Original
Aluminio: ingestión, absorción, excreción y toxicidad
Aluminum: Intake, absorption, excretion and toxicity
Roberto Fernández-Maestre, Ph.D.
Objetivo: Revisar la toxicidad del aluminio (Al), haciendo seguimiento a su absorción, deposición en los tejidos, patologías relacionadas, y excreción.
Cuerpo: La toxicidad del Al, conocida solo desde los años 70´s, se manifiesta especialmente en personas sometidas a diálisis con aguas de alto contenido de este metal y en pacientes con úlcera péptica que han sido tratados por largo tiempo con hidróxido de Al. El Al es responsable de enfermedades óseas, hepatobiliares y anemia. Los efectos nocivos del Al en el cerebro se deben a la inhibición de enzimas y a la deformación estructural de algunas proteínas que causan, entre otras anormalidades, acumulación de placas de alumino-silicatos amorfos en las neuronas y marañas neurofibrilares que causan encefalopatías mortales si no se tratan a tiempo. Además, se le relaciona con la enfermedad de Alzheimer, esclerosis lateral amiotrófica, síndrome de Down, y mal de Parkinson.
Conclusión: En condiciones normales (personas con función renal normal, consumo balanceado de alimentos, uso moderado de drogas e ingestión de agua con niveles aceptables de Al) éste metal no constituye una amenaza para la salud.
Palabras clave: Aluminio, Toxicidad, Diálisis Renal, Enfermedad de Alzheimer, Osteomalacia, Enfermedad de Parkinson, Sindrome de Down (fuente: DeCS, BIREME).
Summary
Objective: To review the toxicity of aluminum, tracking its absorption, deposition in tissues, related pathologies, and excretion.
Development: Al toxicity, known only from the 70's, is especially evident in dialysis patients that use high Al content dialysates and peptic ulcer patients who have been treated for a long time with Al hydroxide. Al is responsible for bone and hepatobiliary diseases, and anemia. The harmful effects of Al in the brain are due to inhibition of enzymes and structural deformation of some proteins that cause, among other abnormalities, accumulation of amorphous aluminosilicate plaques in neurons and neurofibrillary tangles that cause fatal encephalopathies if not treated on time. In addition, Al is associated with Alzheimer's disease, lateral amyotrophic sclerosis, Down syndrome, and Parkinson's disease.
Conclusion: In normal conditions (normal renal function, balanced food consumption, moderate drug use and water intake with acceptable levels of Al) this metal is not a threat to human health.
Keywords: Aluminum, Toxicity, Osteomalacia, Renal Dialysis, Alzheimer Disease, Parkinson Disease, Down Syndrome (source: MeSH, NLM)
El Al es el metal más abundante de la corteza terrestre y se presenta comúnmente en tierras y rocas, en el agua, el aire y los alimentos. Es un metal de muy baja toxicidad que ingresa a los seres vivos principalmente por la dieta. En situaciones anormales, el Al se acumula en diversos órganos del cuerpo donde causa enfermedades, las más graves en el sistema nervioso; estas situaciones incluyen enfermedad renal, uso prolongado de medicamentos con altas concentraciones de Al e intoxicación accidental.
]]> Ingestión del AlEl Al es un elemento no esencial ingerido en cantidades de 3-5 mg por día (1), que puede variar con la alimentación, los medicamentos y el agua consumidas. La ingestión de Al proviene en un 89 % de alimentos y en un 10 % del agua (2). Algunas plantas como el té almacenan Al en sus tejidos (3); además, el agua de los acueductos puede contener altas concentraciones del elemento proveniente del suelo o del tratamiento del líquido, donde se utilizan compuestos de Al como floculantes (4). Fosfatos o silicatos de sodio y Al se usan en la preparación de algunos alimentos como queso y polvo de hornear (5) y drogas tales como antiácidos y geles que disminuyen los niveles séricos de fosfato (6). Otros alimentos como fórmulas infantiles pueden presentar altas concentraciones de Al (7), lo que convierte a los lactantes en un grupo de riesgo ya que en ellos no se ha desarrollado completamente la capacidad renal. La situación se complica si los niños presentan falla renal (8). Por otro lado, se ha encontrado un incremento en el contenido de Al de bebidas enlatadas con el tiempo (9,10), aunque no contribuye significativamente a la cantidad ingerida en la dieta.
