EFECTOS BIOLOGICOS DE LA CONTAMINACION DEL AIRE

Funcionamiento normal del cuerpo


Una vez más mencionamos la lista de los diversos sistemas vitales del cuerpo:

Los siguientes puntos sobre dichos sistemas se centran en los componentes y mecanismos que los contaminantes tóxicos del aire pueden afectar con mayor probabilidad.

Sistema osteomuscular

El sistema osteomuscular está constituido por todos los músculos (excepto el corazón), los huesos, los dientes y los cartílagos del cuerpo humano, junto con el tejido conjuntivo asociado (tendones y ligamentos). Las tres funciones principales de este sistema son las siguientes:

  • proporcionar la forma y el movimiento del cuerpo;
  • proteger ciertos órganos y tejidos blandos: el cráneo protege el cerebro, las vértebras (la espina dorsal) protegen la columna vertebral, mientras que las costillas y el esternón protegen el corazón y los pulmones.
  • producir glóbulos en la médula de ciertos huesos (véase la discusión posterior sobre el sistema cardiovascular y la sangre).
El sistema osteomuscular proporciona forma y movimiento al cuerpo, protege ciertos órganos y tejidos y ofrece un marco para la producción de glóbulos.

El hueso es el espacio donde se almacenan el plomo, el fluoruro y el estroncio. En realidad, 90% del plomo en el cuerpo se encuentra en el esqueleto, lo que no representa un problema importante, porque dicho elemento no es tóxico para el tejido óseo. En contraste, el fluoruro y el estroncio causan fluorosis esquelética y osteosarcoma.

Sistema respiratorio

Obviamente, el principal sistema afectado por los contaminantes tóxicos del aire es el sistema respiratorio, que puede resultar un blanco o un sistema diana en sí mismo, como en la neumoconiosis, el enfisema pulmonar, el cáncer de garganta y el cáncer de pulmón, o puede ser una puerta de ingreso para sustancias tóxicas que entran en contacto con la sangre y que luego esta transporta por todo el cuerpo.

En general, el sistema respiratorio humano está diseñado para suministrar al cuerpo los gases esenciales de la atmósfera circundante (principalmente oxígeno) y para expulsar los gases residuales (sobre todo dióxido de carbono). Este sistema de intercambio de gases lamentablemente no distingue entre los beneficiosos y los provenientes de sustancias tóxicas nocivas del aire, que ingresan en el cuerpo con la misma efectividad que el oxígeno vital.

El aparato respiratorio está diseñado para transportar e intercambiar gases entre la atmósfera y la sangre.

Las vías respiratorias se dividen tradicionalmente en superiores e inferiores. Las vías respiratorias superiores —constituidas por la región nasal, la faringe y la tráquea— sirven para calentar, humedecer y limpiar el aire y conducirlo hasta los pulmones. Los bronquios, bronquiolos y alvéolos constituyen las vías respiratorias inferiores o pulmones, donde el gas se intercambia con la sangre. La fuerza conductora o motor de la respiración es el diafragma, un músculo grande que abarca la cavidad abdominal en la base de los pulmones. En consecuencia, un tóxico que perjudique la acción muscular también puede tener efectos adversos en el aparato respiratorio.


El sistema respiratorio se divide tradicionalmente en superior e inferior.

Recordemos que el sistema respiratorio tiene numerosas formas de impedir que las sustancias tóxicas particuladas ingresen en el cuerpo. Sin embargo, no ocurre lo mismo con los tóxicos gaseosos, que una vez inhalados se absorberán hasta cierto punto. La única variable es el lugar donde ocurre la absorción. Un gas soluble en el agua tiene más probabilidades de ser absorbido en las vías respiratorias superiores. Tales gases pueden despejarse con el moco o pueden ingresar en el cuerpo a través del revestimiento epitelial del tracto respiratorio. Por otro lado, los gases menos solubles tienen más probabilidades de ser transportados al tracto respiratorio inferior y a los alvéolos, donde la absorción depende más de las presiones parciales de los gases que se encuentran en el aire que se ha respirado.

