Níquel en alimentos y factores influyentes en sus niveles, ingesta, biodisponibilidad y toxicidad: una revisión

Abstract

El níquel (Ni) es un metal tóxico cuya fuente de exposición principal son los alimentos, destacando pescados y vegetales regados con aguas residuales. Es de gran interés la determinación prospectiva de los niveles de Ni en los alimentos y dieta, considerando su migración desde materiales de contacto durante el procesado o a partir de los envases alimentarios. Los utensilios de acero inoxidable y de cerámica pueden ser fuentes importantes en función de factores como temperatura, pH, tiempo de contacto, tipo de alimento, procesado tecnológico, etc. Los datos sobre ingesta dietaria de Ni son escasos y no ofrecen grandes diferencias entre las distintas localizaciones geográficas. Es importante conocer la fracción biodisponible de Ni y de las especies de las que éste forma parte, por lo que los estudios de su biodisponibilidad en alimentos han de continuar realizándose, dada su relación directa con su toxicidad en el organismo.

Nickel (Ni) is a toxic metal whose main source are food overall marine fish and plants when irrigated with untreated sewage. The prospective determination of Ni levels in food and diet, considering its migration during food processing or from food packaging, is of great concern. The stainless steel appliances and ceramics can be important sources in function of factors like temperature, pH, contact time, food category, processing technology, etc. Data of Ni intake are scarce and do not offer large differences among different geographical locations. It is important to know the bioavailable fraction of Ni as well as that of species of which it is part. Therefore, studies of its bioavailability in foods should be continued, taking into account its direct relationship to the body toxicity.

Keywords:

• nickel
• food
• dietary intake
• bioavailability
• toxicological risk

Palabras claves:

• níquel
• alimentos
• ingesta dietética
• biodisponibilidad
• riesgo toxicológico

Introducción

El níquel es un metal de transición con cinco estados de oxidación que puede formar una gran variedad de especies distintas, siendo el estado de oxidación +2 el más abundante. De las especies de níquel, son las inorgánicas las que poseen efectos tóxicos más relevantes (Schaumlöffel, 2012).

El níquel es liberado al medio ambiente a partir de una gran variedad de fuentes naturales y antropogénicas (Pérez-Rodríguez, De Blas, Soto, Pontevedra-Pombal, & López-Periago, 2011). Dentro de las fuentes industriales, una cantidad considerable deriva de la combustión del carbón, petróleo, y otros combustibles fósiles. También contribuyen la fabricación de aleaciones de níquel (acero), los procesos de galvanoplastia, la incineración de residuos y las aguas residuales (Ahmad & Ashraf, 2011). Por lo general, la porción más grande de níquel y sus compuestos que se liberan al medio ambiente se adsorben sobre los sedimentos o partículas del suelo y, por tanto, se inmovilizan, pudiendo captarse por las plantas allí cultivadas y a través de los alimentos llegar al ser humano. No obstante, en los suelos ácidos su movilidad aumenta debido a una mayor solubilidad pudiéndose filtrar a las aguas subterráneas. El hecho de que el níquel pueda llegar al medio ambiente a partir de una gran variedad de fuentes, hace que la mayoría de los organismos vivos estén expuestos a sus efectos tóxicos en un momento u otro durante sus vidas (Ahmad & Ashraf, 2011; González, Messeguer, & Mateos, 2009). El grado de contaminación por este metal en distintas áreas se puede conocer a través de lo que se conoce como ‘bioacumuladores’ o ‘indicadores biológicos’ de contaminación, i.e. ciertos moluscos y crustáceos como el cangrejo rojo, líquenes, hongos y otras plantas que tienen la capacidad de acumularlo en elevadas concentraciones (Fındık & Çiçek, 2011).

También es importante profundizar en el conocimiento acerca de la influencia que el tratamiento tecnológico y culinario de los alimentos puede ejercer en los niveles de níquel finalmente presentes, así como en su biodisponibilidad y toxicidad desde los alimentos manufacturados.

Presencia de níquel en alimentos

Pescados y mariscos

Las principales fuentes de níquel en los sistemas acuáticos son los procesos industriales, la lluvia, los ciclos biológicos, la erosión de las rocas y el suelo (Sadeghi, Tavassoli, Amini, Ebrahimzadeh, & Daei, 2011). El grado de contaminación de estos procesos es muy diverso. En algunos lugares como en la India, Dhaneesh, Gopi, Ganeshamurthy, Kumar, and Balasubramanian (2012) encontraron que las posibles fuentes de contaminación provenían de los desechos de los buques y las pinturas anticorrosivas que les aplicaban a los barcos. En aguas del Mediterráneo, Maceda-Veiga, Monroy, and De Sostoa (2012) encontraron que las causas eran principalmente residuos procedentes de la agricultura (i.e. plaguicidas y fertilizantes), de la industria (i.e. uso de tintes) o la propia urbanización de terrenos que genera aguas residuales muy contaminadas. Los valores normales de Ni encontrados en pescados que crecen en aguas no contaminadas son del orden de 0,2–2 μg/g referido a materia seca; sin embargo, valores considerablemente superiores se han encontrado en zonas sometidas a elevada polución.

La Tabla 1 recopila datos bibliográficos sobre la presencia de Ni en pescados y mariscos. A la vista de estos datos se puede afirmar que los pescados azules acumulan mayor cantidad de níquel respecto a los pescados blancos o semi-grasos. Con lo que respecta a los mariscos, también en algunas especies como ostras, almejas o mejillón, se han detectado cantidades elevadas (Demirezen & Uruç, 2006; Mutlu, Türkmen, Türkmen, & Tepe, 2011). Con frecuencia las algas presentan concentraciones de este metal que exceden hasta 10 veces los niveles normales, mostrando un factor de acumulación de incluso x200 (Dhaneesh et al., 2012; Sadeghi et al., 2011).

Tabla 1. Contenido de Ni en pescados y moluscos según estudios recientes. Datos referidos a peso fresco de la porción comestible.

Table 1. Nickel content in fish and molluscs according to recent studies. Data referred to fresh weight of the edible portion.

