinoamérica, cuatro millones de personas están expuestas a concentraciones de As mayores a las permitidas por el límite provisional para agua de bebida, pertenecen principalmente en zonas rurales que consumen agua de pozos, en regiones de Argentina, Bolivia, El Salvador, México, Nicaragua y Perú. Por ejemplo, en la región de Córdoba, Argentina, con concentraciones de As desde 0.9 a 3.4 mg/L en agua de pozo, se estima que de 165 muertes, la mayor proporción fue a causa de cánceres del sistema respiratorio y tracto gastrointestinal (Viraraghavan et al., 1999).

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diferentes concentraciones, debido a que pueden provenir de acuíferos de diferentes niveles de profundidad y diferentes grados de contaminación (OMS 2006).

Las plantas de tratamiento convencional para purificación de agua, que son generalmente utilizadas en localidades grandes, emplean distintos procedimientos como la coagulación, sedimentación, filtración a altas presiones, etc. El problema en las comunidades pequeñas y ciudades en desarrollo como en algunos países de Latinoamérica, radica en que los tratamientos para el agua son destinados a la sanidad únicamente o desinfección de microorganismos (cloración). El agua subterránea utilizada para consumo humano frecuentemente no recibe tratamiento (Viraraghavan et al., 1999). Dadas estas circunstancias, nuestro país podría utilizar como alternativa, la implementación de plantas purificadoras de agua en los sitios con esta problemática y así prevenir efectos en salud.

Las actividades de prevención, sean cuales fueren, siempre deben estar sustentados por acciones y programas de comunicación a la población. Es así que para generar una solución a largo plazo y que sea sostenible, se deben implementar programas de educación ambiental y capacitación a gran escala sobre las consecuencias y efectos del consumo de fuentes de agua contaminadas y especialmente en la forma de prevenirlos. La necesidad de grupos de trabajo interdisciplinares de los distintos sectores resultan de extrema urgencia (Francesconi, 2005) sobre todo para problemas tan complejos donde las soluciones deben ser de la misma escala donde se conjunte la ciudadanía, el gobierno, la academia y todos sectores involucrados que en un trabajo conjunto represente el éxito del programa.

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(Bocanegra, 2006). En siete municipios se encontraron comunidades con cifras por arriba de los valores permitidos en la Modificación a la NOM-127 para fluoruro en 1.5 mg F-/L. y arsénico en 0.025 mg As/L. Además seis municipios con concentraciones altas de F- y uno con la presencia de As por arriba de 0.025 mg/L (Tabla 1).

Tabla 1. Municipios del estado de San Luis Potosí con concentraciones por arriba del límite permitido por la normativa mexicana (NOM-127)

F- > 1.5 mg/L y

As > 0.025 mg/L As > 0.025 mg/L F

> 1.5 mg/L

Charcas Ahualulco Moctezuma

Guadalcázar Santa María del Río

Mexquitic de Carmona Villa de Arriaga

Salinas de Hidalgo Villa de Reyes

Santo Domingo Villa de Zaragoza

Vila de Ramos Villa Juárez

Villa de Guadalupe

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Tabla 2. Municipios del estado de San Luis Potosí con concentraciones por arriba del límite de arsénico recomendado por la OMS

F- > 1.5 mg/L y As > 0.010 mg/L

As > 0.010

mg/L F

> 1.5 mg/L

Charcas Ahualulco Moctezuma

Guadalcázar Cd. Fernández Villa de Reyes Mexquitic de Carmona Cerritos Villa Juárez

Salinas de Hidalgo Vanegas Santa María del Río Villa de Arista

Santo Domingo Vila de Ramos Villa de Arriaga Villa de Guadalupe

Villa de Zaragoza

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del estado por la presencia de estos elementos en agua y los efectos en salud ocasionados por los mismos. Como resultado, se implementó un programa para la instalación de plantas de ósmosis inversa en algunos de los municipios con altas concentraciones de fluoruros y/o arsénico.

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B.- MARCO TEÓRICO

Justificación

Dado que alrededor del mundo se han presentado serios problemas de salud a causa de la exposición a fluoruros y/o arsénico mediante el agua de bebida, es que deben tomarse acciones de remediación en la población afectada y de prevención para disminuir los efectos en futuras generaciones. En programas similares en otros estados no se ha logrado la respuesta esperada por parte de la población. Este proyecto representa una alternativa para el monitoreo de la exposición mediante biomarcadores urinarios.