Otra vía de entrada del Al al organismo son la inhalación que, aunque produce desórdenes cognitivos (11), se considera relativamente inocua y las vacunas para recién nacidos que contienen compuestos de Al como adyuvantes (12).
La intoxicación con Al debida al uso de antitranspirantes ha sido descartada (13).
Absorción del Al
El Al se absorbe especialmente por el duodeno cercano y el estómago, pues a medida que disminuye el pH su solubilidad aumenta (14). La porción absorbida es una pequeña fracción de la ingerida, ya que el organismo bloquea su absorción (15). El silicio (16) y el calcio (17) disminuyen la absorción del Al y el fluoruro (18) y el citrato (de 6 a 20 veces) la aumentan (19). El ácido silícico Si-(OH)4 interacciona con Al en solución acuosa para formar hidroxialuminosilicatos no absorbibles (20). Por esto se ha postulado la adición de este compuesto a los suministros de agua municipales para disminuir la absorción gastrointestinal de Al (21) aunque tal adición podría reemplazar un problema por otro.
Excreción y deposición de Al en los tejidos
El Al absorbido es eliminado rápidamente por los riñones en cantidades de 15 a 55 μg/día (22) pero cuando la capacidad excretoria del riñón es excedida algo de Al se deposita en los tejidos, donde puede alcanzar niveles tóxicos. Esto se presenta en pacientes que reciben grandes cantidades parenterales de Al (23), en pacientes en tratamientos con dializados que contienen altas concentraciones de Al (24,25), en pacientes afectados por úlcera péptica que han registrado tratamiento prolongado con antiácidos de sales del metal (26), en algunos habitantes que consumen aguas con elevadas cantidades de Al (27), en lactantes alimentados con fórmulas de alto contenido de Al especialmente si sufren de falla renal (8), en individuos ocupacionalmente expuestos (11), y en casos accidentales (28).
]]>Niveles altos de Al causan diversas enfermedades debido a su interferencia con diferentes mecanismos biológicos y enzimáticos. En los huesos se produce la mayor acumulación de Al (29). A nivel glandular, el Al inhibe la síntesis de la hormona paratiroidea y disminuye la respuesta ósea a la misma (30). En la médula y bazo inhibe la hematopoyesis provocando anemia (31). Los desórdenes más graves y letales del Al se deben a su acumulación en el cerebro donde provoca encefalopatías de desenlaces fatales sin no son tratadas a tiempo (32,33).
Al y diálisis renal
Un grupo de riesgo son los pacientes en diálisis. El pH del dializado es importante: A pH de 6,5 a 7,6 el paso de Al del dializado a la sangre es despreciable, pero se incrementa a pH mayor o menor (34). Esto explica porque el Al sérico fue mayor en pacientes en diálisis peritoneal (pH del dializado = 5,5) que en aquellos en hemodiálisis (pH=7,3) (35). El paso de Al del dializado a la sangre aumenta a pH bajo pues los aluminosilicatos son insolubles a pH 7,4 pero el aluminosilicatos son insolubles a pH 7,4 pero el Al se solubiliza a pH menor de 6,6 enlazándose a fosfatos (36).
Al en la sangre
En la sangre el Al se encuentra en un 95 % enlazado a la transferrina, la proteína transportadora de hierro, y en una concentración menor que 10 μgL-1 (37), por lo que el Al dializable constituye menos del 10 % de la cantidad total. En la sangre hay un exceso de transferrina sobre Al pero en EA y el síndrome de Down se presenta un exceso de Al enlazado a especies de bajo peso molecular responsables, especialmente los citratos, de su deposición en el sistema nervioso; este exceso se debe a una mayor absorción intestinal de Al probablemente relacionado, en el síndrome de Down, con una proteína intestinal codificada por el gen 21 (38).
Al en los huesos
En los huesos se produce la mayor acumulación de Al (39). La insuficiencia renal crónica produce una enfermedad metabólica llamada enfermedad ósea renal u osteodistrofia renal. Uno de los elementos implicados en esta enfermedad es el Al, conociéndose como enfermedad ósea inducida por Al a los cambios que el metal produce en el hueso, siendo la osteomalacia y la enfermedad ósea adinámica las formas más frecuentes asociadas a ésta (40).