Producto (Nombre científico)	Procedencia	Ni±desviación estándar (DE), μg/g	Referencia
Pescado blanco
Merlán (n = 31) (Merlangius merlangus)	Bartin (Turquía)	0.196 ± 0.066	Findik and Çicek (2011)
Barbo^a (Barbus meridionalis)	Cataluña (España)	Tejido muscular: 0.142 ± 0.144^b	Maceda-Veiga et al. (2012)
		Hígado: 0.913 ± 0.845^b
Merluza (Merluccius merluccius)	Atenas (Grecia)	nd^c	Kalogeropoulos et al. (2012)
Bacaladilla (Micromesistius poutassou)	Kayseri (Turquía)	0.091 ± 0.011	Demirezen and Uruc (2006)
Pescado semi-graso
Salmonete (Mullus barbatus)	Atenas (Grecia)	nd^c	Kalogeropoulos et al. (2012)
Salmonete (Mullus barbatus)	Bartin (Turquía)	0.063 ± 0.008	Findik and Çicek (2011)
Pescado azul
Caballa (Scomber scombrus)	Kayseri (Turquía)	0.082 ± 0.015	Demirezen and Uruc (2006)
Anchoa (Engraulis encrasicolus)	Kayseri (Turquía)	0.189 ± 0.011	Demirezen and Uruç (2006)
Anchoa (Engraulis encrasicolus)	Atenas (Grecia)	nd^c	Kalogeropoulos et al. (2012)
Sardina (Sardina pilchardus)	Atenas (Grecia)	nd^c	Kalogeropoulos et al. (2012)
Bonito (Sarda sarda)	Kayseri (Turquía)	0.094 ± 0.018	Demirezen and Uruç (2006)
Crustáceos
Cangrejo azul (Callinectes sapidus)	Costa Mediterránea	0.24–0.45	Mutlu et al. (2011)
Cangrejo azul (Callinectes sapidus)	Turquía	0.66–1.59	Mutlu et al. (2011)
Gamba (Parapenaeus longirostris)	Atenas (Grecia)	0.051 ± 0.013	Kalogeropoulos et al. (2012)
Moluscos
Mejillón (Mytilus edulis)	Atenas (Grecia)	0.34 ± 0.29	Kalogeropoulos et al. (2012)
Distintas especies	Archipiélago Lakshadweep (India)^e	0.14 ± 0.08	Dhaneesh et al. (2012)
Calamar (Loligo vulgaris)	Atenas (Grecia)	0.08 ± 0.02	Kalogeropoulos et al. (2012)

Notes: ^aPescado procedente de un río con vertidos urbanos y efluentes industriales. ^bDatos referidos a peso seco, porción comestible. ^cnd, no detectado.

Notes: ^aFish from a river with urban waste and industrial effluents. ^bData refers to dry weight, edible portion. ^cnd, not detected.

Kalogeropoulos et al. (2012) estudiaron los efectos de 3 tratamientos térmicos diferentes como la fritura, la cocción y la parrilla respecto a los alimentos crudos, y como éstos influían en los niveles de Ni presentes. En todos los pescados, los niveles de metales traza aumentaron principalmente debido a la pérdida de agua, que hace que se concentren todos ellos, siendo los pescados fritos los que presentaron una mayor contaminación por níquel, contenido que sin embargo se observó que no supone un problema para la salud.

Productos vegetales

En general, la absorción de metales pesados en verduras y hortalizas es mayor cuando se riegan con aguas residuales y efluentes industriales. Las variaciones en el contenido también dependen de la naturaleza física del suelo y la capacidad de absorción de cada especie vegetal (Amin, Hussain, Alamzeb, & Begum, 2013; Lemos et al., 2007; Li et al., 2012). Cerca de 29.3% de las muestras de vegetales y fruta recolectados de algunas marismas recuperadas como tierras de cultivo en China supera el nivel máximo permitido de Ni en los alimentos debido al gran crecimiento económico que potencia industrias muy contaminantes como la electrónica, metalúrgica y minera, próximas a los cultivos (Li et al., 2012).

La Tabla 2 recoge datos bibliográficos recientes sobre la presencia de Ni en hortalizas y verduras. Respecto a los cereales, cantidades elevadas fueron encontradas por Li et al. (2012) en arroz, llegando hasta niveles de 2.34 ± 0.27 µg/g debido a que este alimento está en contacto directo con el agua y ésta puede provenir de efluentes contaminados. También puede derivarse cierta contaminación del proceso de molturación del grano por migración del metal a partir de la maquinaria utilizada. Cabrera, Lloris, Giménez, Olalla, and López (2003) encuentran valores de Ni en legumbres y frutos secos producidos en España del orden de 0.02–0.35 y 0.10–0.64 μg/g, respectivamente.

Tabla 2. Contenido de Ni en hortalizas, verduras y frutas según estudios recientes. Datos referidos a peso fresco de la porción comestible.

Table 2. Nickel content in vegetables and fruits according to recent studies. Data referred to fresh weight of the edible portion.

Producto (Nombre científico)	Procedencia	Ni±DE, (µg/g)	Referencia
Col (Brassica oleracea var. viridis)	Shiraz (Irán)	0.70	Sadeghi et al. (2011)
Col (Brasssica oleracea L. var. capitata)	Guangzhou (China)	0.201 ± 0.128	Li et al. (2012)
Brócoli (Brassica oleracea L. var. italica Plencki)	Guangzhou (China)	0.291 ± 0.120	Li et al. (2012)
Coliflor (Brassica oleracea L. var. botrytis L.)	Guangzhou (China)	0.157 ± 0.086	Li et al. (2012)
Lechuga romana (Lactuca sativa L. var. Longifolia)	Guangzhou (China)	0.197 ± 0.137	Li et al. (2012)
Lechuga (Lactuca sativa)	Shiraz (Irán)	0.059	Sadeghi et al. (2011)
Cebolla (Allium cepa)	Sheikh Maltoon (Pakistán)	1.65	Amin et al. (2013)
Ajo (Allium sativum)	Sheikh Maltoon (Pakistán)	2.55	Amin et al. (2013)
Berenjena (Solanum melongena)	Sheikh Maltoon (Pakistán)	7.2	Amin et al. (2013)
Berenjena (Solanum melongena)	Guangzhou (China)	0.137 ± 0.135	Li et al. (2012)
Tomate (Solanum lycopersicum)	Sheikh Maltoon (Pakistán)	6.1	Amin et al. (2013)
Tomate silvestre (Lycopersicon esculentum)	Cantón (China)	0.054 ± 0.026	Li et al. (2012)
Tomate (Solanum lycopersicum)	Shiraz (Irán)	4.7	Sadeghi et al. (2011)
Pepino (Cucumis sativus L.)	Guangzhou (China)	0.074 ± 0.033	Li et al. (2012)
Nabo (Brassica rapa var.rapa.)	Guangzhou (China)	0.104 ± 0.048	Li et al. (2012)
Patata (Solanum tuberosum)	Shiraz (Irán)	3.3	Sadeghi et al. (2011)
Patata (Solanum tuberosum)	Francia	0.027–0.547	Noël et al. (2012)
Patata (Solanum tuberosum)	Eslovenia	0.200	Ščančar, Zuliani, Žigon, and Milačič (2013)
Batata (Ipomea batata L.)	España	0.045–0.049	Luis et al. (2014)
Frutas (distintas especies, n = 75)	Francia	0.002–0.421	Noël et al. (2012)

En aceitunas, López-López, López, Madrid, and Garrido (2008) encontraron que la cantidad de níquel aumentaba hasta casi el doble con la madurez. Esto puede deberse a que a medida que la aceituna madura, va perdiendo más agua y por tanto, se concentran los componentes que ya tenía cuando estaba inmadura, pasando de 0.145 ± 0.010 mg/kg a 0.220 ± 0.021 mg/Kg en plena madurez del fruto.