Parte de los objetivos es aportar sugerencias y observaciones sobre los biomarcadores de exposición a evaluar. A largo plazo se busca sugerir un biomarcador adecuado para implementarse en programas de monitoreo ambiental en nuestro país y que al mismo tiempo que nos muestre la exposición real y que resulte de bajo impacto en el entorno natural y económico.

OBJETIVO GENERAL

Utilizar biomarcadores de exposición ambiental para evaluar programas de vigilancia ambiental. El proyecto se desarrolla inmerso dentro de un grupo multidisciplinario que ayude a la integración de las distintas áreas involucradas, a fin de lograr un trabajo más eficiente y la concientización de la salud en los habitantes.

Objetivos específicos

 Determinar la exposición a arsénico y fluoruro en la población antes del consumo de agua purificada y seis meses después.

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 Comparar mediante biomarcadores de exposición la diferencia de escenarios en dos comunidades del estado de San Luis Potosí.

 Documentar la utilización de biomarcadores adecuados en nuestro país para contaminantes de excreción urinaria.

META

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C.- DISEÑO EXPERIMENTAL

MATERIAL Y MÉTODOS

Este estudio se insertó dentro de un plan de trabajo a largo plazo que incluye la evaluación de la aprobación por parte de la comunidad hacia las plantas purificadoras, un programa de comunicación de riesgos con la finalidad de generar un programa de sugerencias y mejoras para las plantas purificadoras. Además se evaluaron efectos a la salud como son la fluorosis dental por exposición a fluoruro y alteraciones de la expresión génica por la exposición a ambos contaminantes y la determinación de la exposición a fluoruro y/o arsénico por medio de biomarcadores urinarios a fin de evaluar si el proyecto ha tenido éxito, que corresponde al tema central de esta tesis.

DEFINICIÓN DEL SITIO DE MUESTREO

El Fuerte, Santa María del Río.

Se trabajó con la comunidad de El Fuerte, en Santa María del Río debido a que fue la primera comunidad en instalar y poner en funcionamiento la planta purificadora. El municipio de Santa María del Río representa el 2.8 % de la superficie del estado de San Luis Potosí, El Fuerte cuenta con 1631 habitantes y ocupa el tercer lugar de importancia dentro del municipio (INEGI, 2000 y 2006).

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encuentra a 46 km de San Luis Potosí por la carretera 57 rumbo al sur, en la Figura 1 se muestra resaltado en rojo, (INEGI, 2009).

Figura 1. Mapa de localización del municipio de Santa María del Río

Fisiografía:mesa del centro, en la subprovincia de cierras y llanuras del norte de Guanajuato, el

sistema de topoformas predominante es de sierra con mesetas y lomerío con llanuras.

Superficie: el municipio comprende el 2.8 % de la superficie estatal total de 60 983 km2 (INEGI,

2000).

Clima: Seco semicálido (BSh) (Rzedowski, 1978), se registró una temperatura media anual (1963 a

2000) de 18,7°C. Promedio de precipitación media anual (1963 a 1999) de 383,1 mm.

Vegetación natural: Bosque mixto, selva alta perennifolia, selva baja caducifolia y pastizal.

Cuenca Hidrológica: En el año de 1996 la CONAGUA, propuso una división del país en 13 Regiones

Administrativas, para efectos de contar con una mejor planeación hidráulica. De acuerdo a esta

división aún vigente, el estado de San Luis Potosí, se ubica dentro de varias cuencas hidrológicas,

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dentro de región hidrológica #26 “Pánuco”, específicamente en la cuenca del Río Tamuín (CEA, 2008).

Índice de marginación: alto, (CONAPO 2000).

Salitral de Carrera, Villa de Ramos.

La otra localidad donde se realizó la investigación, fue en Salitral de Carrera, en el municipio de Villa de Ramos, ya que se tienen registros de que es la localidad mayormente contaminada por As y F- en el estado (Bocanegra, 2006).

El censo de población 2005 reporta un número de 3671 habitantes (INEGI, 2006).

Ubicación geográfica: se localiza al oeste, colinda al norte con Santo Domingo, Villa de Ramos se localiza al noroeste del Estado de San Luis Potosí, en la Figura 2 se muestra el municipio marcado en rojo, (INEGI, 2009).

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Fisiografía: se ubica en la provincia fisiográfica de la Mesa del Centro, en la subprovincia de Llanos y Sierras Potosino-Zacatecanos.

