Examen Final Ecotox Ultimo.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA BOLIVIANA “SAN PABLO” UNIDAD ACADÉMICA REGIONAL COCHABAMBA Departamento de Ingeniería y Ciencias Exactas Carrera de Ingeniería Ambiental

Contaminación del medio ambiente por el Diclofenaco y los riesgos que presenta Examen Final de Ecotoxicología

Cochabamba- Bolivia Junio de 2017

Índice 1. 2. 3. 4.

Introducción Usos del Diclofenaco Origen y Destino en el medio ambiente Farmacocinética 4.1. Absorción 4.2. Distribución 4.3. Metabolismo 4.4. Eliminación 5. Destino en el medio ambiente 5.1. Movilidad 5.1.1. Solubilidad 5.1.2. Suelo 5.1.3. Agua 5.2. Efectos en los organismos 5.2.1. Bioconcentración 5.2.2. Biodisponibilidad y Bioacumulación 5.2.3. Toxicidad 5.3. Degradación 6. Conclusión 7. Bibliografía

1. Introducción

Un gran número de productos farmacéuticos han sido hallados en el medio acuático. Muchos productos farmacéuticos no se degradan totalmente incluso después de ser tratadas en las plantas de tratamiento por lo que su presencia fue frecuentemente reportada en efluentes de aguas residuales, aguas superficiales y subterráneas e incluso en agua potable. Uno de estos productos farmacéuticos es el diclofenaco el cual es persistente en el medio ambiente. (Mehinto, 2009). El Diclofenaco es una droga antiinflamatoria no esteroide (NSAID) usada con propósitos médicos. Su función es reducir las sustancias en el cuerpo que causan dolor e inflamación (ashp, 2017). Es prevalente en todo el mundo, reconocido como el analgésico más popular. Este no requiere de receta previa para su compra y consumo, lo que aumenta las probabilidades de consumo y su presencia en el medio ambiente. Recientemente, el diclofenaco ha llamado mucho más la atención debido a sus potenciales efectos nocivos en muchos organismos con concentración significativa (Lonappan, 2016). 2. Usos del Diclofenaco El diclofenaco es un fármaco antiinflamatorio no esteroideo (NSAID). Este medicamento actúa reduciendo las sustancias en el cuerpo que causan dolor e inflamación. Se utiliza para tratar el dolor leve a moderado, o los signos y síntomas de la osteoartritis o la artritis reumatoide. Según las marcas, su concentración y liberación en el cuerpo difiere. Por ejemplo, la marca Cataflam también se usa para tratar los calambres menstruales. La marca Cambia se usa para tratar migrañas (ashp, 2017). El uso de este medicamente por un periodo prolongado puede causar efectos adversos. Aumenta los riegos de sufrir un ataque cardiaco. Puede causar úlceras, sangrado o agujeros en el estómago o los intestinos. Estos eventos pueden ocurrir sin síntomas de advertencia, desarrollarse durante el tratamiento e incluso causar la muerte. Es riesgo es mayor en adultos mayores, pacientes que no tengan buena salud o que beban alcohol conjuntamente con diclofenaco. 3. Origen y Destino en el medio ambiente La principal fuente del diclofenaco es la industria farmacéutica, destinado para el uso medicinal humano y también para propósitos veterinarios. De esta manera el diclofenaco termina en las plantas de tratamiento o en vertederos como diclofenaco o sus metabolitos eliminados por excreción. Un menor porcentaje de residuos pueden proceder directamente de los desechos de la industria. El tratamiento convencional en las plantas de tratamiento es inefectivo, por lo que el diclofenaco termina de esta manera en las aguas superficiales y por percolación puede llegar a aguas subterráneas y potables. La remoción por las plantas de tratamiento depende de los métodos de tratamiento. Se ha relacionado los sistemas de tratamiento con los países en desarrollo, ya que los países en desarrollo tienden a tener métodos menos eficaces por lo que la concentración que llega al medio ambiente será un porcentaje bastante alto de la concentración inicial. Las plantas de tratamiento convencionales en otros países tuvieron un rango eficiencia entre 30 y 70 %. Se encontraron métodos bastante efectivos, uno de los más relevante logro una remoción del 93% mediante adsorción y carbón activado seguido por ozonización, sin embargo no se logró remover completamente el contaminante. Además que estos métodos de remoción aún tiene fallas, ya que los procesos pueden tener subproductos tóxicos (Lonappan, 2016). 4. Farmacocinética 4.1. Absorción