La presencia de metales traza en aceites vegetales comestibles puede ser debida a la composición del suelo, a la polución medioambiental y a contaminaciones durante los procesos de extracción y envasado del aceite (Quintaes, Farfan, Morgano, & Almeyda, 2007; Zhu, Fan, Wang, Qu, & Yao, 2011). Se ha descrito ampliamente el efecto negativo del Ni y otros metales traza como Fe, Cu o Mn en aceites vegetales comestibles debido a su efecto catalítico en el proceso de autooxidación y que afecta en gran medida, a su valor nutricional, a sus efectos biológicos, y por supuesto, a su flavor (Benincasa, Lewis, Perri, Sindona, & Tagarelli, 2007; Zeiner, Juranovic-Cindric, & Škevin, 2010). Cabrera-Vique, Bouzas, and Oliveras-López (2012) encuentran valores de Ni en aceite de oliva virgen calidad extra procedente de distintas Denominaciones de Origen Protegidas de 19.49 ± 10.08 μg/kg. Recordar que además este metal se utiliza como catalizador en el proceso de hidrogenación de aceites.

Los alimentos como el té, café, chocolate, soja, frutos secos, harina de avena, la col, las espinacas y las patatas contienen altos niveles de níquel, por lo que son este tipo de alimentos la principal fuente de exposición al níquel (Navarro & Gil, 2010; Nöel et al., 2012). La concentración total de níquel en hojas de té es variable y oscila entre 1.21 y 14.4 µg/g, reflejando probablemente las condiciones ambientales en las que se cultiva la planta como la concentración en suelo y la disponibilidad del elemento para la planta, el uso de fertilizantes o productos fitosanitarios que contienen níquel, etc. (Bolle et al., 2011). Ščančar et al. (2013) señalan que la forma iónica del níquel es muy soluble en las hojas de té y encuentren valores de hasta 14.4 ± 0.2 µg/g en té verde. Sin embargo, en otros estudios realizados por Tuzen et al. (2009) y Lemos et al. (2007), las cantidades encontradas en té negro fueron del orden de 4.45 ± 0.27 µg/g y 2.2 ± 0.1 µg/g, respectivamente. Noël et al. (2012) observan valores relativamente elevados de Ni en productos de confitería y helados, sobre todo cuando contienen cacao puro. Valores similares detectan Duran, Tuzen, and Soylak (2009) en productos de confitería y golosinas.

Carnes y derivados

Las carnes más estudiadas han sido las de aves de corral y más en concreto la carne y productos derivados del pollo debido a su bajo precio y a que su consumo está muy extendido (Noël et al., 2012; Uluozlu, Tuzen, Mendil, & Soylak, 2009). La Tabla 3 recoge datos bibliográficos recientes.

Tabla 3. Contenido de Ni en carnes y derivados según estudios recientes. Datos referidos a peso fresco de la porción comestible.

Table 3. Nickel content in meat and meat products according to recent studies. Data referred to fresh weight of the edible portion.

Producto	Procedencia	Ni±DE (µg/g)	Referencia
Carne de pollo	Estambul (Turquía)	0.285 ± 0.150	Tuzen et al. (2009)
Carne de pollo	Francia	0.027–0.148	Noël et al. (2012)
Carne de cerdo	Francia	0.027–0.316	Noël et al. (2012)
Pechuga de pollo	Selangor (Malasia)	0.119 ± 0.084	Abduljaleel, Shuhaimi- Othman, and Babji (2012)
Pechuga de codorniz	Selangor (Malasia)	0.330 ± 0.030	Abduljaleel et al. (2012)
Jamón cocido	Francia	0.072	Noël et al. (2012)

Varios procesos fisiológicos y biológicos, como son los hábitos de alimentación, el crecimiento, la muda y la reproducción, pueden afectar a la distribución y concentración de los metales en los tejidos de las aves (Abduljaleel et al., 2012; Nisianakis, Giannenas, Gavriil, Kontopidis, & Kyriazakis, 2009). Por ejemplo, se detectan concentraciones más bajas en pechuga que en otros tejidos como pueden ser mollejas, pulmones o sangre. La alimentación y específicamente las diferencias en la capacidad para comer del suelo podría ser una explicación sobre el diferente contenido de elementos traza en huevos de distintas especies aviares (Nisianakis et al., 2009). En general, los valores encontrados son bajos y por tanto, no representan un peligro para la población, aunque se podría destacar que los niveles de níquel son ligeramente más altos en la clara que en la yema (Nisianakis et al., 2009).

Noël et al. (2012) observan un claro aumento de la concentración de níquel en queso (0.112–0.400 mg/kg referido a peso fresco), respecto a la leche (0.027–0.086 mg/kg), lo que podría explicarse por la pérdida de agua que se produce durante la fabricación del queso que hace que se concentren los demás componentes, o por posibles cesiones a partir de la maquinaria empleada (Table 4).

Otros productos

Aunque Chéry et al. (2008) detectan cantidades inferiores de níquel en las especias naturales que en las procesadas, Noël et al. (2012) indican que las salsas y especias pueden ser fuente importante de este elemento en la dieta. La corrosión de los sistemas de tuberías de las viviendas es una fuente importante de metales traza en agua potable. Los accesorios de latón que a menudo están recubiertos con compuestos de cromo-níquel son también una de las principales fuentes de Cu, Pb, Ni y Cr en el agua del grifo. El fenómeno de la corrosión y por tanto, la concentración de metales en el agua potable depende de muchos factores tales como el material de la tubería, pH, presencia de cloruro y sulfatos, la temperatura y el tiempo de residencia del agua en las tuberías de distribución de agua (Karim, 2011; Tuzen et al., 2009). En Haití, Emmanuel, Pierre, and Perrodin (2009) encontraron hasta 15–250 µg/L en el agua de suministro de un hospital. La causa principal de su presencia se atribuyó a la contaminación de las aguas subterráneas por las actividades humanas, aguas que posteriormente se emplearon como suministro al hospital sin una depuración eficaz previa. Sin embargo, en el estudio realizado por Muñoz Domínguez, Araujo Nespereira, and Falqué López (2009), en aguas de manantial procedentes de Sandim (Noreste de Portugal) no fue detectada la presencia de níquel.