Los efectos tóxicos en el sistema respiratorio incluyen:

  • constricción de las vías respiratorias y edema (acumulación de líquido);
  • interferencia con el mecanismo mucociliar de evacuación;
  • destrucción de las células que revisten las vías respiratorias;
  • fibrosis: cambio en la composición de las células, y
  • cáncer.


  1. Identifique las tres funciones principales del sistema osteomuscular.
  2. ¿Cuál es la función principal del tracto respiratorio inferior?

El sistema nervioso (incluidos los sentidos)

El sistema nervioso humano cumple diversas funciones, como la percepción y transmisión de información sobre los medios externos e internos que provocan las diversas acciones y reacciones musculares, así como el monitoreo y control de diversos mecanismos y la descarga de sustancias químicas. Esta complicada red de comunicación depende de la interacción unificada de sus diversos componentes, que van desde las células nerviosas individuales o neuronas, pasando por los ganglios (centros de distribución de impulsos nerviosos), hasta la médula espinal y el cerebro. El sistema nervioso tiene dos divisiones principales: el sistema nervioso periférico (SNP), que proporciona conductos neuronales, sensoriales y motrices, y el sistema nervioso central (SNC), conformado principalmente por la médula espinal y el cerebro, que procesa información sensorial, genera los procesos de pensamiento, monitorea y controla las funciones corporales. Durante la operación normal del sistema, las terminaciones nerviosas sensoriales reciben y transmiten la información al sistema nervioso central, que almacena la información o transmite una respuesta mediante las neuronas efectoras apropiadas, o ambas cosas.

El sistema nervioso es, dicho de manera sencilla, una compleja red de comunicación similar a un sistema telefónico.


El funcionamiento efectivo del sistema nervioso depende del balance apropiado de ciertos compuestos químicos.

Las neuronas sensoriales, ubicadas por todo el cuerpo, se especializan en ciertas sensaciones (dolor, calor, presión). La retina de los ojos, en realidad, no es más que un conglomerado de terminaciones nerviosas, altamente especializadas, sensibles a la luz, que forman parte de la red sensorial.

Las neuronas efectoras llevan los impulsos del sistema nervioso central a los músculos y glándulas para estimular la acción apropiada, ya sea un movimiento o una secreción química, en respuesta a determinado estímulo sensorial. La vaina de mielina es un componente importante de muchas neuronas. Constituye una especie de aislamiento que rodea la parte exterior de las fibras nerviosas, mantiene el funcionamiento adecuado del sistema nervioso y previene cortocircuitos.

Un factor fundamental para el funcionamiento normal del sistema nervioso es el balance químico adecuado tanto dentro de las neuronas (en el interior y exterior de las membranas de las células nerviosas) como entre ellas (en las brechas o sinapsis que existen entre las células). La relación adecuada entre los iones (compuestos químicos cargados eléctricamente) y las células nerviosas proporciona la base para que los impulsos eléctricos se transmitan a las neuronas.

Entre los efectos tóxicos producidos en el sistema nervioso están los siguientes:

  • anoxia (falta de oxígeno);
  • desajuste iónico, e
  • interferencia con los neurotransmisores químicos o sus receptores.

Sistema digestivo

El sistema digestivo básicamente consta de una serie de tubos unidos por los extremos, que se extiende desde la boca hasta el intestino grueso, con diversas estructuras accesorias, glándulas, músculos y órganos. Un término comúnmente usado para referirse al sistema digestivo es tracto gastrointestinal. Sus dos funciones principales —relacionadas entre sí— son:

  1. mantener el movimiento del material ingerido a lo largo del tubo digestivo y
  2. desintegrar el material ingerido en sustancias básicas que las células del cuerpo puedan absorber y usar.

A continuación se identifican los órganos principales que intervienen en esos procesos:

  • boca y dientes;
  • glándulas salivales;
  • esófago;
  • estómago;
  • hígado;
  • vejiga y conductos de la vesícula biliar;
  • páncreas;
  • intestino delgado, e
  • intestino grueso.
El sistema digestivo involucra diversas partes del cuerpo que van desde la boca hasta el intestino grueso.