Superficie: comprende una superficie aproximada de 960 km². El acceso se realiza por la carretera federal No. 49 que comunica las ciudades de San Luis Potosí y Zacatecas, en el km 124 está un entronque que lleva al norte 23 km a la cabecera municipal de Villa de Ramos.

Clima: Semiseco templado (BS1kw) (Rzedowski, 1978), con temperatura media anual de 16 a 18°C (mapa de temperatura media anual, 1979-1999), precipitación anual de 300 a 400 mm (INEGI, 2009).

Cuenca Hidrológica: Villa de Ramos está localizado en la región VII Cuencas Centrales del Norte, dentro de región hidrológica #37 “El Salado”, específicamente en la cuenca Fresnillo-Yesca (CEA, 2008).

Índice de marginación: alto, (CONAPO 2000).

En ambas comunidades, inicialmente se realizó una plática informativa, explicando la finalidad del proyecto, se planteó la duración de los muestreos. A los padres de familia que estuvieron de acuerdo, se les entregó una copia de la hoja de consentimiento informado (Anexo 1). Se les realizó una encuesta para poder dilucidar aspectos socioeconómicos, hábitos alimenticios, enfermedades, tipo de agua de consumo, entre otros datos relevantes (Anexo 2). También se entregaron a todos los participantes los recipientes y las instrucciones para la toma de muestras de orina (Anexo 3).

BIOMARCADOR DE EXPOSICIÓN

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muestra de orina espontánea o puntual suele ser utilizada en diversos estudios, sin embargo, al trabajar con muestras espontáneas, una de las desventajas ocurre en la variación por efecto de dilución dependiendo del estado de hidratación de los participantes, la ingesta de líquidos, actividad física y temperatura, entre otras. Para poder equiparar con otros parámetro excretados por la misma vía urinaria, es esencial considerar dicha variación, uno de las formas más comunes de ajustarla, es asociarla a otro parámetro de igual excreción como la creatinina (Vahter et al., 2008). Si la variación es ajustada o corregida, las muestras espontáneas de orina pueden reflejar la exposición de un individuo.

Para estimar la variación de la excreción de creatinina urinaria, se realizó la comparación con otro método de ajuste por gravedad específica, si bien ambas correcciones se ven afectadas por distintos factores, la excreción de creatrinina urinaria es proporcional al peso del individuo y es suceptible de efectos de dilución por bebidas y alimentos ingeridos (Barber y Wallis, 1986), masa muscular, talla, edad y género e incluso el tipo de alimentación, mientras que la gravedad específica urinaria no depende de factores tan dinámicos, solo en casos extremos donde la filtración glomerular se ve afectada considerablemente, como en el caso de insuficiencia renal (Lindberg et al., 2008 y Nermell et al., 2008).

CRITERIOS DE INCLUSIÓN

Se seleccionó a la población que cumpliera con los siguientes criterios:  Cursar grado escolar de jardín de niños o primaria.

 Residencia en las comunidades de estudio mayor a tres años.

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 Consumo y/o preparación de alimentos con agua de grifo.  Sanos, sin consumo de medicamentos.

TOMA DE MUESTRAS

El muestreo consistió en dos fases: una previa al consumo del agua de la planta purificadora y otra posterior al consumo de la misma. Cada etapa del muestreo consiste en tres muestras espontáneas del mismo individuo, a fin de que el dato obtenido sea más representativo, debido a que la concentración de fluoruro depende de la exposición del día anterior (durante tres semanas, al inicio de la misma se colectó la primera orina de la mañana, en un recipiente de polipropileno, estéril y con tapa). Una vez colectadas las muestras se tomaron cuatro fracciones de la misma para realizar los estudios de:

1) Examen general de orina

Se vació una cantidad de aproximadamente 3 mL de orina, en un tubo de polipropileno, para realizar el examen general de orina con las tiras Orbi-Test Combi 11, que determinan diez parámetros: glucosa, bilirrubinas, cetonas, gravedad específica, sangre, pH, proteínas, urobilinógeno, nitritos y leucocitos. Este estudio ayudó a establecer el criterio de “sujeto sano” para participar en el estudio.

2) Gravedad específica y determinación de creatinina urinaria

En otro tubo se depositaron aproximadamente 2 mL de orina, de ahí un pequeño volumen fue utilizado para la medición de gravedad especifica en el refractómetro. El restante, se envió al Laboratorio de Química Renal de la Facultad de Medicina, de la UASLP donde se cuantificó la creatinina urinaria por el método de Jaffe (Heilier et al., 2005).