El diclofenaco se absorbe rápidamente cuando se administra en forma de solución oral, supositorio rectal o inyección intramuscular. Por vía oral y rectal sufre metabolismo de primer paso hepático por lo que la biodisponibilidad es del 50-60%. En la administración rectal se alcanzan las concentraciones plasmáticas máximas al cabo de 1 h, y la concentración máxima es aproximadamente dos tercios de la alcanzada tras administración oral, siendo la velocidad de absorción menor que con la administración oral (F.A, 2015). Las concentraciones plasmáticas máximas medias son alcanzadas alrededor de los 20 minutos luego de haber sido administrada una inyección intramuscular. Las concentraciones plasmáticas son proporcionales a las dosis. Las perfusiones muy rápidas producen concentraciones plasmáticas muy elevadas mientras que con perfusiones más lentas las concentraciones alcanzan en 3-4 hs un estado estacionario donde las concentraciones son proporcionales a la velocidad de perfusión. El perfil farmacocinético no es modificado con administración repetida, no existiendo acumulación cuando los intervalos posológicos son respetados (Carrizo, 2010). 4.2. Distribución En su distribución, se destaca el alto porcentaje de unión con las proteínas plasmáticas o séricas (99,7%), sobre todo con la albúmina (99,4%). El diclofenaco penetra en el líquido sinovial, y las concentraciones máximas son alcanzadas en 2 a 4 hs luego de la obtención de las concentraciones máximas plasmáticas. La vida media aparente de eliminación del líquido sinovial es de 3 a 6 hs. Dos horas luego de obtenidas las concentraciones plasmáticas máximas, las concentraciones de principio activo son más elevadas en el líquido sinovial. Las concentraciones y la vida media del diclofenaco en el líquido sinovial es mayor que en el plasma, sea por administración oral como parenteral o rectal (Carrizo, 2010 y Davies, 1997). 4.3. Metabolismo Metabolizado por el hígado (principalmente por citocromo y por conjugación con ácido glucurónico) a varios metabolitos. Los metabolitos se eliminan por la orina (56-82% de la dosis). La depuración de la droga se efectúa en un lapso de 3 a 4 horas, tanto por orina como a través de la bilis y las heces (F.A, 2015 y Carrizo, 2010). 4.4. Eliminación La depuración plasmática total del diclofenaco es de 263+56 ml/min. La vida media plasmática terminal es de 1-2hs. La depuración de la droga se efectúa en un lapso de 3 a 4 horas. Aproximadamente el 65% de la dosis administrada es eliminada por vía renal (orina) en forma de metabolitos y 35 % es eliminada en forma de metabolitos por intermedio de la bilis en las heces. Menos del 1% es eliminado como molécula intacta. La fracción restante de la dosis es eliminada en forma de metabolitos (Carrizo, 2010, F.A, 2015 y Davies, 1997). 5. Movilidad en el medio ambiente Para evaluar el proceso de movilidad, se pueden estudiar las condiciones físicas y químicas (k ow y k s/w, persistencia, peso molecular e ionización del contamínate, pH suelo) y edafológicas del suelo (Presencia de MO, arcilla, etc.). Como se puede ver en la tabla1, un valor bajo de Ko/w y Ks/w indica una buena movilización como ser el metabolito 1 y 2, es decir que es poco retenido a no ser que presenten valores bajos de peso molecular. Por el contrario un alto valor de Ko/w