Respecto a otro tipo de bebidas, cabe destacar que Noël et al. (2012) encontraron cantidades más altas en bebidas analcohólicas que alcohólicas, (0.027–0.45 y 0.027–0.396 mg/kg, respectivamente). Estas cantidades fueron mucho mayores que las encontradas en el agua de bebida, con un rango entre 0.014–0.067 mg/kg (Table 4).

Contaminación de los alimentos por migración del níquel

Los alimentos que consumimos, pese a no tener níquel en su composición, pueden sufrir contaminación debido a la migración que tiene lugar desde los materiales en contacto con dichos alimentos. El níquel está presente tanto en cazuelas de acero inoxidable como de piedra y se libera progresivamente durante el proceso de cocción de los alimentos. Varios estudios señalan que en utensilios de acero inoxidable ocurre un desprendimiento más intenso de hierro y níquel en la primera cocción, disminuyendo esa migración en usos subsecuentes, lo contrario a lo que ocurre con las cazuelas de hierro fundido y de piedra (Demont, Boutakhrit, Fekete, Bolle, & Van Loco, 2012). La cocción de alimentos con carácter ácido puede incrementar el contenido en Ni sobre todo si se trata de recipientes con corrosión (Ščančar, Zuliani, Žigon and Milačič 2013).

En cuanto a objetos de cerámica se refiere, hay que tener en cuenta que la liberación de los elementos traza no depende sólo de su proceso de fabricación, sino que también está determinada por su uso y el tipo de alimento que está en contacto con él. En un estudio llevado a cabo por Demont et al. (2012), se puso de manifiesto el efecto del pH, la naturaleza del ácido y la temperatura en la migración de elementos traza contenidos en 18 piezas de cerámica tratada. En dicho estudio se observó, que la naturaleza del ácido juega un papel importante en la migración, siendo los ácidos cítrico y málico los que provocan mayor migración de níquel que el ácido acético. Se observó una relación lineal entre la temperatura y la migración. Finalmente se concluyó que existía también un riesgo para la salud relacionado con la posible migración de elementos traza distinta al plomo y cadmio. Por otro lado, ante una intoxicación ocurrida en el año 2000 en Bruselas, se analizaron teteras tradicionales de metal y se constató que los niveles de migración para el plomo y el níquel superaban los valores de referencia, considerados como tóxicos. Siendo en este caso, el tiempo de infusión y el uso de limón los factores que aumentaban la migración del níquel (Bolle et al., 2011).

El nivel de los metales traza puede ser reducido por unas prácticas más cuidadosas y un mejor procesamiento de las materias primas. Además, con una mejor selección de la materia prima, incluyendo un análisis de los elementos traza tóxicos antes de su elaboración, sin duda podría mejorar la situación.

Ingesta de níquel a través de la dieta

La ingesta de níquel en la dieta es muy variable, ya que está directamente condicionada por la localización geográfica de los alimentos consumidos, los componentes nutritivos de la ración, la proporción de alimentos de origen animal y vegetal, el procesado de alimentos, la contaminación medioambiental, así como la migración de este elemento que se lleva a cabo durante el procesado y el almacenamiento de los alimentos de los distintos utensilios de cocina elaborados con acero inoxidable (Aung, Yoshinaga, & Takahashi, 2006; Leblanc et al., 2005; Rose, Baxter, Brereton, & Baskaran, 2010).

El níquel es un elemento cuya esencialidad no ha sido demostrada hasta el momento, por lo que no se ha establecido una ingesta recomendada. Hay que tener en cuenta que al ser esencial para varios animales, no ha de descartarse el que pueda tener este carácter a pequeñas concentraciones para el ser humano. La Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) señaló que no era posible establecer un nivel máximo de ingesta tolerable para el Ni debido a la ausencia de datos suficientes. A pesar de ello, la WHO (2007) propuso una Ingesta Diaria Tolerable (TDI) de 11 µg/kg de peso corporal/día para niños y en 2008, de 12 µg/kg de peso corporal/día para adultos (WHO, 2008).

Existen numerosos trabajos de investigación en los que se ha estimado la ingesta media de níquel a través de la dieta. En la Tabla 5 se recopilan datos sobre la ingesta de níquel según estudios realizados en distintos países en los últimos años. Los datos derivados de éstos son similares, con la excepción de uno efectuado en el año 2009, en Italia por Turconi, Minoia, Ronchi, and Roggi (2009), donde los valores triplican al resto de datos recopilados (361.1 µg/día). La ingesta de níquel está por supuesto, muy relacionada con el origen y grado de contaminación de los alimentos y por los hábitos alimentarios de cada país.

Tabla 4. Contenido de Ni en otros alimentos según estudios recientes. Datos referidos a muestra fresca y porción comestible.

Table 4. Nickel content in other foods according to recent studies. Data referred to fresh weight of the edible portion.

Producto	Procedencia	Ni±DE (µg/g)	Referencia
Leche (n = 38)	Francia	0.027–0.086	Noël et al. (2012)
Mantequilla (n = 6)	Francia	0.001–0.233	Noël et al. (2012)
Margarina (n = 4)	Francia	0.027–0.077	Noël et al. (2012)
Preparados de inicio a base de leche (n = 42)	Francia, Alemania, Italia, Portugal, Suecia y Reino Unido	<0.05	Pandelova, Lopez, Michalke, and Schramm (2012)
Preparados lácteos con soja (n = 42)	Francia, Alemania, Italia, Portugal, Suecia y Reino Unido	<0.05	Pandelova et al. (2012)
Pasta (n = 4)	Francia	0.053–0.121	Noël et al. (2012)
Bebidas refrescantes (n = 26)	Francia	0.027–0.457	Noël et al. (2012)
Bebidas alcohólicas (n = 10)	Francia	0.025–0.271	Noël et al. (2012)
Queso (n = 16)	Francia	0.409 ± 0.232	Noël et al. (2012)
Cereales de desayuno (n = 6)	Francia	0.077–0.280	Noël et al. (2012)
Huevos y ovoproductos (n = 30)	Francia	0.027–0.328	Noël et al. (2012)
Huevos de gallina	Grecia	Yema: 0.059 ± 0.005 Clara: 0.074 ± 0.007	Nisianakis et al. (2009)
Huevos de pato	Grecia	Yema: 0.058 ± 0.006 Clara: 0.050 ± 0.006	Nisianakis et al. (2009)
Galletas (n = 24)^a	Francia	0.027–0.639	Noël et al. (2012)
Arroz (n = 5)^a	Francia	0.053–0.066	Noël et al. (2012)
Café (n = 30)^a	Francia	0.024–0.214	Noël et al. (2012)
Platos preparados (n = 68)	Francia	0.027–0.554	Noël et al. (2012)
Platos preparados	Granada (España)	0.018–0.095	Cabrera- Vique, Mesías, and Bouzas (2011)
Aceites vegetales comestibles (n = 10)	Francia	0.027–0.087	Noël et al. (2012)
Condimentos y salsas (n = 12)	Francia	0.024–0.533	Noël et al. (2012)
Chocolate (n = 10)	Francia	0.422–3.260	Noël et al. (2012)
Azúcar (n = 8)	Francia	0.026–0.186	Noël et al. (2012)
Tofu (n = 2)	Francia	0.309–0.392	Noël et al. (2012)
Queso (n = 16)	Francia	0.112–0.409	Noël et al. (2012)
Tofú (soja)	Eslovenia	2.130	Ščančar, Zuliani, Žigon and Milačič (2013)
Leche fermentada de soja	Eslovenia	5.950	Ščančar, Zuliani, Žigon and Milačič (2013)
Almendras	Eslovenia	0.830	Ščančar, Zuliani, Žigon and Milačič (2013)

Note: ^aReferido a peso seco.