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Diez mL de orina se depositaron en un tubo de polipropileno, el procedimiento específico se describe más adelante.

4) Determinación de arsénico

Se realizó separando diez mL de orina en tubos previamente lavados con ácido, fue centrifugado un volumen de siete mL durante 10 min a 3000 rpm; el protocolo se estableció mediante una modificación realizada a la metodología propuesta por Ruiz-Navarro et al. en 1998.

DETERMINACIÓN DE FLUORUROS

El método utilizado fue el potenciométrico con electrodo ión-selectivo de acuerdo al protocolo 4500-F- A del Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, con una modificación a microescala realizada por Guevara-Ruiz y Ortiz-Pérez en el 2009.

Lavado de material

Los materiales de polipropileno o vidrio fueron desinfectados con cloro en agua purificada, lavados con extrán y enjuagados al menos en tres ocasiones con agua desionizada, dejados secar a temperatura ambiente, para finalmente ser almacenados y protegidos del polvo.

Procesamiento de las muestras

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26

forma libre como ión fluoruro (F-). Las muestras se mantuvieron en refrigeración a 4 °C hasta el momento del análisis (tiempo no mayor a dos semanas).

Cuantificación de fluoruros

Para dar inicio con el análisis de las muestras, es necesario equilibrar el electrodo Orion ionplus Fluoride Electrode 94-09 Thermo y el potenciómetro Beckman Coulter 511291-AA 390 pH/Temp/mV/ISE Meter, es decir que la variación de mV sea mínima, también se evalúa el funcionamiento adecuado del electrodo, de acuerdo a los parámetros establecidos por el fabricante como es la pendiente, definida como el cambio en los milivolts relativos observado cuando la concentración se incrementa en un orden de 10 veces.

La solución de ajuste total de la fuerza iónica (TISAB, por sus siglas en inglés) que se adiciona a la muestra de orina, actúa como buffer además de ajustar la fuerza iónica de la solución y de liberar al fluoruro de las interferencias como pueden ser los iones carbonatos, fosfatos, cloruros, sulfatos, bicarbonatos, etc. y mantenerlo de forma libre (Standard Methods, Fluoride Electrode Instruction Manual). Al momento del análisis, se adicionan 500 µL de TISAB en un tubo de polipropileno y se mezclan con 500 µL de la muestra de orina, agitándose en el vortex (Maxi-Mix I Type 16700 mixer Barnstead International/Thermolyne M16715), de esa mezcla se tomaron 40 µL que son depositados sobre un cuadro de PARAFILM® de 2 cm de lado y se colocan en el electrodo ión especifico (Guevara-Ruiz y Ortiz-Pérez, 2009).

Cálculo de la concentración de fluoruros

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la cual se interpolan los mVR y se obtiene el logaritmo natural de la concentración de las muestras. Para conocer los mg F-/L basta con obtener el antilogaritmo natural.

Control de calidad

Se utilizó un protocolo de validación, que es una de las medidas universales, que son reconocidas como necesarias de sistema de aseguramiento de la calidad en química analítica (IUPAC, 2002).

Desde el inicio deben ser establecidos los criterios del protocolo de validación, generalmente la lista típica es encabezada por: exactitud que expresa la cercanía entre el valor que es aceptado como verdadero; precisión que expresa la cercanía de coincidencia (grado de dispersión) entre una serie de mediciones de una misma muestra homogénea bajo condiciones establecidas; límite de detección es la cantidad más pequeña de analito en una muestra que puede ser detectada con un nivel de confianza determinado; límite de cuantificación corresponde a la cantidad más pequeña del analito en una muestra que puede ser cuantitativamente determinada con exactitud y precisión aceptables; linealidad es la habilidad del procedimiento analítico de obtener resultados de prueba que sean directamente proporcionales a la concentración de analito en la muestra, dentro de un intervalo concentración.

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Tabla 3. Estándares certificados para el control de calidad del método potenciométrico con electrodo ión selectivo

Estándar Concentración

certificada (mg/L)

ClinChek® -Urine Control Level I 4.1 ± 0.4

ERM®- CA016a 1.5 ± 0.1

High Purity Standards IC-FF 100 ± 0.5

DETERMINACIÓN DE ARSÉNICO

La determinación de arsénico se realizó mediante el método de fluorescencia atómica por generación de hidruros, de acuerdo con el método 3114 B del Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Con anterioridad diversos estudios han demostrado que este método ofrece mayor sensibilidad y selectividad en comparación a la absorción atómica (Heilier et al., 2005).