indica posible adsorción en tejidos grasos, suelo y sedimentos, por lo que es escasamente movible, esto favorece la toxicidad de estas sustancias como el caso del diclofenaco y metabolito 2 por lo que la bioacumulación es altamente posible. Su escasa movilidad favorece la toxicidad de estas sustancias. Con la tabla 1 (fuente Paul D’abzac) podemos darnos una idea de la movilidad del diclofenaco y sus metabolitos. 5.1. Solubilidad La solubilidad del diclofenaco sódico es menor en agua por efecto de la hidratación hidrofóbica, donde moléculas del solvente se organizan alrededor de la parte hidrofóbica del fármaco, llevando a la estructuración del agua. Sin embargo, estudios demostraron que la adición de etanol aumenta la solubilidad del soluto en estudio pues actúa como disruptor de dicha estructura. Por lo que la solubilidad del fármaco en mezclas ricas en alcohol es mayor. También estudios demostraron que la solubilidad del diclofenaco es mayor en altas temperaturas, el pH es también un factor importante. El coeficiente de solubilidad Ks/w muestra la relación solido/ agua, lo que significa que mientras mayor sea Ks/w >1 entonces será menos soluble, por lo contratrio si Ks/w <1 indica que es más soluble en agua. La presencia de heteroátomos como Nitrógeno (N), Oxigeno (O), Cloro (Cl) y Sodio (Na) en su estructura causan alta polarizabilidad de la molécula. Además que el grupo amino (NH) que puede actuar como donador o aceptor de protones hacia los solventes, por lo que el fármaco puede poseer un carácter de ácido/base (Almanza, 2012). 5.1.1. Suelo El diclofenaco podría llegar a tierras agrícolas a través de la aplicación de los lodos de alcantarillado municipales como fuente de nutrientes en el suelo o a través de las aguas residuales. El coeficiente de adsorción del diclofenaco es bastante fuerte incluso tiene adsorción en sedimentos arenosos por lo que tiene una menor movilidad en las aguas subterráneas. Otros estudios Israelís mostraron que el diclofenaco tiene baja movilidad en los suelos ricos en materia orgánica, pero su movilidad es alta en columnas de agua dulce y que causo su lixiviación al agua subterránea y finalmente al agua potable en época lluviosa. Dependiendo del tipo del suelo que se encuentre este fármaco actuara de manera diferente. Si es un suelo de tipo B, existirá más retención por la fase solida debido a que el Diclofenaco tiene mayor potencial de sorción en pH bajos. Además que este tipo de suelo tiene materia orgánica por lo tanto tendrá más capacidad de sorción. En cambio en suelos tipo A existe más lixiviación debido al pH neutro y su bajo contenido de materia orgánica. (Balogh et al., 2012). Es posible que exista el mismo comportamiento para el metabolito 2 que el diclofenaco, en cambio el metabolito 1 y 3, presentan más movilidad por lo cual presentan más riesgo a lixiviación y escorrentía (Lonappan, 2016). Riesgo de lixiviación en acuíferos El riesgo que estos contaminantes lixivien a los acuíferos sigue la función del tipo de suelo, sin embargo solo tomando en cuenta los coeficientes de solubilidad y ko/w podemos concluir que los compuestos que más riesgo tienen de lixiviarse son: Metabolito 3> Metabolito 1> Metabolito 2> Diclofenaco. Sin embargo, el tiempo de vida es el que más influye en su movilidad hacia el acuífero por lo tanto podemos eliminar el riesgo del metabolito 1 por su T1/2 de 3 meses por lo cual es más fácil que sea degradado por microorganismos o por la radiación solar antes de

atravesar al acuífero. Por lo tanto los riesgos en función a la persistencia y solubilidad son Metabolito 1> Metabolito 2> Diclofenaco> Metabolito 3. 5.1.2. Agua En las aguas superficiales se han encontrado concentraciones de diclofenaco en ng L−1 mientras que en aguas residuales las concentraciones eran en microgramos por litro. Esta concentración disminuye ya sea por procesos naturales como la retención en el suelo, biodegradación y fototransformación, también por procesos fisicoquímicos en las plantas de tratamiento. Según los datos encontrados la concentraciones más alta en cuerpos de agua fue en Pakistán con 4900 ng y seguido por Alemania con 1030 ng L−1. Mientras que los efluentes de Canadá tienen una concentración alta de hasta μg L−1. La materia orgánica influye en los compuestos orgánicos lipófilos ya que tienen un gran un rol reduciendo su disponibilidad y toxicidad. Los compuestos hidrosolubles mayormente son menos persistentes como el caso del Metabolito 1 por lo tanto no es adsorbido al sedimento. Sin embargo, el metabolito 3 tiene esa capacidad de ser absorbido debido al tamaño molecular más pequeño (Han van de Waterbeemd) Los modos de entrada a ambientes acuáticos difieren dependiendo del origen y compuesto. El metabolito 2 y diclofenaco por su hidrofobicidad son fácilmente adsorbidos a los sedimentos. Cuando estos están adheríos a los sedimentos, estos no serán disponibles para biodegradarse. En el caso del 1 y el 3 serán disueltos en solución, ya sea en agua de poro o en la sobrepuesta. Los compuestos lipófilos se movilizan desde ambientes acuáticos a regiones de lípidos o proteínas hidrófobas. Estos compuestos no tienden a difundirse en las membranas, ósea podrán moverse hacia las membranas y no tender a cruzar hacia los compartimientos del lado opuesto. Si es un compuesto con bajo peso molecular si son capaces de difundirse a las otras membranas (C. H. Walker). 5.2. Efectos en los organismos 5.2.1. Bioconcentración Para comprender la eficacia de la eliminación de los diferentes metabolitos del Diclofenaco se hizo un cálculo de las proporciones de orina/ sangre para aquellas horas que existió la concentración máxima de cada metabolito como se muestra en la siguiente tabla. Tabla 1: Calculo de relación de las concentraciones de orina- sangre. Metabolito 1 T (horas) sangre y orina % concentración relativa( sangre) % concentración en orina orina/sangre