Como procesador principal de los materiales extraños que ingresan en el cuerpo, el sistema digestivo está expuesto continuamente a sustancias tóxicas. El cáncer, debido a la naturaleza penetrante de la enfermedad, puede perjudicar el sistema digestivo en casi cualquier punto (boca, garganta, estómago, páncreas). Posteriormente, en esta lección, usted aprenderá más sobre el cáncer y sus agentes causales. Por el momento, nos concentraremos en el órgano digestivo que tiene mayores probabilidades de sufrir consecuencias adversas por la exposición a contaminantes tóxicos del aire, el hígado.

En realidad, el hígado cumple muchas funciones cruciales. Una de sus funciones digestivas es ayudar a desintegrar gotas grandes de grasa en gotitas pequeñas y más digeribles. La bilis realiza esta desintegración en el intestino delgado.

La bilis es una sustancia amarillo-verdosa secretada por el hígado y almacenada en la vesícula biliar. Ciertos componentes de la bilis también sirven para activar las enzimas que ayudan a digerir las grasas y que son secretadas por el páncreas en el intestino delgado.

El hígado también es un componente importante para el metabolismo o la biotransformación. Tiene la función de alterar químicamente los nutrientes, las hormonas, los componentes sanguíneos desechados y otras sustancias extrañas, para fines de nutrición, almacenamiento, desintoxicación y excreción. No es necesario tratar en detalle los complejos mecanismos involucrados en estos procesos para apreciar la importancia del hígado. Dado que este órgano es tan multifacético, cualquier tóxico que lo dañe puede tener efectos de gran alcance.

Otro punto importante relacionado con el hígado es el hecho de que el metabolismo no siempre da como resultado la desintoxicación. El hígado también puede alterar químicamente sustancias inocuas y convertirlas en tóxicos. Entre los efectos tóxicos vinculados con el hígado están los siguientes:

  • acumulación de grasas (“hígado graso”);
  • ictericia (acumulación de bilirrubina en la sangre);
  • muerte celular (necrosis);
  • cirrosis (acumulación de tejido hepático dañado), y
  • cáncer.


Cuando el hígado metaboliza o altera una sustancia, el resultado no siempre es positivo.


  1. Explique brevemente la importancia del balance químico adecuado en el funcionamiento de un sistema nervioso saludable.
  2. Explique cómo ayuda el hígado para la digestión de grasas en el intestino delgado

El sistema cardiovascular y la sangre

El sistema cardiovascular usa la sangre para transportar tanto nutrientes a las células del cuerpo como los residuos del metabolismo fuera de las células. El corazón es una masa muscular del tamaño de un puño, con cámaras, válvulas y fibras nerviosas. Cualquier sustancia que dañe los músculos o el sistema nervioso tiene el potencial de alterar el funcionamiento adecuado del corazón. Asimismo, las sustancias que causan constricción (contracción) o dilatación (ensanche) de los vasos sanguíneos pueden afectar la función circulatoria.

La sangre tiene numerosos componentes y cada uno de ellos es decisivo de una manera particular para la vida. Los glóbulos rojos participan en el transporte de gases en el torrente sanguíneo; principalmente llevan el oxígeno a las células y remueven el dióxido de carbono de estas. Las plaquetas ayudan a mediar en la coagulación de la sangre, un mecanismo que debe mantenerse minuciosamente afinado puesto que la sangre que coagula con mucha facilidad es tan peligrosa como aquella que no lo hace. Los leucocitos ayudan a obstaculizar las infecciones y las enfermedades. La mayor parte de estos diferentes tipos de células, salvo algunos leucocitos, se producen en la médula de ciertos huesos (los huesos largos de la pierna, los huesos de la cadera). Obviamente, cualquier sustancia tóxica para la médula ósea, como el benceno, puede causar efectos graves y generalizados.