Lavado de material

El material fue lavado con extrán, enjuagado con agua purificada y en seguida se mantuvo en una solución de ácido nítrico (HNO3) al 10%, durante 24 horas, luego fue enjuagado

perfectamente con agua desionizada al menos 3 veces.

Procesamiento de las muestras

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29

calibración, como se indica en la Tabla 4, todos los tubos se ajustan a un volumen de 1.5 mL con orina blanco.

Tabla 4. Volúmenes de los reactivos para preparar la curva de calibración

No.

Concentración final ppb As

mL orina blanco

μL Stock 1 ppm As

Vol. Final (mL)

Bco - 1.5 0 1.5

1 1 1.482 18 1.5

2 1.5 1.473 27 1.5

3 3 1.446 54 1.5

4 5 1.410 90 1.5

5 10 1.320 180 1.5

6 20 1.140 360 1.5

7 30 0.960 540 1.5

NOTA: 1 ppm = 1 mg/L = 1000 ppb = 1000 μg/L

Proceso de digestión

Se empleó el método de digestión ácida, de acuerdo a una modificación realizada en nuestro laboratorio a la técnica de Ruiz-Navarro (1998). La digestión húmeda con ácido nítrico, se realiza a fin de asegurar la oxidación de la materia orgánica y disolución de las sales de arsénico resultantes así como para minimizar las interferencias (Cox, 1980). Se realizaron varias pruebas y ajustes para lograr la mejor eficiencia del método. El procedimiento final para las muestras de orina, estándares y blancos preparados (colocados en tubo de vidrio de 15 mL con tapón de baquelita), fue adicionar 1.5 mL de ácido nítrico (HNO3) concentrado, para realizar la digestión durante 1 hora a 80 ºC en

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30

cónicos de polipropileno de 50 mL de capacidad (CORNING®), con un volumen de 7 mL de ácido clorhídrico (HCl) al 1.5% (v/v), Se realizaron dos lavados a los tubos de vidrio, colocándose dentro de los tubos de polipropileno, el volumen final fue de 15 mL.

Cuantificación de arsénico total

El método requiere que todos los compuestos inorgánicos se encuentren como As(+3). Las especies orgánicas e inorgánicas presentes en la orina son inicialmente oxidadas a As(+5) debido a la digestión ácida con un agente oxidante; posteriormente el As(+5) es reducido a As(+3) por el ioduro de potasio (KI); de ahí la siguiente reacción ocurre casi instantáneamente en medio ácido, produciendo finalmente hidruros volátiles (Standard Methods, 1998). La reacción final ocurre en presencia del borohidruro de sodio (NaBH4)

que actúa como agente reductor, convirtiendo el As(+3) en una arsina As(-3) (Cox, 1980). Este hidruro contenido dentro del matraz de reacción, continuamente es purgado por gas de arrastre (argón) y acarreado hacia la celda de cuarzo calentada por una flama, en donde es atomizado As(0) luego un haz de luz de longitud de onda (λ) específica excita esos átomos que absorben energía y la liberan emitiendo energía luminosa de menor λ (fluorescencia) que es detectada y traducida a señal eléctrica. La respuesta se evalúa como altura o área que son proporcionales a la concentración del arsénico total presente en cada muestra (Manual de usuario PSA-Analytical, 2004).

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31

Tabla 5. Volúmenes de los reactivos usados en la preparación de la curva de calibración y las muestras de orina digeridas, para cuantificar arsénico total

Estándar µg/L de As HCL conc. (mL) KI en ac. ascórbico

(mL)

Bco - 7.5 0.5

1 1 7.5 0.5

2 1.5 7.5 0.5

3 3 7.5 0.5

4 5 7.5 0.5

5 10 7.5 0.5

6 20 7.5 0.5

7 30 7.5 0.5

muestras - 7.5 0.5

Nota: Para la preparación de la curva de calibración por estándar externo y el blanco, se utilizó como matriz orina blanco según la preparación en Tabla 4, el volumen de muestra colocado fue de 1.5 mL.