Note: ^aReferred to dry weight.

Tabla 5. Ingesta dietética de Ni en diferentes países según estudios recientes.

Table 5. Nickel dietary intake in different countries according to recent studies.

País	Año	Método utilizado	Consumo (mg/día)	Referencia
United Kingdom	1999	Análisis de alimentos y tablas de consumo de alimentos	0.120	Ysart et al. (1999)
Germany	2000	Análisis de alimentos y tablas de consumo de alimentos	0.025–0.035	Anke et al. (2000)
Denmark	2002	Análisis de alimentos y tablas de consumo de alimentos	0.167	Larsen et al. (2002)
Poland	2004	Análisis de alimentos y tablas de consumo de alimentos	0.124–0.166	Marzec (2004)
España (Tarragona)	2005	Análisis de alimentos y tablas de consumo de alimentos	0.138	Bocio, Nadal, and Domingo (2005)
Japón	2005	Análisis de alimentos y tablas de consumo de alimentos	0.172	Shiraishi (2005)
Francia	2005	Análisis de alimentos y encuestas de frecuencia de consumo de alimentos	0.0924	Leblanc et al. (2005)
Japón	2006	Análisis de dietas duplicadas	< 0.198	Aung et al. (2006)
España (Guadalajara)	2007	Cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos (7 días) y tablas de composición de alimentos	0.160 ± 0.068	Fernández, Mateos, Aguilar, and Martínez (2007)
Alemania	2009	Registro de consumo de alimentos y tablas de composición de alimentos	0.030–1.050	Wittsiepe et al. (2009)
Alemania	2009	Análisis de porciones duplicadas y tablas con niveles de Ni en alimentos	0.012–0.560	Wittsiepe et al. (2009)
Italia	2008	Análisis de alimentos y tablas de frecuencia de consumo de alimentos	0.361	Turconi et al. (2009)
Reino Unido	2010	Datos recogidos en ‘British National Diet and Nutrition Survey’	0.130	Rose et al. (2010)
España (Islas Canarias)	2010	Análisis de alimentos y cuestionarios de frecuencia de consumo de alimentos	0.093	Gónzalez-Weller, Gutiérrez, de la Torre, Armendáriz, and Arméndariz (2010)
España (Islas Canarias)	2010	Análisis de alimentos y cuestionarios de frecuencia de consumo de alimentos	0.076–0.108	Gónzalez-Weller et al. (2012)
Líbano	2010	Análisis de alimentos y encuestas de consumo de alimentos	0.126	Nasreddine et al. (2010)
España (Península)	2012	Análisis de dietas duplicadas (10 días)	0.109	Domingo, Perelló, and Bordonaba (2012)

En España, Fernández et al. (2007) evaluaron la ingesta diaria de Ni entre jóvenes españoles de Guadalajara, con edades comprendidas entre 13–17 años (n = 467), encontrando valores de ingesta de 161.60 ± 65.78 y 159.63 ± 68.13 µg Ni/día para varones y hembras, respectivamente. Estos autores concluyen que esta ingesta es bastante elevada ya que representa ~50% de la Ingesta Diaria Tolerable y puede suponer riesgo para la salud. En 2010 González-Weller et al. (2010) efectúan un estudio en Canarias, encontrando niveles de ingesta de Ni del orden de 0.076 mg/día en mujeres con edades comprendidas entre 65–75 años de edad y de 0.108 mg Ni/día en hombres entre 45–54 años. Bocio et al. (2005) y Domingo et al. (2012) efectúan investigaciones similares en la provincia de Tarragona observando una ingesta media de 138 µg Ni/día y 109 µg Ni/día, respectivamente. En general, los valores disponibles todavía son escasos, aunque no se aprecia que las ingestas dietéticas de Ni en España ofrezcan grandes diferencias entre las diferentes localizaciones geográficas (Tabla 5).

Anke et al. (2000) señalan en un estudio efectuado en Alemania en 2002, que los individuos ovo-lacto-vegetarianos ingieren niveles diarios de Ni significativamente más elevados que las personas con una dieta mixta. Estos investigadores también observaron que los productos vegetales producidos en áreas contaminadas por Ni contienen entre 2–10 veces más Ni que en zonas poco contaminadas.

Wittsiepe et al. (2009) aplicando la técnica de análisis de porciones duplicadas, encontraron niveles de ingesta de Ni en jóvenes alemanes que superaban el nivel máximo de 25–30 µg Ni/día fijado por la Sociedad Alemana de Nutrición. Estos investigadores refieren la notable influencia de la ingesta derivada del agua de bebida así como del procesado y cocinado de los alimentos.

Biodisponibilidad del níquel en los alimentos

La evaluación de los riesgos para la salud humana de un producto alimenticio se basa generalmente en el conocimiento de la concentración total del contaminante (metales pesados) en los alimentos. Sin embargo, la concentración total de tales contaminantes en los alimentos no siempre refleja la fracción real bioaccesible y biodisponible para los seres humanos (Wittsiepe et al., 2009).

La mejor manera de evaluar los riesgos para la salud humana a partir de elementos tóxicos presentes en los alimentos es la determinación de la cantidad de metal liberado durante la digestión gástrica y absorción intestinal. La mayoría de los metales son altamente bioaccesibles es decir, son enzimáticamente liberados de la matriz del alimento, pero no son fácilmente dializados (biodisponibles), ya que no son capaces de atravesar la membrana de diálisis (Moreda-Piñeiro et al., 2012; Ruby et al., 1999).

Si no se conoce la cantidad de ión disponible que se absorbe (bioaccesibilidad), se puede estimar la biodisponibilidad usando métodos in vitro (Ruby et al., 1999). Pero, es el estudio de biodisponibilidad in vivo, el que se encuentra como estudio de verificación de los estudios in vitro, siendo importante a la hora de estudiar cómo puede afectar un metal en la salud humana. No obstante, los estudios in vivo suelen ser menos comunes, porque son difíciles de realizar y la medición de ciertos parámetros durante los experimentos, es limitada (Cabañero, Madrid, & Cámara, 2007; Henderson, Cappellini, Seilkop, Bates, & Oller, 2012).