Metabolito 3

1

Metabolito 2 4

25

45

10

23

6

10

0,92

0,133

1

10

Si la relación es mayor a 1, entonces existió una buena excreción y si fue menor a l, entonces existió una mayor concentración en la sangre. El metabolito 1 y 2 nos indican una mayor

concentración en la sangre que en la orina por ello esto indica un mayor potencial de bioacumulación. En el caso del metabolito 3 se ve un relación de 1 que indica que existen concentraciones similares en la sangre y el orín. Experimento 1 Tabla 2: Datos del Diclofenaco (familia de los antiinflamatorios) y de sus metabolitos logKO/W

Diclofenaco Metabolito 1 Metabolito 2 Metabolito 3

4.5 -1.3 4 -2

Afinidad Permeapor tejidos bilidad grasos

logKS/W

Alta Muy baja Alta Muy baja

3.2 -1 2.7 -2

Alta Muy baja Alta Muy baja

Solubilidad

Muy baja Alta Baja Muy alta

T1/2 (meses) 5 3 6 8

Debido a la alta solubilidad en agua, las especies hidrófilas generalmente se pueden excretar del cuerpo a través de orina o bilis sin modificación química. Por el contrario, debido a limitaciones solubilidad en agua, compuestos lipófilos extraños requieren la conversión metabólica en hidrofílicos antes de que se excretan a través de la orina (Stephen, 2013). El Diclofenaco presenta una alta afinidad por lo tejidos grasos pero es muy poco soluble. Su tiempo de vida media es de 5 meses. En general (Tabla 2) se puede ver una transformación del diclofenaco inicial, ya que todos los metabolitos tienen un menor Ko/w esto se debe a que al pasar por la metabolización (A.D.A.M.2017).El hígado es uno de los órganos más importantes en la detoxificacion en la fase I, las sustancias que serán eliminadas se transforman en sustancias más hidrosolubles. Podemos observar que su relación s/w (solido/ agua) disminuye esto se debe a que luego del metabolismo los metabolitos se vuelven más solubles. En las tablas podemos ver que los metabolitos tienen una variación en cuanto a su vida media, el metabolito 1 tiene la vida media más corta y el metabolito 3 la más larga. La vida media indica el tiempo necesario para eliminar el 50% del fármaco del organismo, el tiempo que tarda la concentración plasmática del fármaco en reducirse a la mitad de sus niveles máximos (Maya, 2017). Las gráficas a y b (Anexo) y tablas (3,4) muestran el porcentaje de concentración relativa de diclofenaco en función del tiempo. Se pueden observar 3 tipos de metabolitos en la sangre y la orina. Cada metabolito tiene una distinta reacción, y su concentración relativa varía de acuerdo al tiempo en horas.

