INVESTIGACIONES

Exposición a organofosforados y desempeño cognitivo en escolares rurales chilenos: un estudio exploratorio

Exposure to organophosphate and cognitive performance in chilean rural school children: an exploratory study

María T. Muñoz Q¹; Verónica P. Iglesias Á²; Boris A. Lucero M³

¹ Psicóloga, MSc en psicología, candidata a doctor en salud pública (becaria de la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile, Conicyt) de la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Chile, académica del Departamento de Psicología, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Católica del Maule.

² Médica veterinaria, MSc en ciencias biológicas, Ph.D en salud pública, Universidad de Chile, académica de la división de epidemiología, Escuela de Salud Pública, Facultad de Medicina, Universidad de Chile. Correo electrónico: viglesia@med.uchile.cl

³ Psicólogo, MSc en psicología clínica, Ph.D en psicología, Universidad de Chile, académico del Departamento de Psicología, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Católica del Maule. Correo electrónico: blucero@ucm.cl

RESUMEN

Palabras clave: exposición a plaguicidas; funcionamiento cognitivo en niños, organofosforados.

ABSTRACT

OBJECTIVE: to evaluate the presence of organophosphate metabolites (OP) in the urine of rural schoolchildren and estimate its association with their cognitive performance.
METHODOLOGY: a cross-sectional exploratory study in which a total of 25 children were assessed. Cognitive functioning was measured using the WISC-III intelligence test. Additionally, the concentration of OP metabolites in their urine was tested.
RESULTS: 56% of the children had concentration levels above the detection limit for dimethylphosphate (DMP) and dimethyltiophosphate (DMTP). Moreover, 92% of them had the metabolite diethylphosphate (DEP) values on this limit. Regarding the WISC-III, the intelligence quotient (IQ) values below the average (IQ > 90) correspond to: Total IQ = 60% performance IQ = 64%, verbal IQ = 52%, perceptual organization IQ = 60%, processing speed IQ = 95%, and freedom from distractibility IQ = 64%. An inverse association was found between the processing speed factor and DMTP (r_s = -0.44, p = 0.014).
CONCLUSIONS: results indicate that the rural schoolchildren whose urine was measured with OP metabolite biomarkers had been exposed to OP pesticides. A relationship was observed between the presence of OP metabolites and the cognitive performance factor of the WISC-III test. We believe it is appropriate to evaluate the effects of the presence of OP metabolites on cognitive functioning in a larger sample, while considering other exposure variables.

Key Words: Organophosphate pesticides; cognitive performance, rural schoolchildren.

Introducción

Uno de los plaguicidas más utilizados en el ámbito agrícola son los organofosforados. Corresponden a un grupo de químicos sintéticos creados en laboratorio que son utilizados como plaguicidas para controlar diversas plagas de insectos [1-3]. Su uso se ha expandido como consecuencia de la prohibición de los pesticidas organoclorados en la agricultura. Los organofosforados son altamente tóxicos, pero son químicamente poco estables, por lo que su vida media en el organismo no sobrepasa una semana [4, 5]. Por esta razón son ampliamente utilizados en la agricultura, lo que ha generado un control efectivo de las plagas peligrosas para el ser humano; sin embargo, el desconocimiento en su aplicación de parte de la población y el escaso control que se realiza de su utilización han provocado una serie de problemas en la salud humana y contaminación ambiental por residuos de organofosforados que se han mantenido en el tiempo [4, 6].

