Efectos y patrones de respuesta de las poblaciones ante los tóxicos David C. Siddons

Población Grupos de individuos de la misma especie, se reproducen entre si, ocupan un espacio definido en un tiempo dado

Población Ecotoxicología Epidemiología Demografía Genética de Poblaciones

Epidemiología Ciencia que se enfoca sobre las causas de las enfermedades en la poblaciones Incidencia, prevalencia y distribución de las enfermedades en la población Epidemiología ambiental Sub disciplina enfocada en factores físicos / químicos Epidemiología ecológica Evalúa el riesgo ecológico – Incidencia, prevalencia y distribución en las especies no humanas

Epidemiología Etiología El origen de las enfermedades Correlacionar / Relacionar los efectos a factores de riesgo de los individuos (edad, sexo, distribución, densidad) y agentes contaminantes (XB) que son los que promueven los efectos adversos

Epidemiología Incremento de la probabilidad Factor de riesgo El riesgo de que un factor etiológico promueva una enfermedad Situación Causas Disolución en medios acuáticos. Mayor % de grasa. Exposición a dosis constantes. Incremento de la probabilidad

Epidemiología Individual Factor de riesgo Relación de los individuos expuestos al factor causal vs. la frecuencia de los individuos no expuestos Factor causal Exposiciones prolongadas, protector solar

Epidemiología Individual Factor de riesgo SOBRE EL INDIVIDUO Factor causal Riego con agua contaminadas (ecosistemas aledaños / conectados)

Epidemiología Relativo Factor de riesgo Probabilidad que tiene un individuo o grupo de población (edad, sexo, condición) con características epidemiológicas (evidencias de factores causales) de ser afectado por la enfermedad Probabilidad Aumento al no tener medidas de protección

Epidemiología Relativo Factor de riesgo SOBRE EL INDIVIDUO Bioacumulación / Biomagnificación Mayor riesgo en organismo con tejidos adiposos, mayores concentraciones al final de la cadena trófica

Epidemiología Atribuible Factor de riesgo Esta relacionado con el riesgo individual. Difiere sobre el estudio de un factor exclusivo y excluye otros Factor causal En específico (obesidad) sobre el infarto

Epidemiología Atribuible SOBRE EL INDIVIDUO Factor de riesgo Factor causal CO2 CH4 Otros gases Distribución de una población / Reproducción

Epidemiología Fracción del riesgo Factor de riesgo La porción (%) de un grupo en riesgo en relación al factor causal con respecto a la población global Factor causal En específico (obesidad) sobre el infarto

Epidemiología Fracción del riesgo SOBRE EL INDIVIDUO Factor de riesgo Bioacumulación DDT En los grandes lagos, con respecto a la distribución total de la especie. Mayor fracción en especies endémicas

Epidemiología Thomas Dawber 1961 Presión Arterial Colesterol Tabaco

Epidemiología Métrica Índice de incidencia (I) Número de nuevos casos (N) por período de tiempo (T) I= N/T Total de la población

Epidemiología Métrica Apis mellifera Insecticidas

Epidemiología Métrica Prevalencia (P) Proporción de una población expuesta a efectos adversos P= I*t Prevalencia Puntual= Momento dado tiempo Prevalencia de período= Usa el puntual para predecir “cuantos estrán” en 10 – 20 …. años

Epidemiología Métrica

Epidemiología Métrica

Epidemiología Métrica Riesgo Relativo (RR) Compara el riesgo entre dos poblaciones RR= I (expuestos) / I (control) RR= 1. No hay asociación entre el factor de riesgo y el evento. RR >1. Asociación positiva. El factor de riesgo se asocia a una mayor frecuencia del evento. RR <1. Asociación negativa. El factor de riesgo no influye, consecuencia sucede un factor protector (inmunidad) Sensibilidad en poblaciones

Epidemiología Métrica

Epidemiología Métrica

Epidemiología Métrica

Epidemiología Métrica Radio de probabilidad, Oportunidad relativa Odds Ratio OR= odds (Casos) / odds (control) Tamaño del efecto La posibilidad que una condición de salud se presente en un grupo de población frente al riesgo que ocurra en otro

Epidemiología Métrica Presente (evento) Ausente (evento) Casos (observados) A B Total de casos (ni) Sin Casos (fuera de la observación) C D Total de no casos (no) Total de expuestos (mi) Total de no expuestos (mo) Pobalcion (n) OR = (a/b)/(c/d) = ad/bc Razón de momios

Epidemiología Métrica

Epidemiología Métrica ----- Notas de la reunión (14/11/16 11:14) ----- Stop here

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Análisis ideales describen los puntos medios de respuesta DL50 CL50 TL50 Asumen una distribución normal Reflejan una variación natural Refleja variaciones genéticas

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica DIE (IED) Dosis Individual efectiva Distribución acumulativa Distribución normal de los patrones de mortalidad

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica El gráfico responde a las dosis. Fácil de leer las concentraciones TL50, CL50…..