Metabolitos

Metabolito 1: El metabolito presenta una alta afinidad con el agua ya que los valores de Ko/w <1 son muy poco afines con los tejidos grasos siendo más hidrófilos. Las sustancias luego de pasar por el hígado van al sistema circulatorio para dirigirse posteriormente a los riñones y ser eliminados en la orina. Según (Stephen, 2013), debido a su alta solubilidad en agua, las especies hidrófilas generalmente se pueden excretar del cuerpo a través de orina o bilis sin modificación química. Las relaciones sangre/orina en la proporción de 1 indica una concentración similar del compuesto entre la sangre y la orina. Un número superior a 1 indica una mayor concentración en la sangre. En los datos de las Tablas 3 y 4 podemos observar que las concentraciones relativas del diclofenaco presentes en la sangre son las mismas y varían muy poco lo que sugiere que la orina puede ser una vía de eliminación potencialmente significativa ya que casi todo el diclofenaco se elimina. Adicionalmente el metabolito 1 tiene menor vida media, (Maya, 2007) que los demás metabolitos por lo que su concentración va disminuyendo desde la primera hora y debido a eso es desechado más rápidamente en la orina. Metabolito 2: En las tablas 3 y 4 se puede observar que la concentración en la sangre de diclofenaco es alta en comparación con la orina. El metabolito es muy lipofilico por lo que tiene una afinidad alta con los tejidos grasos lo que hará que se adhiera a los tejidos del organismo aumentando su permanencia en el organismo dificultando su transporte a otros tejidos. Además es más insoluble, estos dos características dificultan su eliminación y debido a esto existe una muy baja concentración en la orina en comparación con la sangre. Su relación sugiere que la orina no es una potencial de eliminación para ese metabolito. Lo que sugiere que estos compuestos son mal excretados explicando así su mayor potencial de bioacumulacion (Stephen, 2013). El metabolito 2 tiene una vida media de 6hs, aproximándose más a la vida media del diclofenaco. Debido a que su tiempo de vida media es mayor al del metabolito 1, empieza a eliminarse después que el metabolito 1. La concentración en la orina es muy baja a comparación de su concentración en la sangre, eso se debe a su naturaleza lipofilica. Metabolito 3: El metabolito 3 tiene el coeficiente más bajo de K/ow mostrando que es muy hidrofilico y también su coeficiente de Ks/w es el más bajo de todos, mostrando su alta solubilidad (Tabla 2). El xenobítico es metabolizado primeramente en el hígado en el cual los compuestos lipófilos extraños pasan por la conversión metabólica en la cual se vuelven más hidrofílicos antes de que vaya al sistema circulatorio y sea excretado a través de la orina. La metabolización es también según (A.D.A.M, 2017) la reducción de la concentración de una sustancia o compuesto. En el metabolito 3 (Tabla 3 y 4) podemos ver que la concentración en la sangre y en la orina es la misma por lo que se puede deducir que su metabolización fue muy efectiva, metabolizándose casi todo. El metabolito 3 recién en la hora 10 empieza a eliminarse porque su tiempo de vida media es muy larga en comparación a los otros metabolitos, lo que hará que su eliminación sea posterior. 5.2.2. Biodisponibilidad y Bioacumulación Fisiológicamente, la biodisponibilidad es la porción de una droga que entra al torrente sanguíneo. Observando la tabla 2(Paul d’Azbac), podemos deducir que el metabolito que menos biodisponibilidad tuvo fue el tercero ya que el porcentaje relativo del metabolito fue nulo durante 8 h y a las 10 h existió una hora pico con tan solo el 10% de la concentración inicial. Esto sucede principalmente porque este compuesto tiene un Ko/w de -2, como ya explicado siendo