Los estudios de biomonitoreo de metabolitos de dialquilfosfatos en orina permiten determinar si los individuos han estado expuestos a altos niveles de pesticidas organofosforados [4]. Los resultados de los biomonitoreos pueden ayudar a orientar intervenciones e investigaciones que permiten regular y estudiar la exposición de estos pesticidas y sus efectos en la salud, complementando con otras mediciones. En este sentido, en Estados Unidos, el Centro de Control de Enfermedades y Prevención (CDC), realiza cada dos años evaluaciones sobre la exposición de la población a productos químicos delmedio ambiente por medio del biomonitoreo. Según su cuarto reporte, niños de 6 a 11 años obtuvieron niveles bajos de los metabolitos dialquilfosforadosdietilfosfato (DEP), dimetilfosfato (DMP) y dimetiltiofosfato (DMTP), donde la concentración de este último sería la más elevada, correspondiente a una media geométrica de 2,79ug/L de orina para el período 2003-2004 [4]. Es importante mencionar que las concentraciones de estos metabolitos en la orina de los niños ha venido disminuyendo en el tiempo, como consecuencia de las rigurosas leyes que rigen en Estados Unidos sobre el uso de plaguicidas organofosforados y la prohibición de la comercialización y aplicación de los más peligrosos.

En las últimas décadas, se ha generado evidencia sobre algunos efectos de los plaguicidas organofosforados en la salud de niños, jóvenes y adultos con graves consecuencias para el desarrollo [7-12]. Estudios realizados en niños y sus padres expuestos a organofosforados demuestran efectos dañinos de orden citogenético y en la capacidad reproductiva, así mayor frecuencia de neoplasias, mayor cantidad de alteraciones neuroconductuales y efectos teratogénicos, endocrinos e inmunotóxicos [7, 13-15].

Los organofosforados influyen principalmente en la población ocupacional expuesta directamente a los plaguicidas; sin embargo, los niños también se ven afectados por la contaminación de los alimentos y del medio ambiente, así como por vivir cerca de campos, por trabajar en faenas agrícolas y por la contaminación residencial. Además, existen algunos estudios que mencionan que la exposición ocupacional de los padres que faenan como trabajadores agrícolas también sería un factor predictivo de exposición de sus hijos a pesticidas [12, 15].

En Chile, una de las regiones que posee mayor porcentaje (33,7%) de población rural dedicada a la agricultura y ganadería es la región del Maule. En esta región, en el último tiempo ha aumentado la venta y aplicación de pesticidas para el control de plagas [20], lo cual ha derivado en la presencia constante de intoxicaciones agudas [21], principalmente en la provincia de Talca. Por otro lado, en un estudio ecológico realizado en esta misma provincia en el que se describe la relación existente entre la cercanía de escuelas municipales a predios agrícolas que utilizan plaguicidas y la presencia de escolares con discapacidad intelectual, se observó una mayor proporción de estudiantes con discapacidad intelectual en las escuelas rurales de nivel socioeconómico bajo y cercanas a predios agrícolas que utilizan plaguicidas [22].

A partir de lo anterior, se propuso desarrollar un estudio piloto con el fin de explorar la exposición a organofosforados en escolares rurales y estimar la asociación entre las concentraciones de metabolitos organofosforadosen orina y el desempeño cognitivo en el test de inteligencia para niños de Wechsler (WISC-III).

Metodología

Se realizó un estudio exploratorio de diseño transversal con una muestra de 25 niños de 6 a 11 años de edad, de escuelas rurales municipalizadas de nivel socio- económico bajo de la provincia de Talca. El estudio incluyó la firma del consentimiento informado de los padres y la aprobación del comité de ética de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile.

Se considera este estudio como exploratorio debido a que no se observan estudios similares, tanto en nuestro país como en América latina, que evalúen la presencia de metabolitos organofosforados en la orina de escolares y que estimen la relación con el desempeño cognitivo con el test de inteligencia de Wechsler, aplicado con la totalidad de sus subpruebas. Los estudios exploratorios permiten confirmar si es posible realizar una investigación sobre una problemática en particular que comprenda un mayor tiempo y costo en su ejecución, con el fin de establecer si el diseño del estudio y los instrumentos son pertinentes para la medición, establecer estimaciones de tamaño de muestra y posibles análisis de datos, identificar variables y prioridades para una próxima investigación o sugerir nuevas hipótesis, a la vez que se pueden tener alcances descriptivos, correlaciones e incluso causales [23].