Los tres principales componentes de la sangre son los glóbulos rojos, los leucocitos y las plaquetas.

Entre los efectos tóxicos en el sistema cardiovascular y en la sangre se incluyen los siguientes:

  • cáncer de médula ósea;
  • arterioesclerosis (aparentemente, tiene un componente ambiental), y
  • anemia (reducción significativa de glóbulos rojos).

Sistema reproductor

Tanto el sistema reproductor femenino como el masculino poseen estructuras que crean y almacenan células sexuales (gametos) y ambos tienen mecanismos y conductos diseñados para conseguir que estos gametos lleguen a un punto en el que puedan unirse. Sin embargo, los dos sistemas divergen después de la fecundación. Solo el sistema femenino es capaz de alojar al embrión y al feto, nutrirlo y alumbrarlo.

Los contaminantes tóxicos del aire pueden interferir con el proceso reproductor en diversos puntos. El dibromocloropropano y otros insecticidas pueden truncarlo en su origen; por ejemplo, al bloquear la formación de esperma. Asimismo, la radiación y algunos hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH, por sus siglas en inglés: polyciclic aromatic hydrocarbons) pueden interferir en la misma etapa en el sistema femenino al detener el desarrollo de gametos o causar esterilidad permanente. Los efectos tóxicos en el sistema reproductor incluyen los siguientes:

  • disminución del índice de fertilidad (femenina o masculina);
  • incapacidad del embrión o feto para sobrevivir;
  • teratogénesis o alteración en la descendencia (mayores detalles en la siguiente sección), y
  • cáncer (por ejemplo, a los ovarios o a la próstata).


Un embrión o feto en etapa de crecimiento constituye otro posible receptor final de la toxicidad en el sistema reproductor.

Sistema endocrino

Además del sistema nervioso, otro sistema que ayuda a integrar las actividades corporales y a mantener la constancia del ambiente interno en el ser humano es el sistema endocrino. Si comparamos el sistema nervioso con una intrincada red telefónica, de comunicación casi instantánea, el sistema endocrino corresponde al sistema postal, por ser un poco más lento. Este sistema está compuesto de diversas glándulas que, en todo el cuerpo, secretan sustancias químicas llamadas hormonas.

Las hormonas son, sencillamente, mensajeros químicos que provocan respuestas particulares en sus blancos. En general, el aparato circulatorio “lleva el correo” al sistema endocrino y entrega las hormonas a sus puntos de acción. El cuadro 2-1 resume los componentes primarios del sistema endocrino del cuerpo humano.

Cuadro 2-1. Componentes primarios del sistema endocrino

Glándula(s) Ubicación Hormona(s) Efectos
Pituitaria Debajo del cerebro Diversas Influye en el metabolismo celular en ciertas partes del cuerpo.
Ejerce control sobre otras glándulas endocrinas.
Tiroides En el cuello, alrededor de la laringe. Diversas Controla el metabolismo y el desarrollo celular.
Controla los suministros de energía corporal.
Paratiroides (2) Cerca de la tiroides. Parathormonas Controla los niveles de calcio y de iones fosfóricos en la sangre, decisivos para el funcionamiento apropiado de los nervios y músculos.
Suprarrenal (2) Una sobre cada riñón Esteroides Mantiene el equilibrio adecuado de agua y sal en la sangre.
Epinefrina y norepinefrina Prepara el cuerpo para la dinámica de "lucha o huida".
Islotes de Langerhans Dispersos en todo el páncreas Glucagón e insulina Controla el metabolismo de los carbohidratos.
Gónadas (ovarios en la mujer y testículos en el hombre) Abdomen inferior Diversas Controla el desarrollo de las características sexuales secundarias.

El cáncer es la principal amenaza para el funcionamiento adecuado del sistema endocrino y, como es conocido, puede tener efectos de gran alcance.

  1. Identifique tres componentes sanguíneos diferentes y describa la función de cada uno.
  2. Mencione tres efectos tóxicos en el sistema reproductor humano.
  3. Describa brevemente cómo funciona el sistema endocrino.