el más hidrófilo de todos. Por lo tanto su presencia en la sangre fue menor porque esta es fácil de excretar sin involucrar el medio sanguíneo ya sea previamente por bilis o por transpiración, sin embargo también se lo excreta por la orina sin ninguna conversión enzimática. Por lo tanto solo el 10 % fue biodisponible en su hora pico (t= 10h). Por otro lado, el metabolito 1 y 2 tienen una biodisponibilidad alta ya que su presencia en la sangre es de gran porcentaje de concentración. La hora de máxima concentración del metabolito 1 (t=1h) fue de 25%. Entonces nos indica que la cuarta parte de la concentración inicial fue biodisponible para el individuo. El segundo metabolito en (t=4h) presento una biodisponibilidad de casi el 50% (Baghad University). Este valor se debe principalmente a causa de sus valores altos de ko/w y ks/w, lo cual indica que es un compuesto hidrofóbico e insoluble. Esto hace que siga circulando y próximamente se excrete como orina o que posiblemente exista una reabsorción al torrente sanguíneo porque su degradación no fue efectiva. Puede que también permanezca en el cuerpo con posibilidad a causar riesgos al individuo. Los coeficientes de Kow y de Ks/w del metabolito 1 y 3 son similares entre sí, por lo que ambos son hidrosolubles. Sin embargo, su comportamiento no es el mismo, esto se puede deber a que el tamaño de partícula del metabolito 3 es mayor siendo menos permeable y por lo tanto menos biodisponible (Ver figura 2 anexos). Debido a la detección del diclofenaco y sus metabolitos en el medio ambiente se han planteado dudas sobre la posibilidad de que estas sustancias se incorporen a los alimentos humanos y representen un riesgo para la salud humana y otras especies. El siguiente experimento prueba la bioacumulación de los metabolitos en nenúfares. En la figura 3 (anexos), podemos ver las concentraciones de diclofenaco en agua en base a las concentraciones de los tres metabolitos en los nenúfares. Se aclara que estos metabolitos son los mismos observados anteriormente, ósea generados por un individuo (animal) en el que posteriormente sus desechos tienen destino en el ambiente y muchas plantas acuáticas lo acumulan. En la figura 3, podemos ver que los tres metabolitos actúan de diferente forma. El metabolito 1 tiene una acumulación lineal (y=ax + b) en el organismo, el 2 se adapta más a una ecuación logarítmica y el 3 permanece en el eje x. Este comportamiento quiere decir que a medida que las concentraciones de Diclofenaco aumentan, no existe ninguna concentración en los nenúfares del metabolito 3. Esto comprueba que el metabolito 3 no es biodisponible a causa de su gran solubilidad ya que los fármacos muy hidrófilos son mal absorbidos debido a su incapacidad para atravesar las membranas celulares. En el caso del metabolito 1, a medida que incrementan las concentraciones de Diclofenaco en el agua, aumentan las concentraciones del metabolito en los nenúfares (y ≈ 0,051x - 0,02) por lo que demuestra que este metabolito es biodisponible para que un fármaco sea fácilmente absorbido. Lo mismo sucede en el metabolito 2, sin embrago su tasa de biodisponibilidad es mayor al doble que el metabolito 1 observando las pendientes. Sin embargo, este metabolito a partir de los 60 μg/L de concentración de diclofenaco en el agua ya no acumula el metabolito con la misma tendencia que a concentraciones menores del medio. Si no, que adquiere el mismo comportamiento que el metabolito 3 pero a concentraciones aproximadamente de 10 μg/g/ peso seco con una tendencia constante. Esta concentración constante se debe a la saturación de la planta a este compuesto y la posible depuración de esta.

Los compuestos lipófilos como el metabolito 2 tienden a asociarse con la materia particulada notablemente sedimentos pero también son disueltos en películas de aceite superficiales por los que estos los mantienen accesibles para los nenúfares. Es así que este metabolito va bioacumulándose porque tiene acceso al material lipídico de las plantas. Muchos de los fármacos tienen tendencias a acumularse en las raíces ya que estas actúan como un sumidero para compuestos hidrofóbicos y no alcanzan el xilema debido a su fuerte sorción a raíces. Por lo tanto los compuestos químicos hidrofóbicos como el metabolito 2 (4 ≤ Ko/w) tienen un alto potencial de retención en raíces y baja capacidad de traslación. (J. Carter, et al 2014). Esto quiere decir que no circulan y no existe la depuración. Los compuestos altamente hidrófobos como el caso del metabolito 2 con alto registro Ko/w no alcanzan el xilema debido a su fuerte sorción a las raíces. En el caso del metabolito 1, a diferencia del 2 que son hidrosolubles, este demuestra un comportamiento de una partícula de menor peso molecular ya que si fuera de igual o mayor peso molecular que el metabolito 3 este no sería biodisponible. Sin embargo su pendiente pequeña indica que existe equilibrio entre lo que entra y lo que sale que el metabolito 2 porque el ritmo de acumulación es el doble. Esto se debe a que si bien es biodisponible este tiene mayor translocación que el metabolito 2 por el flujo de agua. Por el contario, no se espera que los compuestos polares altamente solubles en agua con bajo log Kow sean absorbidos fácilmente por las plantas a causa de las características lipófila de las vías de acceso de las raíces (Naho Orita, 2012). Las diferencias en el contenido de lípidos de las plantas también pueden ser importantes, ya que esto puede afectar la absorción de sustancias químicas hidrófobas. 5.2.3