Henderson, Durando, et al. (2012), Henderson, Cappellini, et al. (2012) han estudiado recientemente la toxicidad de los compuestos de níquel administrados de forma oral y han evaluado sus riesgos. Estos investigadores estudiaron diferentes especies de níquel, observando su biodisponibilidad gástrica y su toxicidad oral in vivo en ratas y ratones, determinando la dosis letal 50 (DL₅₀). Según este estudio la toxicidad aguda relativa de las sustancias de níquel estudiadas se puede ordenar: fluoruro de níquel ~ sulfato de níquel ~ cloruro de níquel ~ acetato de níquel > sulfamato de níquel > hidroxicarbonato de níquel > dihidróxido de níquel ⋙ subsulfuro de níquel y óxido de níquel.

En los últimos años, Darsow et al. (2012) han estudiado los factores que pueden influir en la excreción de Ni con especial atención a factores dietéticos, a la edad del individuo, o al consumo de agua. Concluyen que la excreción de este metal aumenta significativamente con la edad, el consumo de suplementos dietéticos y agua de bebida de mala calidad y por supuesto, con la ingesta de alimentos ricos en Ni. Asimismo, indican que los sujetos con mayor excreción urinaria de este metal no mostraron una sensibilización por contacto al niquel.

Estudios de biodisponibilidad in vitro

Nuestro grupo de investigación realizó en 2011 un amplio estudio sobre el contenido de Ni en platos preparados y comida rápida estimando también la fracción dializable tras un proceso de digestión in vitro de simulación gastrointestinal. Se incluyeron platos a base de carne de ternera, de pollo o de cerdo, a base de pescado, de huevos, salsas, etc. hasta un total de 170 muestras de 43 productos diferentes. El contenido medio de níquel osciló entre 18.50–95.00 ng/g, referido a peso fresco de la fracción comestible. Los valores más elevados correspondieron a productos adicionados de especias y hierbas aromáticas, cereales integrales, frutos secos, queso y champiñones, aunque con amplia variabilidad dentro de un mismo grupo de productos, posiblemente por la influencia del procesado y envasado, distinto en cada caso. La fracción dializable se estimó entre 4.50–7.75%. Se observó una correlación directa estadísticamente significativa entre el contenido total de Ni y la fracción dializable (r² = 0.7957) (Cabrera-Vique, Mesías, & Bouzas, 2011). El consumo medio de estos productos por la población española se ha incrementado de forma notable durante las últimas décadas; según datos del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (2009) se cifra en unos 31 kg/persona/año. Por eso, este tipo de estudios tiene interés para evaluar mejor la ingesta media actual de acuerdo con cambios notables en los hábitos alimentarios.

Cempel and Nikel (2006) inciden en la escasa información que existe aún, sobre las formas químicas de Ni en los alimentos y su biodisponibilidad. En los seres humanos, la absorción de Ni puede estar influenciada por el contenido total en el alimento, por la acidez de los jugos gástricos y por la presencia de otros componentes de la dieta que pueden interferir en la absorción del elemento.

Diferentes grupos de investigación como Moreda-Piñeiro et al. (2012) y He and Wang (2013) han estudiado la biodisponibilidad del Ni en pescados y mariscos procedentes de España y China, encontrando valores muy distintos de <7% en el estudio efectuado en España y de <86% (referido sólo a moluscos) en China. Además, se ha indicado que la biodisponibilidad del Ni en los moluscos tiende a disminuir durante el proceso de cocción (He & Wang, 2013). Así la fracción dializable en mejillón disminuyó con la cocción respecto al producto fresco de 89.1 a 66.9%. Es importante indicar que al disminuir la bioaccesibilidad de elementos tóxicos como el Ni, disminuyen en consecuencia los riesgos que acontecen para la salud por su consumo, hecho por el cual se recomienda cocer muy bien los moluscos, ya que disminuyen los quelatos solubles de este metal y además, no consumir el agua de cocción pues acumula las especies solubles de Ni.

En cuanto a la presencia de Ni en algas comestibles, Moreda-Piñeiro et al. (2012) encuentran valores de bioaccesibilidad de 51.4 ± 31.6%.

En productos vegetales, un grupo de investigadores asiáticos, Hu et al. [50], determinaron la bioaccesibilidad de Ni en vegetales del mercado de Hong Kong como hortalizas, coles, legumbres, setas y tubérculos. Los resultados indicaron un rango de bioaccesibilidad entre 19–49% tras el proceso de digestión gástrica simulada in vitro y entre 8.3–20% tras el proceso de digestión intestinal. También se detectaron valores elevados de bioaccesibilidad en algunas setas y legumbres (Hu et al., 2013).

Estudios de biodisponibilidad in vivo

La escasez de datos derivados de estudios in vivo sobre la biodiponibilidad del níquel en alimentos y bebidas, contrasta con los efectuados a nivel cutáneo, ya que los problemas de alergia al níquel por vía tópica han sido ampliamente estudiados y descritos (Cempel & Nikel, 2006).

Danadevi, Rozati, Banu, and Grover (2004) realizaron un estudio con ratones que pudiesen servir como modelo, para extrapolar los límites de exposición humana a este metal traza tóxico en el ambiente laboral. Para ello inyectaron a estos animales por vía subcutánea altas dosis de NiCl₂, con el objetivo de asemejar en la medida de lo posible, situaciones laborales a las que podrían estar expuestos los seres humanos. Estos investigadores apreciaron la aparición de daños en el ADN a las 24 horas de administración del Ni, y una acumulación progresiva en las cadenas de éste en las 48 y 72 h siguientes. Concretamente aparecieron roturas del filamento de ADN tanto en las células pulmonares como renales_.

Henderson, Durando, et al. (2012) suministraron a ratas por vía oral una dosis única de diferentes compuestos de níquel fijando la dosis límite en 11.000 mg/kg. Se observó el comportamiento de los animales, los signos de toxicidad, el efecto sobre el peso y su mortalidad, en los 14 días posteriores a la administración, hasta su muerte. Se comprobó que independientemente del compuesto de níquel que se le suministraba a la rata, a mayor dosis, se observaba una mayor incidencia de mortalidad. Así, con la administración de acetato tetrahidrato de Ni, hexahidrato de cloruro de Ni, sulfamato tetrahidratado de Ni y hexahidrato sulfato de Ni, con una dosis de 2000 mg/kg, se apreció la muerte de todas las ratas. Sin embargo en el caso de óxido de Ni y subsulfuro de Ni, aún suministrando una dosis máxima, no se observaron muertes. Cabe destacar el caso del tetrahidrato fluoruro de Ni, que con tan sólo una dosis de 550 mg/kg, provocó la muerte de todas las ratas en estudio. Además, se apreció que las ratas presentaban hipoactividad y en el caso de las sustancias dihidróxido de níquel, tetrahidrato fluoruro de níquel y óxido de níquel se observaron manchas a nivel ano-genital y reducción del volumen fecal (Henderson, Durando, et al., 2012).