A partir de lo anterior, el objetivo principal de este estudio exploratorio consistió en evaluar la presencia de metabolitos organofosforados en la orina de escolares rurales y estimar su asociación con el desempeño cognitivo, teniendo presente como hipótesis que la presencia de algún metabolito organofosforado en la orina de los escolares se asocia con un rendimiento disminuído en alguna prueba que evalúe el desempeño cognitivo de los niños.

Se seleccionaron de manera aleatoria dos escuelas de la provincia de Talca: a) una escuela de la comuna de Talca, seleccionada como escuela no cercana a predios agrícolas, con una población escolar básica de 158 niños, donde se seleccionaron al azar 10 escolares (5 niños y 5 niñas); b) una escuela de la comuna de Maule, seleccionada como escuela cercana a predios agrícolas, con una población escolar de 146 niños, en la cual se seleccionaron aleatoriamente 15 escolares (9 hombres y 6 mujeres). Se evaluó por medio de un cuestionario, a través de antecedentes escolares, médicos y familiares, que los niños no presentaran algún tipo de enfermedad, discapacidad intelectual, repetición de curso, bajo peso al nacer, desnutrición ni intoxicaciones o exposiciones a otros químicos que pudiera influir en el rendimiento del test.

La provincia de Talca está ubicada en la región del Maule, en la zona centro-sur de Chile. Comprende diez comunas, de las cuales, las comunas de Maule y de Talca están ubicadas en el centro de la provincia. La ciudad de Talca es la más urbanizada y es la capital de la región del Maule. La comuna de Maule se caracteriza por concentrar una gran cantidad de población rural. La actividad principal de ambas comunas es agrícola-ganadera; no poseen actividad minera ni pesquera.

La variable dependiente del estudio se definió como el desempeño cognitivo en alguna de las escalas e índices factoriales del test de inteligencia para niños WISC-III, versión chilena. Para efecto de este estudio, se analizaron por separado cada escala e índice factorial.

El CI se expresa en un puntaje derivado de un coeficiente de desviación de una curva normal que toma como media 100 y como desviación estándar, 15. Con base en este puntaje, la clasificación del ci que entrega el WISC-III es la siguiente [24]: muy superior = CI130 y más; superior = CI120 a 129; medio Alto = CI110 A 119; promedio = CI90 a 109; medio bajo = CI80 a 89; limítrofe = CI70 a 79; intelectualmente deficiente = ci69 y menos. A partir de lo anterior, se consideraron como desempeño cognitivo descendido aquellos rendimientos correspondientes a un CI menor de 90.

Además, el instrumento entrega cuatro índices factoriales. En la estandarización chilena del WISC-III [24], estos factores se traducen en cuatro puntajes ci adicionaExposición a organofosforados y desempeño cognitivo en escolares rurales chilenos: un estudio exploratorio Facultad Nacional de Salud Pública 259 les, que comprenden: a) comprensión verbal: muestra la habilidad general del niño para comprender el lenguaje, procesar la información y organizar una respuesta verbal; b) organización perceptual: evalúa la capacidad de organizar la información en los ámbitos visual, práxico, espacial y de ejecución del escolar; c) velocidad de procesamiento: mide la memoria a corto plazo inmediata, la capacidad para mantener la atención, la capacidad de codificación, la discriminación perceptual, la coordinación motora fina y la flexibilidad cognitiva; d) ausencia de distractibilidad: mide la capacidad de secuenciación, memoria a corto plazo, memoria de trabajo, habilidades numéricas y de procesamiento auditivo y variables conductuales como la ansiedad y distracción.

Las escalas Wechsler han sido ampliamente utilizadas para medir efectos de la exposición ambiental en trabajadores, estudiantes y población no ocupacional a diversos contaminantes como plomo, mercurio, pesticidas organoclorados y otros neurotóxicos que afectan el desempeño cognitivo e intelectual [19].

La prueba WISC-III se aplicó de forma individual después de las tomas de muestras de orina en las escuelas de los niños por dos parte de psicólogos expertos. Se utilizó una sala destinada a la evaluación psicométrica.