Toxicidad

Organismos Acuáticos De acuerdo a estudios de evaluación de riesgos el diclofenaco es potencialmente dañino para organismos acuáticos en concentraciones ambientales relativas. Daphnia en concentraciones mg L−1 indujo una alta tasa de mortalidad. En Ceriodaphnia dubia sp., el EC50 en 48h fue de 22.7 mg L−1. No obstante estudios en Canadá reportaron que el riesgo del diclofenaco era a partir de 10–100 ng L−1, ya que a esa concentración se vieron impactos significativos en la funcionalidad y estructura de comunidades de biofilm. Un estudio demostró que a concentraciones de ng L−1 (concentraciones ambientales) existe un impacto en la población de peces. El diclofenaco ejerce efectos mortales dañando el tejido renal y gastrointestinal en varios vertebrados, como los peces. Además afecta en su reproducción, en los peces Oryzias latipes y en los peces zebra en los cuales el diclofenaco afecto negativamente en el crecimiento del huevo y hubo una reducción significativa y retraso de la eclosión. La incubación se retrasó cuando los embriones fueron expuestos a 2000 μg L-1. El diclofenaco en la trucha marrón no fue excretado por completo por el metabolismo de primer paso, pero una parte significativa del diclofenaco entró en la circulación enterohepática. Adicionalmente se observaron fuertes daños en las branquias, hígado y riñón a 50 μg L-1. En la trucha arcoíris se observó interferencias en las funciones bioquímicas lo que condujo al daño tisular. El diclofenaco puede acumularse en el riñón, hígado, branquias y tejidos musculares de la trucha causando alteraciones citológicas incluso a 1 μg L-1.

Los mejillones también presentaron daño en los tejidos en concentraciones predominantes en el medio ambiente. Se observaron efectos adversos en el metabolismo y el crecimiento de los mejillones azules. Los metabolitos del diclofenaco por foto transformación pueden ser incluso más tóxicos que el diclofenaco, sin embargo su toxicidad no fue totalmente estudiada. Adicionalmente se debe tomar en cuenta los farmacéuticos presentes en el medio ambiente, ya que puede existir una interacción y tener un efecto toxico mayor (Lonappan, 2016). Organismos Terrestres El caso más relevante del fármaco que causó daños ecológicos mayores fue el colapso de buitres debido al consumo de cadáveres que contenían residuos de diclofenaco, llevando a algunas especies a la extinción. La principal fuente de comida de los buitres era la ganadería bovina y ovina, estos animales fueron tratados con diclofenaco. A pesar que la vida de este compuesto es corta, la prevalencia en los cadáveres puede ser muy alta, además que los buitres son muy susceptibles a bajas concentraciones. El diclofenaco no solo afectó a la población, sino a la estructura del ecosistema. La disminución del número de buitres incremento la disponibilidad de la comida para perros pudiendo incrementar su población. Más tarde se descubrió que el colapso fue debido a vasoconstricción renal. La mayoría de las investigaciones indican la probabilidad de falla renal debido al consumo del diclofenaco. También se reportaron efectos adversos en águilas y diversidad de rapaces (Lonappan, 2016). En el caso del experimento 2, se llevó a cabo un bioensayo de la inhibición de E. coli en el que se utilizó la sangre de un individuo como medio de cultivo. En las gráficas de columnas se pueden ver los diferentes grados de inhibición a cada hora. A partir de las 2 horas adquiere una mayor pendiente/ inhibición hasta llegar a la hora 4 (60% de inhibición) donde es el pico. A partir de esa existe la disminución de la inhibición hasta la hora 8 (7% inhibición aproximadamente y obtiene nuevamente su pendiente desde la hora 9 a 10 donde su inhibición es de 25% y disminuye hasta las 24 h a 16%. Esta inhibición del E. coli se debe a los metabolitos del Diclofenaco como se vio anteriormente en el experimento 2 ya que tienen el mismo comportamiento. Viendo la figura 4 podemos observar que existe el mismo comportamiento de inhibición y de porcentaje de concentración de los metabolitos. Por ejemplo el comportamiento de la primera pendiente es el mismo que el del metabolito 2, incluso hasta la hora 8 cuando disminuye la concentración hasta la hora 8. La próxima pendiente está en función al metabolito 3 que dio el segundo efecto de inhibición. Todo esto está relacionado al tiempo de vida media. El metabolito 3 tiene la mayor persistencia lo cual significa que su tiempo de reacción será menor. Podemos ver que el metabolito 1 tiene una vida media corta por ello, este no es el fármaco ideal ya que no es tiene un comportamiento similar al de la inhibición. Sin embargo, el metabolito 3 con una vida media de 8 meses tardara en reaccionar y tener un efecto ya que su efecto se vio a partir de las 9 horas. Aunque este no tiene mucho que ver con la manera de bio acumular, este es el que tuvo influencia en el segundo pico de la inhibición. Por lo tanto, el fármaco ideal es el metabolito 2 porque controla la inhibición de las E. coli. 5.3. Degradación 5 a 15% del diclofenaco es excretado sin cambios ene l medio ambiente, por lo tanto se presente determinar cómo poder limitar y tratar este problema. Por ello, se encontró que en medios