Biodisponibilidad del níquel a partir de materiales de ortodoncia

Existen investigaciones centradas en estudiar la biodisponibilidad de los metales que pueden ser tóxicos (o no) desde materiales de ortodoncia, ya que en la cavidad bucal de sujetos con implantes de estos materiales, la saliva puede actuar sobre ellos facilitando la migración de estos metales hacia el medio interno del organismo humano.

De los estudios más recientes, tanto in vivo como in vitro, de exposición al níquel tomando muestras de saliva, suero y orina, se puede concluir que existe un leve aumento de liberación de níquel en los primeros días de tratamiento que se va reduciendo progresivamente con el tiempo (i.e. contenido de níquel en saliva de sujetos con ortodoncia de 18.5 ± 13.1 ng/mL frente a valores de 11.9 ± 11.4 ng/mL en sujetos control) (Amini, Jafari, Amini, & Sepasi, 2012; Karnam, Naveen, & Manjith, 2012; Mikulewicz & Chojnacka, 2010; Sahoo, Kailasam, Padmanabhan, & Chitharanjan, 2011). A pesar de ello, no se ha descrito que lleguen a alcanzarse niveles tóxicos; aún así es recomendable efectuar este tipo de estudios sobre todo, en pacientes con alergias en las que podría estar implicado el Ni (Navarro & Gil, 2010).

Biodisponibilidad del níquel a partir del suelo y del agua de bebida

En los últimos años se ha subrayado la importancia de estudiar la biodisponibilidad del níquel que se encuentra en suelos, debido a que existe riesgo por ingesta en niños ya que se asume que la mayoría de éstos ingieren cantidades pequeñas de suelo (<100 mg/día). Se sabe que son las emisiones de las refinerías las que en mayor medida contaminan los suelos (Vasiluk, Dutton, & Hale, 2011; Wang et al., 2009). También las partículas de suelo (~ 50 µm de diámetro) se adhieren a la piel seca. En un estudio, realizado en ratas se observó que la biodisponibilidad relativa de NiSO₄·6H₂O en los suelos era nula en el caso de las partículas pequeñas (<70 µm de diámetro) y que se incrementaba hasta 31% y 56% para partículas más grandes de 150 y 250 µm de diámetro, respectivamente (Vasiluk et al., 2011).

Por otro lado los suelos contaminados por Ni pueden vehiculizarlo hasta las plantas, pudiendo variar la concentración de este metal en función de la parte de la planta de la que se trate. En este sentido, en un estudio realizado en China, se observó un orden decreciente de concentración de níquel tal como se indica: raíces > hojas > cáscara > tronco > granos (Nielsen et al., 1999).

De Miguel, Mingot, Chacón, and Charlesworth (2012) estudiaron muestras de suelos contaminados en áreas de juego de niños en Madrid, con la intención de evaluar la bioaccesibilidad de elementos traza como As, Co, Cr, Ni, Pb y Zn, comprobándose como la bioaccesibilidad gástrica de dichos elementos siguió el siguiente orden: As = Cu = Pb = Zn ˃ Co ˃ Ni ˃ Cr.

En el agua de bebida, Nielsen et al. (1999) realizaron estudios para examinar la absorción y retención de níquel en agua potable, evaluando la influencia que el ayuno o la ingesta de alimentos podrían ejercer sobre éstos. Se indicó que existe un aumento de la absorción de este elemento, cuando su ingesta se produce desde agua contaminada, lo que es un problema a tener en cuenta en las personas alérgicas. Por lo tanto, estos investigadores señalan la necesidad de controlar la contaminación por níquel del agua potable.

Para ver cómo puede afectar el agua contaminada por vertidos industriales, en peces de agua dulce, Sharma, Sharma, Singh, Swami, and Sharma (2009) evaluaron los trastornos que se producen a nivel de los eritrocitos de estos pescados. Estos investigadores concluyeron en una disminución de su recuento, comprendida entre el 2 y el 13% en el caso del Ni. Sin embargo, ese porcentaje aumentó para las anormalidades morfológicas de los glóbulos rojos, con un rango comprendido entre el 3 y el 39%. Como resultado de este trabajo se indica que aunque el níquel no es uno de los metales pesados más contaminantes, si es necesario su control en los procesos industriales, en los que puedan verterse residuos que lo contengan al medio ambiente.

Toxicidad del níquel

Los efectos tóxicos del níquel en el organismo dependen de múltiples factores tales como la especie química, la forma física, la concentración o la fuente de exposición (Ahmad & Ashraf, 2011; Schaumlöffel, 2012; Sharma et al., 2009).

Para comprender la variabilidad del efecto toxico de las especies de Ni, hay que entender cómo y por qué ciertas formas de este metal son endocitadas por la célula, mientras que otras no lo son. Las especies solubles de níquel son expulsadas rápidamente por los tejidos, por lo que su capacidad para penetrar en las células por medio de los transportadores de metales divalentes es limitada; las evidencias sugieren que su vía de entrada es a través de los canales de calcio. El carbonilo de Ni, especie altamente tóxica, es soluble en lípidos lo que permite su paso a través de la membrana celular y haya una absorción significativa por inhalación y por contacto con la piel. Por otro lado, existen especies escasamente solubles en medios acuosos, como el subsulfuro de Ni (Ni₃S₂), que entran por la vía endocítica, y que son de las formas más tóxicas y cancerígenas. Otras especies, también escasamente solubles en medio acuoso, como la forma amorfa del NiS, no penetran en la célula y como tal, tienen poca o ninguna importancia toxicológica (Muñoz & Costa, 2012).

En los últimos años se está subrayando la importancia de las nano-partículas de Ni, las cuales en general son más tóxicas que las formas solubles (Muñoz & Costa, 2012). Estas nano-partículas concretamente de hidróxido de Ni (nano-NiH), están siendo cada vez más utilizadas en las industrias energéticas y de alimentación, y son las que presentan un mayor potencial tóxico, respecto al correspondiente a las nano-partículas de sulfato de níquel (nano-NiS). Este potencial toxicológico no se atribuye al aumento de la solubilidad o a las propiedades genéricas de las nano-partículas, sino que más bien está relacionado con niveles mayores de deposición y con un potencial inflamatorio más fuerte, que es independiente de la carga pulmonar de Ni. Esto indica que la toxicidad de las nano-NiH es químicamente específica y que hay que considerar importantes factores como son la dosis depositada y la solubilidad. Recientemente, ha habido varios estudios que han evaluado el efecto de las nanopartículas de Ni en la supervivencia de las células, al administrarse en fármacos en el tratamiento del cáncer. Cuando las células con cáncer de leucemia K562 fueron expuestas a nano-partículas de Ni de 30 nm, se produjo el daño en el ADN que condujo a una disminución de la viabilidad celular, efecto dependiente de la dosis y del tiempo de exposición. Además se pudieron observar efectos de apoptosis y necrosis (Clancy & Costa, 2012; Muñoz & Costa, 2012).