Sistema excretor

El cuerpo tiene muchas maneras de librarse de los materiales no deseados. Prácticamente cualquier sustancia que sale del cuerpo es un portador potencial de tóxicos: la orina, las heces, el aire espirado, la transpiración, las lágrimas e incluso la leche. Ya hemos tratado acerca de algunas de estas sustancias al hablar de los sistemas corporales. La presente sección se centra en la orina y los riñones, que remueven esos residuos que pueden volverse solubles en el agua.

Los riñones son filtros complejos y elaborados que tamizan el suministro de sangre al cuerpo, remueven los residuos y retienen los materiales esenciales, como los nutrientes y el agua. En consecuencia, los riñones controlan la composición tanto de la orina como de la sangre. Para que los riñones sean efectivos, el flujo sanguíneo debe ser constante y el aparato que funciona como filtro debe mantenerse despejado y activo. Las sustancias que interfieren con el flujo uniforme de la sangre y la orina o que alteran la filtración o los mecanismos de resorción se denominan sustancias tóxicas renales. El cadmio, el mercurio, el tetracloruro de carbono y el cloroformo son algunos de los más comunes.

Como principales filtros sanguíneos del cuerpo, los riñones no solo determinan qué abandona el cuerpo sino también qué permanece en él.

La orina producida por los riñones se transporta, a través de tubos llamados uréteres, a la vejiga, el depósito del sistema excretor. Aquí se almacena hasta que se excrete del cuerpo a través de otro tubo, la uretra.

Muy similares al hígado, los riñones se encuentran en extrema desventaja cuando se exponen a contaminantes ambientales. No solo son blanco de algunos tóxicos sino que también deben procesar la sangre, lo cual prácticamente garantiza que cualquier compuesto químico que el cuerpo haya absorbido entre en contacto con ellos.

Entre los efectos tóxicos en el sistema excretor están los siguientes:

  • Disminución en la tasa de filtración.
  • Obstrucción del flujo de orina.
  • Deterioro de los túbulos renales (con filtración posterior).
  • Cáncer.

Sistema inmunológico

El sistema inmunológico es una red de diversos tipos de células esparcidas por todo el cuerpo. Sus tres funciones principales son las siguientes:

  • eliminación de agentes infecciosos que invaden el cuerpo;
  • vigilancia contra neoplasmas que puedan surgir (cáncer);
  • rechazo de los injertos tisulares extraños.

La capacidad de distinguir entre células normales del cuerpo y agentes invasores es decisiva para el cumplimiento de esas funciones. Cuando se pierde la capacidad de hacer dicha distinción, el sistema inmunológico puede atacar partes del propio cuerpo, condición que se conoce como autoinmunidad. La neutralización del sistema inmunológico, ya sea intencional (durante un transplante quirúrgico) o no intencional (por los tóxicos ambientales), a menudo abre la puerta al desarrollo de infecciones y cáncer.

Cuando el sistema inmunológico se neutraliza, el cuerpo pierde parte importante de su sistema de defensa.

Entre los efectos tóxicos del sistema inmunológico están los siguientes:

  • inmunosupresión;
  • proliferación incontrolada de células inmunológicas (leucemia);
  • alteración de los mecanismos de defensa, y
  • alergia (hipersensibilidad) o autoinmunidad.

El asma es uno de los tipos principales de hipersensibilidad. En los Estados Unidos, afecta de 3 a 5 por ciento de la población. Tanto trabajadores industriales como consumidores están expuestos a muchos materiales capaces de inducir el asma. Entre los tóxicos transportados por el aire, las sustancias que comúnmente causan el asma incluyen el formaldehído, los plaguicidas, las resinas (por ejemplo, el diisocianato de tolueno), el níquel, el cromo, el mercurio y el berilio.

Se ha demostrado que algunos compuestos de metales pesados producen autoinmunidad. Las investigaciones actuales se centran en determinar el mecanismo que subyace a este fenómeno.