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Pruebas de Ajuste ln (p/1-p) Utilizan transformaciones de la curva de toxicidad (log) SD (p+5) Transformaciones (log) ln (-ln (1-p)

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal Tres botellas de vodka en una hora

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal 94 cigarrillos de una vez

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal 5000 comprimidos períodos cortos

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal 250g de una sola vez

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal 150 Tasas de Expreso (4.5litros)

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal 10 litros día

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal 0.1 amperios Silla eléctrica 6 amperios

Dosis de respuesta. Aguda-Crónica Dosis Letal 500 000 picaduras

Inferencia Epidemiología Dosis letales Enfermedades Mortalidad

Inferencia Las enfermedades pueden presentarse en varios niveles Basarse en asociaciones (correlaciones) Efectos adversos vs. Factor de riesgo -Variaciones entre la fisiología de individuos -Condiciones entre sub poblaciones (localidades) -Condiciones del hábitat -La fuente del estrés Causa / Efecto es extremadamente difícil de identificar en una población

Inferencia Hay desarrolladas reglas básicas para sondear una inferencia Nueve aspectos del desarrollo de las enfermedades (no infecciosa) (Hill 1965) Objetivo: Determinar si las asociaciones son verosímiles o no

Inferencia Fuerza de la Asociación Incidencia de 150 vs 300 veces. Picos cruzados en gaviotas de los Grande Lagos

Inferencia Consistencia de la Asociación Incidencia 300 veces mayor Independiente de la edad y el sexo (altamente consistente)

Inferencia Especificidad de Asociación Incidencia 300 veces mayor Esta incidencia se hizo mayor en hábitat “indistrializados”

Inferencia Asociación Temporal Aumento de la incidencia, coincidente / relacionado con actividades contaminantes

Inferencia Gradiente Biológica Mayores frecuencia mientras más cerca (contacto directo) de la fuente de contaminación

Inferencia Plausibilidad Biológica Respuestas fisiológicas Xenobióticos, productos químicos industriales, influyen en la modulación del Calcio Bioensayos, Biomarcadores

Inferencia Soporte Experimental de la Asociación Luego de la disminución o anulación de la fuente (cierre de industrias) hay menor frecuencia de picos cruzados. Escenarios parecidos, mismos patrones de respuesta

Inferencia Coherencia de la Asociación Bionensayos, demuestran que con dosis subletales, las ratas presentan deformaciones similares en las mandíbulas

Inferencia Analogía Patrones repetitivos a través de zonas contaminadas y en diferentes especies Alto grado de documentación

Demografía Patrones de la población Estructura Dinámica Crecimiento Busca entender si una población puede seguir VIABLE en presencia de un tóxico

Demografía Incidencia del 10%, en afectaciones en la vista ¿Qué grupo sería más vulnerable? NO TODOS LOS PATRONES DE RESPUESTA SON LOS MISMOS, CONSECUENTEMENTE LOS EFECTOS PUEDEN TENER DIFERENTES MAGNITUDES EN FUNCIÓN DE LAS ESPECIES

Demografía Modelos de Simples Tratar a los individuos por igual y predecir cambios en abundancia o densidad Enfermedades cancerosas Agentes biológicos

Demografía Modelos más complejos La capacidad intrínseca del crecimiento de la población dN/dt = rN La capacidad de carga del medio dN/dt = rN[1 – (N/K)] Variables fundamentales que pueden afectar la dinámica de la población, a más de la acción de un contaminante

Demografía Plantas anuales de ciclo corto Insectos de vida corta Muy probable que fluctúe la dinámica antes de que el contaminante tengo efecto Efecto acumulativo???

Demografía Predecir comportamientos más complejos Capacidad de carga + Propiedad de incrementar + efecto del contaminante Algunas poblaciones pueden fluctuar caóticamente y no necesariamente reflejan efectos de los contaminantes

Demografía Metapoblaciones Población (sub) de una Población Viabilidad total de la población (paisaje) - Migraciones Distribución desigual Diferente capacidad de carga (tendencia a incrementar o no)

Demografía Ecotoxicología y Metapoblaciones Hábitat contaminados que no soportan altas tasas de reproducción pueden mantener altas densidades (momentos). Diferentes exposiciones (concentraciones) de los contaminantes podrían tener efectos separados.

Demografía Variables Proporción de fragmentos disponibles Probabilidad de extinción Probabilidad de colonización Menos disponibles a más contaminantes Mayor probabilidad a mayor exposición Menor probabilidad a mayor exposición

Demografía ¿Qué pasaría a mayor distancia del fragmento vacante? ¿Qué pasaría a menor capacidad de carga del fragmento vacante? ¿Cambiaría esta relación con presencia de contaminante en el fragmento vacante? ¿La probabilidad de extinción cambiaría?

Demografía Las fluctuaciones dependen De la propiedad intrínseca incrementar De la capacidad de carga De las relaciones con las metapoblaciones De la presencia del contaminante De los efectos sobre la estructura etaria (efectos en reproductores), individuos dispersores

Genética de poblaciones Los contaminante influyen en la frecuencia de genes (alelos) de una población

Genética de poblaciones Efectos directos Efectos asociados directamente a la selección natural Melanismo industrial

Genética de poblaciones Efectos indirectos Efecto cuello de botella (mayor incidencia de un contaminante) Deriva génica. Alteraciones en los efectos aleatorios de la frecuencia de los alelos, pueden relacionarse con un contaminante. Diversidad genética (frecuencia de heterocigotos) Mayor proporción de homocigotos = favorecimiento de condiciones reproductivas no favorables.

Genética de poblaciones Otras consecuencias Generación de resistencias – Adaptación – Tolerancia (reducción de los tiempos / incidencia del factor de riesgo)