Neurotoxicidad del Al
Los desórdenes más graves del Al se deben a su acumulación cerebral, la cual provoca encefalopatías fatales, encefalopatía por diálisis (32), y se relaciona con EA (41), autismo (12), enfermedad de Parkinson y esclerosis lateral amiotrófica (42), y síndrome de Down (40). En el cerebro, el Al se acumula como aluminosili-catos amorfos en la corteza de placas seniles de EA, una afección degenerativa del sistema nervioso que comparte muchas de las alteraciones bioquímicas, morfológicas y fisiológicas de la encefalopatía por diálisis (43). A pesar de que el Al potencia algunos síntomas de EA, no se ha probado que el metal la pueda causar (27). La EA se confirma post-mortem por la presencia de redes de neurofibras y placas seniles, constituidas estas por numerosas células nerviosas degeneradas, embebidas en pro-teínas como la proteína beta amiloidea, beta A (44). Por lo tanto, las patologías inducidas por Al son un medio para estudiar muchas enfermedades degenerativas del sistema nervioso (42). Van Rensburg ET AL. (45) formularon las siguientes hipótesis del desarrollo de EA y su posible relación con Al con base en experimentos in vitro:
]]>1. En EA, grandes cantidades de Al ingresan al cerebro y exacerban la peroxidación lipídica inducida por el hierro en los lisosomas.
2. En respuesta, se altera la síntesis de la proteína amiloide y se producen fragmentos beta A, que separan al Al y hierro en placas.
3. La microglia se activa y segrega especies oxigenadas reactivas como H2O2 para destruir las placas. En este punto, la peroxidación lipídica causa una pérdida catastrófica de neuronas.
4. La melatonina, con otros destructores de radicales libres, reduce el daño causado. Como la melatonina es producida por la glándula pineal sólo en la oscuridad y considerando que el Al es un factor potenciante de EA, el exceso de luz eléctrica en los países desarrollados podría explicar en parte por qué esta enfermedad es más común en estos países que en África rural (45).
A pesar de la frecuencia de EA en poblaciones expuestas a altas concentraciones de Al, las evidencias epidemiológicas continúan siendo equívocas y los resultados de estos trabajos han sido muy controvertidos. En unos estudios se ha asociado el Al en antitranspirantes con EA (46), y en otros no (13,47).
]]>Igualmente, otros estudios encontraron relación entre Al en agua potable con EA (48), y otros no (49) probablemente debido a un mal diseño de los experimentos.
Finalmente, se ha reportado que en pacientes sometidos a otoneurocirugía y reconstruidos con cemento óseo a base de Al, éste se ha liberado de las uniones de los huesos del oído medio y ha pasado al cerebro a través del líquido cefalorraquídeo, donde ha producido la muerte en pocos meses (50).
Al y la piel. La exposición prolongada al Al de pacientes con insuficiencia renal crónica podría producir prurito urémico (51) y dermatitis bulosa, clínicamente parecida a la porfiria cutánea tarda por las lesiones de la piel y la fotosensibilidad. Estas afecciones son causadas por elevados niveles sanguíneos de porfirina debido a su ineficiente excreción renal o vía diálisis e influencia perniciosa del Al sobre el metabolismo de la porfirina (52).
Otros tejidos. En ratones machos tratados con nitrato de Al intraperitoneal en dosis de 0, 50, 100 y 200 mg/kg/día por 4 semanas, se observaron efectos adversos en el sistema reproductor a 100 y 200 mg/kg/día como disminución del porcentaje de preñez en hembras apareadas con los machos tratados, del conteo de espermátides y de esperma epididimal, necrosis en espermatocitos y espermátides, y disminución del peso testicular y epididimal (53). Sin embargo, se ha reportado que el Al no tiene efectos tóxicos sobre el sistema reproductor en ratas hasta 5000 ppm de Al en agua de consumo, excepto por algunas disturbaciones ligeras temporales de la abertura vaginal (54) condiciones menos severas y más realistas. En la médula y bazo, la exposición a 4 mg/kg de cloruro de aluminio intraperitoneal por día en ratas condujo a disminución de niveles séricos de hierro, hemoglobina y hematocrito después de 3 semanas (55) fenómeno que se traduce en anemia.
Podemos concluir, que en personas con función renal normal, consumo balanceado de alimentos, uso moderado de drogas e ingestión de agua con niveles aceptables de Al, éste no constituye una amenaza a corto o largo plazo para sus estados de salud.
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*Correspondencia a:Licenciado en Biología y Química, Ph.D. en Química Analítica, Programa de Química, Campus de San Pablo, Universidad de Cartagena, Colombia, rfernandezm@unicartagena.edu.co ]]>