La variable independiente de exposición a plaguicidas organofosforados se definió a partir de la medición de las concentraciones de metabolitos organofosforados en orina. Se analizaron 6 metabolitos de dialquilfosforados (cdc, 2009): dimetilfosfato (DMP), dimetilfosforotiato (DMTP), dimetilfosforoditiato (DMDTP), dietilfosfato (dep), dietilfosforotiato (DETP), y dietilfosforoditiato (DEDTP). Los metabolitos organofosforados fueron ajustados con la creatinina de cada niño. Se recolectó la primera orina matinal de los niños en un frasco esterilizado (25mL de orina), muestras que se enviaron debidamente refrigeradas a Pacific Toxicology Laboratories de California, en Estados Unidos. Para el análisis se utilizó la cromatografía de gas con detección de llama fotométrica (gc-fdp), con un rango de referencia esperado en los niños de menos de 5 ug/L de orina para los metabolitos DEP, DMP, DMTP, DETP y menos de 10ug/L de orina para los metabolitos DMTP y DTP. La creatinina también se midió en las muestras de orina por medio de un método colorimétrico. La medición se utilizó para ajustar los resultados de los metabolitos organofosforados por cada niño. Los metabolitos están relacionados directamente con la exposición a diferentes pesticidas organofosforados. La tabla 1 muestra esta relación con los organofosforados más utilizados en las comunas del estudio [21, 22].

Tabla 1. Principales pesticidas organofosforados usados en la provincia de Talca y sus respectivos metabolitos organofosforados

Las demás variables analizadas se indagaron por medio de un cuestionario aplicado a la madre de los niños participantes. Consistió en un cuestionario cerrado que incorporó preguntas sobre los antecedentes generales del niño, la familia y la vivienda, a modo de anamnesis. El instrumento fue validado previamente por el criterio de tres jueces expertos.

Dichas variables fueron las siguientes: sexo de los niños, su edad, nivel educativo del padre y de la madre (años de estudios), cercanía de la vivienda y escuela al predio agrícola (distancia menor a 500m del hogar o escuela) y ocupación del padre y de la madre (ocupación agrícola y no agrícola).

Resultados

La edad promedio de los niños fue de 8,2 años. La media de los años de estudio de las madres de los niños fue de 8,9 años y la de los padres,de 8 años. Con respecto a la ocupación de los padres, 48% de las madres y 80% de los padres poseen una ocupación laboral relacionada con actividad agrícola. Un 80% de las viviendas de los niños estaban cercanas a predios agrícolas.

Se observaron niveles por encima del límite de referencia de los metabolitos DMP, DMTP y DEP en los escolares. Para los otros metabolitos (DETP, DMDTP y DEDTP) no se observaron valores significativos.

Al no existir diferencias estadísticas significativas entre los resultados de los metabolitos organofosforados de ambas escuelas, se compararon los resultados con los valores obtenidos por el total de los participantes, con los niños de la misma edad descritos en el reporte del cdc [4]. Al observar la tabla 2, se advierte que los niños del estudio estarían ubicados dentro de los percentiles con concentraciones altas de metabolitos organofosforados [4]. Las concentraciones del metabolito dep son más elevadas que los otros dialquilfosforados. Un 56% de los niños (n=14) presentaron concentraciones sobre el límite de referencia para el DMP y el DMTP; y un 92% (n= 23) presentó el metabolito dep sobre este límite.

Tabla 2. Estadísticos descriptivos de metabolitos dialquilfosforados dmp, dmtp y dep (expresados en ug/L de orina) y sus respectivos valores corregidos por creatinina de los escolares y valores de referencia del Centro de Control de Enfermedades y Prevención (cdc) para niños de 6 a 11 años

Al correlacionar los años de estudios de la madre y los años de estudios del padre con las concentraciones de metabolitos organofosforados de los niños, se observó que solo la variable años de estudio del padre tenía una correlación positiva moderada con el metabolito dmp (r_s = 0,345; p [unilateral] = 0,046). Al revisar esta relación, la variable años de estudio del padre presenta diferencias significativas entre los padres trabajadores agrícolas y trabajadores no agrícolas [5, 20] (U = 22, p = 0,43 [bilateral]), donde los trabajadores agrícolas poseen una media de 7,5 años de estudio y los trabajadores no agrícolas, una media de 10 años.