Cálculo de la concentración

Mediante el uso de curvas de calibración por estándar externo y el método de regresión lineal por mínimos cuadrados, se interpoló la lectura de las muestras, calculándose la concentración de cada una. Se tomó en cuenta el factor de dilución de la muestra de un volumen de 1.5 mL de cada muestra de orina a un volumen final al momento de analizarse que fue de 18 mL.

Control de calidad

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manera a las muestras. La concentración de éstos, se determinó en base a la interpolación en una curva de calibración, para el cálculo de la exactitud.

Tabla 6. Estándares certificados utilizados para el control de calidad

Estándar Concentración

certificada (µg/L)

ClinChek® -Urine Control Level I 41 ± 10

SRM 2670a 220 ± 10

High Purity Standards 10003-1 1000 ± 3

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Se evaluó la distribución de los datos mediante el análisis de Shapiro Wilk y el de la homogeneidad de las varianzas de Levene. Los datos no ajustaron a la normalidad por lo que se trabajaron las pruebas no paramétricas de U de Mann-Whitney para determinar diferencias entre las medianas. Utilizando los paquetes estadísticos: GraphPad Prism Version 4.03 y STATISTICA 6.0.

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D.- RESULTADOS

DESEMPEÑO ANALÍTICO DE LA DETERMINACIÓN DE FLUORUROS

El primer parámetro a evaluar es la linealidad, para su obtención se realizó una curva de calibración por triplicado durante seis días dentro del rango lineal de 0.1 a 5 mg/L, se obtuvo un valor promedio de coeficiente de correlación de 0.9995.

La Figura 3 muestra una de las gráficas semilogarítmicas resultantes para la determinación de fluoruros. Aunque inicialmente la curva de calibración llegó hasta el estándar de 5 mg/L, se amplió posteriormente para cuantificar las muestras procedentes de Salitral de Carrera, Villa de Ramos.

y = -57.494x - 0.9879 R2 = 0.9992

-64 -44 -24 -4 16

-0.3 -0.1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1

Log conc. F

mV

Figura 3. Curva de calibración para fluoruros por el método potenciométrico con electrodo ión selectivo

La precisión usualmente es expresada como desviación estándar relativa (RDS) o coeficiente de variación (CV), para su evaluación se tomaron en cuenta dos parámetros, la

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34

repetibilidad para lo cual se realizaron 6 curvas de calibración de forma independiente, por triplicado en el mismo día, donde se obtuvieron valores de % RDS desde 0.8 hasta 3.3 y para el parámetro de reproducibilidad intralaboratorio se realizó una curva por triplicado durante seis días diferentes, donde se obtuvo un % RDS desde 0.6 hasta 3.1. En la Tabla 7 se observan los parámetros de precisión mencionados para la cuantificación de fluoruros.

Tabla 7. Parámetros de precisión de los materiales de referencia para la cuantificación de fluoruros

Conc. mg F-/L Repetibilidad % RSD

Reproducibilidad Intralaboratorio %

RSD

0.5 3.3 3.1

1 8.3 12.8

3 5.2 3.3

6 0.8 0.6

9 0.7 0.6

12 0.8 0.6

Valores aceptables * 6.3 a 11.3 8.4 a 15.1

*De acuerdo a los criterios de Horwitz, 1982.

La exactitud es un parámetro muy importante, indica la cercanía o concordancia con un valor aceptado como verdadero de un material de referencia certificado (ICH, 2005 y SSA, 1998) por lo tanto evalúa la veracidad de los resultados aquí presentados.

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acuerdo a las indicaciones del fabricante, para el estándar certificado de la European Reference Materials (ERM) consistió en un material de referencia en agua, ambos fueron cuantificados de la misma forma que los estándares de la curva de calibración, a fin de verificar que la metodología funcionara adecuadamente.

Tabla 8. Porcentaje de exactitud de los materiales de referencia, para la cuantificación de fluoruros

Estándar Concentración

certificada

Concentración

obtenida % exactitud

ClinChek® -Urine Control

Level I 3.7 – 4.5 3.88 94.6

ERM®-CA016a 1.4 – 1.6 1.53 102.1

DESEMPEÑO ANALÍTICO DE LA DETERMINACIÓN DE ARSÉNICO

Uno de los gráficos resultantes se muestra en la Figura 4, donde se observa un r= 0.9998 y el intervalo lineal de 1 a 30 µg/L de As.