naturales el DCF lleva a cabo 3 tipos de reacciones de degradación como hidrolisis, fotolisis y biodegradación. En función a la degradación foto lítica se determinó que sus rendimientos de descomposición son diferentes en medios oxidantes y reductores debido a la reactividad diferente del contaminante (A. Bojanowska-Czajka et al, 2015). Por lo tanto podemos concluir que es más difícil que se degrade el metabolito 2 y diclofenaco porque por su hidrofobia se quedan adsorbidos en los sedimentos donde los niveles de oxígeno son menores. Además es improbable que el diclofenaco sea fácilmente degradado en condiciones aerobias pero otros estudios informaron que hasta el 60% de diclofenaco biodegradado en 30 días (Mehinto, 2009). 6.

Conclusión

El diclofenaco en el medio ambiente se detectado en concentraciones bajas, como nanogramos por litro o microgramos por litro. Según los datos ecotoxicológicos disponibles, es evidente que estas concentraciones bajas pueden causar efectos tóxicos agudos en varios organismos. El uso de medicación aumenta el residuo de diclofenaco en el medio ambiente. La toxicidad de los metabolitos de diclofenaco no está bien investigada y algunos estudios sospechan que pocos metabolitos pueden ser potencialmente más tóxicos que el compuesto original. Se necesitan más estudios para evaluar mejor el destino y los efectos toxicológicos del diclofenaco y sus metabolitos. Además que se debe considerar la posible interacción del diclofenaco con otros contaminantes. Los estudios futuros deberían concentrarse en la bioacumulación de la exposición alimentaria y efectos crónicos en concentraciones más bajas pero ambientalmente relevantes. 7. Bibliografia American Accreditation HealthCare Commission A.D.A.M.(2017). Metabolito. , (Visto: 19/06/17)

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Anexos

(a)

50 40

20

30 20

10

10 0 -10

(b)

30

% relativo a la concentración de Diclofenaco

Porcentaje de Concentración

Figura 1: Porcentajes de las concentraciones relativas de los 3 metabolitos presentes en (a) sangre y (b) orina.

0

10

20

30

Tiempo [horas] Metabolito 1

Metabolito 2

0 0

5

-10

Metabolito 3

Metabolito 1

10

15

Tiempo [horas]

20

Metabolito 2

Figura 2: Permeabilidad los fármacos (Fuente: Araujo, 2012)

Figura 3: Bioacumulación de los metabolitos del diclofenaco en nenúfares

25

30

Metabolito 3

Figura 4: Comparación de los gráficos de ingestión de diclofenaco por un individuo y análisis de la sangre y el experimento 2.

Tablas 3 y 4: Porcentajes de las concentraciones relativas de los 3 metabolitos presentes en sangre y orina. Tabla 3: Sangre

T (horas ) 1 2 3 4 6 8 9 10 24

Tabla 4: Orina

Metab olito 1

Metab olito 2

Metab olito 3

T (horas )

Metab olito 1

Metab olito 2

Metab olito 3

25 15 10 5 5 5 5 4 4

10 20 33 45 30 5 5 5 5

0 0 0 0 0 0 5 10 5

1 2 3 4 6 8 9 10 24

23 15 9 5 4 3 4 4 3

0 0 2 6 2 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 5 10 5