Al comparar las medias de las concentraciones de metabolitos organofosforados de los niños con las otras variables independientes, se observó que los hijos de trabajadoras agrícolas presentan diferencias significativas [13, 12] (U = 41; p = 0,044 [bilateral]) con los hijos de trabajadoras no agrícolas en la concentración del metabolito dep, y presentan menos concentración (media aritmética dep = 11,9 ug/L) que los hijos de trabajadoras no agrícolas (media aritmética dep = 20,7ug/L). Al revisar las medias de las concentraciones de metabolitos organofosforados de los niños según la cercanía o no de la escuela y la vivienda a predios agrícolas y según sexo, no se observaron diferencias significativas.

La tabla 3 muestra los estadísticos descriptivos del desempeño cognitivo de los niños en la prueba WISC-III (tabla 3). No se observaron diferencias estadísticas significativas entre las escuelas, por lo tanto, los análisis para el desempeño cognitivo y la correlación con las otras variables del estudio se realizaron con el total de la muestra.

Un 52% obtuvo un ci verbal e índice de comprensión verbal por debajo del promedio esperado para la edad. En el CI ejecución, un 64% rindió por debajo del promedio esperado, y un 60% obtuvo un ci total también por debajo. Similar resultado se obtuvo en el ci de organización perceptual (60% bajo), velocidad de procesamiento (95% por debajo el promedio) y ausencia de distractibilidad (64% bajo).

Se observaron diferencias significativas según sexo de los niños en el factor civelocidad de procesamiento (U [14, 11] = 32,5, p = 0,015 [bilateral]), donde los hombres obtienen un desempeño menor que las mujeres (hombres: media ci = 74, desviación típica = 13,7; mujeres: media CI = 88, desviación típica = 11,4).

Se observó correlación positiva moderada del citotal de los niños con los años de estudios del padre (rs = 0,342, p = 0,047) y la madre (r_s = 0,451, p = 0,012), del CI verbal con los años de estudio de la madre (r_s = 0,421, p = 0,018) y del civelocidad de procesamiento con los años de estudio de la madre (r_s = 0,477, p = 0,008). Para las otras variables del estudio (cercanía de la escuela y de la vivienda a predio agrícola, ocupación de los padres y edad de los niños) no se observaron diferencias significativas.

Con respecto a la asociación entre metabolitos organofosforados y desempeño en el WISC-III, se encontró una asociación inversa entre el factor velocidad de procesamiento y el dmtp (rs = -0,44, p = 0,014 [unilateral]). Los otros metabolitos no presentaron asociación con la prueba WISC-III.

Discusión

En este trabajo se constató que los niños evaluados presentan elevadas concentraciones de metabolitos organofosforados por sobre el límite de detección. En efecto, la media geométrica de los tres metabolitos evaluados supera la media geométrica del reporte del CDC [4], el cual considera exposición a plaguicidas en la población general de la misma edad. Dado que la medición en orina se realizó en el mes de diciembre, época en que las labores agrícolas están en pleno desarrollo, se sugiere realizar un seguimiento en otras épocas del año con el fin de constatar si corresponde a una exposición permanente en el tiempo.