Figura 4. Curva de calibración para arsénico y = 8.4786x + 12.209

R2 = 0.9998

0 100 200 300

0 10 20 30

ug/L As

A

lt

ura

de

pi

c

o

r = 0.9998

(47)

36

En la Tabla 9 se observan los parámetros de precisión obtenidos en la cuantificación de arsénico, la repetibilidad con un % RDS desde 7 a 13.86 y la reproducibilidad intralaboratorio con porcentajes de RDS de 9.36 a 18.48.

Los límites de determinación y cuantificación fueron: 1.5 y 4.8 ppb respectivamente (Miller y Miller, 2004).

Tabla 9. Precisión del método de espectrometría de fluorescencia atómica por generación de hidruros para la cuantificación de Arsénico total

Conc. µg/L As Repetibilidad % RSD

Reproducibilidad intralaboratorio

% RSD

1 13.86 18.48

3 8.22 10.95

5 7.95 10.61

10 8.40 8.18

20 6.85 8.17

30 7.02 9.36

Valores

aceptables * 13 a 22.6 18 a 30

*De acuerdo a los criterios de Horwitz, 1982.

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Tabla 10. Materiales de referencia para la cuantificación de arsénico

Estándar Concentración

certificada

Concentración

obtenida % Exactitud

ClinChek® -Urine

Control Level I IRIS 41 ± 10 µg/L 37.3 µg/L 91.1 SRM 2670ª NIST 220 ± 10 µg/L 216.2 µg/L 98.3

Evaluación de la exposición a fluoruro en la comunidad de El Fuerte, Santa María del Río

Se efectuó el análisis del agua procedente de la planta purificadora de EL Fuerte. Los muestreos fueron realizados durante las visitas continuas a la comunidad, abarcando desde el mes de febrero hasta septiembre del 2008 con un total de 15 muestras. Se realizó la cuantificación de fluoruros y arsénico al agua directamente del grifo, el agua ya purificada y la de rechazo del sistema de osmosis inversa. En la Tabla 11 se muestran los promedios de los resultados encontrados.

Tabla 11. Concentraciones de fluoruro en agua de la planta purificadora ubicada en El Fuerte, Santa María del Río

Muestra Concentración mg F-/L

Agua de grifo 3.1 ± 0.17 Agua purificada 0.83 ± 0.05 Agua de rechazo 9.2 ± 0.29

n=15, muestras colectadas de febrero a septiembre del 2008

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38

consumió agua con valores menores de fluoruro. La información se presenta en la Figura 5 mediante gráficos de puntos que demuestran el comportamiento de las 38 muestras analizadas durante el mes de febrero de 2008 y el promedio de los resultados obtenidos en las muestras del mes de septiembre (6.2 meses después). El muestreo inicial presentó una mediana de 3.56mg F-/L, un intervalo de confianza al 95% de 3.1 hasta 4.5 y un rango de 0.7 hasta 12, mientras que el segundo muestreo contó con una mediana de 3.44 mg F -/L, un intervalo de confianza al 95% de 3 a 4.2 y un rango de 1.4 a 9.7. El análisis no paramétrico para la comparación de las medianas se realizó con la prueba de U de Mann-Whitney, a un nivel de confianza del 95%, con un valor de P= 0.7991, el cual indica que no existe una diferencia estadísticamente significativa entre las concentraciones iníciales y las determinadas seis meses después.

n= 38, α=0.05 al 95 % de nivel de confianza,

estadístico U

Mann-Whitney P= 0.7991, no existe una diferencia

estadísticamente significativa entre las

medianas de ambos

muestreos.

Figura 5.Concentraciones de fluoruro urinario antes y seis meses después, en la comunidad de El Fuerte

(50)

39

propuestas en población sana en Japón, en individuos no expuestos a fluoruros, son de 0.2 a 1.6 ppm (Usuda et al., 2007); tomando en cuenta este parámetro, el 87.3% de los individuos en el presente estudio están expuestos a fluoruro mediante el agua de consumo en el muestreo inicial y el 85.5% en el muestreo posterior, en contraste con los Estados Unidos donde se sugiere que 4 mg F-/L de orina son indicativo de exposicion reciente (ATSDRa, 2007), esto significa que 29.1% y 30.9% en los muestreos inicial y posterior respectivamente, los niños presentan una exposición mayor. En la Tabla 12 se presenta la distribucion percentil de las muestras analizadas.