Si bien el objetivo principal fue evaluar la presencia de metabolitos organofosforados en orina y su asociación con el desempeño cognitivo de escolares rurales, con el fin de explorar si es factible desarrollar en el futuro un estudio que evalué los efectos de los metabolitos organofosforados en el funcionamiento cognitivo de los niños, adicionalmente se exploró la identificación de variables que determinarían tales metabolitos: vivir o estudiar cerca de predios agrícolas, sexo de los niños y años de estudios de la madre. Estas variables no se relacionaron con la concentración de metabolitos organofosforados en la orina de los niños. En cambio, se presentó una correlación positiva entre los años de estudio del padre y elevados niveles de DMP en los niños, y una mayor presencia del metabolito DEP en los hijos de trabajadoras no agrícolas. Estos resultados difieren de otras investigaciones internacionales [7, 13, 19] en que se ha reportado que la cercanía de la vivienda a predios agrícolas, la ocupación agrícola y menos años de estudios de los padres se asocia con niveles altos de metabolitos organofosforados en niños; sin embargo, creemos que es posible que la existencia de otra variable de exposición –como el consumo de frutas y verduras con residuos organofosforados– esté influyendo en la presencia de metabolitos organofosforados en los niños [4]. Además, cabe recordar que el 80% de la muestra informó que vivía cerca de predios agrícolas, por lo tanto, para este grupo no se consideró como una variable significativa, lo que indica que en un siguiente estudio se deberían incorporar comunidades rurales no agrícolas y zonas urbanas con características sociales y escolares similares a los niños del estudio.

Los escolares estudiados presentan un rango de CI bajo el promedio esperado para su edad en la escala general de inteligencia WISC-III, en la escala de ejecución, en los índices de organización perceptual, ausencia de distractibilidad y velocidad de procesamiento, y un rango de cipromedio en la escala verbal y en el índice de comprensión verbal. Estos resultados sugieren que los estudiantes poseen habilidades de lenguaje y manejo de la información verbal dentro de lo esperado para su edad, aspecto muy influenciado por el contexto cultural y las herramientas educativas entregadas por la escuela. Sin embargo, su rendimiento intelectual general se ve afectado por las dificultades que presentan en sus capacidades de recibir y procesar información no verbal a nivel de ejecución, lo que implica que los escolares presentan dificultades en el procesamiento que permite la integración de información visual y las habilidades de planeación, organización y razonamiento estratégico frente a material no verbal; dificultad en la velocidad del procesamiento de información, indicando un bajo nivel de atención sostenida y dividida; rendimiento bajo en la memoria de trabajo, la capacidad de sostener información útil en la memoria de corto plazo y en el control comportamental [24, 25].

Con respecto a la variable sexo, existen antecedentes de mayor exposición a plaguicidas en niños que en niñas [19], pero no se conoce evidencia que relacione un mejor desempeño cognitivo en el índice de velocidad de procesamiento del WISC-III en niñas que en niños. En este estudio no se observaron diferencias entre niños y niñas en la concentración del metabolito dmtp, lo que indica que, para esta muestra, la variable sexo influye en el rendimiento de los niños en el factor velocidad de procesamiento, pero no en la asociación entre concentración del metabolito dmtp y bajo desempeño en dicho factor, lo que sugiere que la variable sexo podría ser un confusor de la prueba WISC-III, y que, por lo tanto, requiere ser controlada en un siguiente estudio.

Reconociendo las limitaciones del tamaño de muestra, este estudio exploratorio entregó ciertos antecedentes que validan el test WISC-III como una prueba adecuada para medir desempeño cognitivo en casos de niños expuestos a pesticidas, teniendo presente su aplicación completa, y la interpretación de sus resultados debería realizarse considerando las escalas e índices factoriales estandarizados que conforman la prueba, más que las sub-pruebas por separado.

En futuros estudios,se debería incorporar un tamaño muestral que permita identificar con mayor poder otras variables asociadas,como el cide los padres, e incorporar variables socio-demográficas, como la de población escolar urbana y el nivel socioeconómico, además de indagar sobre los factores de riesgo asociados a las altas concentraciones de metabolitos organofosforados en orina, como son la presencia de residuos de plaguicidas organofosforados en vegetales, la manipulación de plaguicidas organofosforados por parte del niño y su familia y la exposición ambiental en agua o tierra, además de variables socio-demográficas.

Agradecimientos

Este estudio fue financiado por un proyecto nih Fogarty, N.º D43 TW05746, ITREOH (International Training Research Environmental & Occupational Health), del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos (NIH), proyecto vigente entre la Universidad de Emory, Atlanta (Estados Unidos) y la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Chile. El autor principal es becario Conicyt.

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Recibido: 21 de marzo de 2011.
Aprobado: 15 de junio de 2011.