Tabla 12. Distribución de la población de El Fuerte, Santa María del Río

Muestreo % > de 1.6* mg F-/L

% > 4*** mg F-/L

% > de 8** mg F-/L de orina Inicial Posterior 87.3 85.5 29.1 30.9 1.8 1.8

De acuerdoa los criterios revisados * Usuda et al., 2007, ** INSHT, 2009, *** ATSDRa, 2007

Si bien existen algunos datos de dosis máximas recomendables dentro de distintos campos de aplicación, en cuanto a la regulación de la exposición ocupacional, existen datos reportados por el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) de los Estados Unidos y donde advierte como nivel máximo permisible sin efectos adversos (NOAEL) de 0.15 mg/kg/día (4.5 mg) de fluoruro (NIOSH 2005 y ATSDR 2008).

Dado que las cifras anteriores corresponden a adultos y que no existen datos reportados en la literatura para niños, se propone un límite permisible en orina, calculado basándonos en el valor de 1.5 mg F-/L de agua que es el valor máximo permisible en agua de consumo en México (SSA, 1999) y tomando en cuenta que:

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2. Alrededor del 90% de la ingesta de fluoruros es absorbido por vía gastrointestinal (WHO, 2000).

3. Del total del fluoruro ingerido, el 50% se distribuye en tejidos calcificados y el restante es eliminado vía renal (Whitford, 1994).

4. El 50 % de la ingesta diaria de fluoruros es aportado por el agua, mientras que el porcentaje restante procede de los alimentos preparados con esa agua (ATSDR, 2008; Whitford, 1994).

De esta manera, un niño que consume 1 L de agua con 1.5 mg F-/L que corresponde al 50 % de ingesta de fluoruro, está expuesto a 3 mg F-/día; como elimina por vía urinaria el 50 %, entonces el valor excretado será de 1.5 mg F-/L de orina. De aquí se obtiene un valor aproximado que relaciona la cantidad máxima permisible en agua con el valor que debería encontrarse en la orina, sin embargo, estos datos pueden variar de acuerdo al clima, estación, actividad física y alimentación de los infantes en cada país.

Tomando en cuenta ahora este límite establecido en 1.5 mg F-/L de orina, los porcentajes de niños expuestos que presentarán efectos observables, se incrementan a 87.3% y 90.9% en los muestreos inicial y posterior respectivamente.

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Tabla 13. Distribución del IMC de la población de El Fuerte, Santa María del Río

Muy bajo Bajo Normal Sobrepeso Obesidad

5 % 39 % 8 % 31 % 17 %

Comparación del ajuste por creatinina y por densidad específica

Para apreciar la validez del ajuste por dilución efectuado con la excreción de creatinina y por densidad específica sobre la concentración de fluoruro urinario, los resultados se presentan mediante gráficos de comparación donde cada punto representa una muestra única analizada por dos métodos distintos, en nuestro caso los del ajuste. Se realizó una gráfica de concordancia y un análisis de regresión, con el interés principal de identificar la influencia de cada corrección sobre el resultado final (Miller y Miller, 2000). El coeficiente de correlación indica la relación existente entre las dos variables pero no su concordancia, esto significa que los datos graficados pueden tener un incremento proporcional y mostrarán una asociación entre ellos, pero al ser valores no equivalentes uno con el otro no presentan concordancia. Si los métodos son equivalentes los datos obtenidos de una misma muestra deben ser muy similares y el valor de la pendiente sería muy cercano a uno (Altman y Bland, 1986).

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Figura 6. Gráfica de concordancia entre los métodos de ajuste de la concentración de fluoruro urinario, de niños en edad escolar de 5 a 12 años dela comunidad de El Fuerte,

Santa María del Río

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Figura 7. Fluorosis dental en la comunidad de El Fuerte, Santa María del Río

Cortesía Ponce Palomares M.

Evaluación de la exposición a fluoruro y arsénico en la comunidad de Salitral de Carrera, Villa de Ramos

Se inició en julio del 2008 con la solicitud ante la Secretaria de Educación Pública [SEP] de la autorización para la realización del proyecto, el cual se obtuvo hasta el mes de septiembre; en el mes de octubre se realizó una plática de información con los padres de familia y maestros para lograr despertar el interés de los participantes, que tuvo lugar en el Jardín de niños Francisco González Bocanegra y en la Primaria Cuauhtemoc. Se entregaron los recipientes para la colecta de muestras, las hojas de consentimiento informado, instrucciones y se llenaron algunas de las encuestas.

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