En estudios a corto y largo plazo con animales, a los que se suministran diversas sales solubles de níquel por vía oral, se ha observado que el níquel se concentra principalmente en los riñones. Las concentraciones tisulares de Ni en orden decreciente fueron riñones > pulmones > hígado > corazón > testículos. Por otro lado, se ha encontrado que el Ni⁺² suministrado por vía oral se acumula en mayor cantidad en la médula espinal que en el cerebelo o corteza frontal. En general, un hombre de 70 kg de peso contiene en su organismo un promedio de 10 mg de níquel. En cuanto a los valores de referencia para el níquel en fluidos biológicos de adultos sanos, éstos son de 0.2 µg/L en suero y 1–3 µg/L en orina (Clancy & Costa, 2012; Kas, Das, & Dhundasi, 2008).

Los estudios farmacocinéticos en humanos indican que el níquel se absorbe por los pulmones, tracto gastrointestinal y la piel. La absorción pulmonar es la principal vía en referencia a la toxicidad inducida por níquel. El grado de dicha absorción, vendrá determinado por la forma química y su lugar de acumulación (dependiente del tamaño, forma, densidad y carga eléctrica de las partículas de este metal). Se sabe que entre el 20–35% del níquel inhalado que se retiene en los pulmones es absorbido en la sangre. Además en el tracto respiratorio, el níquel puede ser eliminado por medio del transporte mucociliar y liberación en el tracto gastrointestinal, desde donde no se reabsorbe bien (Clancy & Costa, 2012).

El níquel metálico se absorbe mal por vía dérmica pero algunos de sus compuestos, como cloruro de níquel o sulfato de níquel, pueden penetrar en la piel siendo la absorción de hasta el 77% en 24 h (Clancy & Costa, 2012; Kas et al., 2008).

También se ha demostrado, que los individuos en ayunas absorben más níquel desde el tracto gastrointestinal. Pese a que la ingesta de níquel a través de los alimentos y el agua de bebida es una fuente importante de exposición, la absorción a partir de estas fuentes es baja así como el riesgo estimado. De hecho, la mayor parte del níquel absorbido se excreta en la orina, independientemente de la vía de exposición (Ahmad & Ashraf, 2011; Schaumlöffel, 2012).

Una vez absorbido el níquel es distribuido por todo el cuerpo a través de la sangre. En el suero humano el níquel se une a proteínas específicas y/o aminoácidos, principalmente a la albumina, pero también a la L-histidina y α-2 macroglobulina. Estas uniones son decisivas en el transporte y distribución corporal del Ni (Ahmad & Ashraf, 2011; Kas, Das, & Dhundasi 2008).

Toxicidad aguda del níquel (1 día de exposición)

La inhalación accidental de carbonilo de níquel, generalmente provoca efectos tóxicos agudos en dos etapas: inmediatos y tardíos. Los síntomas inmediatos incluyen dolor de cabeza, vértigo, náuseas, vómitos, insomnio e irritabilidad, que suelen durar algunas horas, seguidos por un intervalo asintomático de 12 a 70 h. A continuación aparecen los síntomas retardados como pueden ser opresión en el pecho, tos no productiva, disnea, cianosis, taquicardia, palpitaciones, sudoración, alteraciones visuales, vértigo, debilidad y cansancio (Forti et al., 2011; Kas et al., 2008).

Por otro lado, los 32 trabajadores de una planta de galvanoplastia que bebieron agua contaminada con cloruro y sulfato de níquel (1.63 g/L), manifestaron diferentes síntomas como náuseas, vómitos, dolor abdominal, diarrea, dolor de cabeza, tos, falta de aliento y mareo, que se prolongaron durante un máximo de 2 días, transcurridos los cuales se produjo su recuperación. Tras esta exposición, también se vio un aumento de la albúmina urinaria siendo, el riñón el principal órgano de acumulación de níquel, apreciándose sin embargo un menor daño en los túbulos renales y en la unión cortico-medular (Muñoz & Costa, 2012). Adicionalmente a estos efectos se ha indicado también, que el agua contaminada por níquel puede provocar efectos neurológicos (vértigo, cansancio) (Kas, Das, & Dhundasi 2008).

Otro incidente, en este caso con un fatal desenlace, fue el del envenenamiento por níquel de una niña de 2 años y medio que murió de un paro cardiaco tras ingerir 15 g de sulfato de níquel (Kas, Das, & Dhundasi, 2008).

Toxicidad subcrónica del níquel (10–110 días de exposición)

En un estudio desarrollado en trabajadores que realizaban soldaduras con aleaciones ricas en Ni, se observó que a las 6 semanas de exposición a humos de níquel (0.07–1.1 mg Ni/m³) se producía un aumento de irritaciones en las vías respiratorias y en los ojos, dolores de cabeza y cansancio. Por otro lado, se vio que las mujeres expuestas ocupacionalmente a compuestos solubles de este metal (0.75 mg Ni/m³) mostraban un incremento en los niveles urinarios de proteína total, β₂-microglobulina, proteína vinculante de retina y N-acetil-β-D-glucosaminidasa (NAG). A pesar de que los biomarcadores alterados reflejan disfunción tubular, no se encontraron efectos sobre los marcadores de la función glomerular, los niveles urinarios de albúmina o los niveles de transferrina (Kas et al., 2008).

Toxicidad crónica del níquel (> 100 días de exposición)

La toxicidad crónica se da sobre todo, en personas ocupacionalmente expuestas por vía inhalatoria, durante un período de tiempo superior a los 100 días, al polvo de níquel o a los vapores de níquel resultantes de las aleaciones empleadas en soldadura. Generalmente, los efectos que provoca son trastornos respiratorios como asma, bronquitis, rinitis, sinusitis, y neumoconiosis (Brouwere, Buekers, Cornelis, Schlekat, & Oller, 2012; Schram, Warshaw, & Laumann, 2010).

Efectos tóxicos del níquel

Efectos sobre la piel

El níquel metálico y sus sales al entrar en contacto con la piel, pueden ser solubilizados dando lugar a la formación de iones del metal como paso previo a su absorción por vía dérmica. Este proceso está principalmente determinado por la velocidad de difusión del elemento a través de las capas de la epidermis, la cual se incrementa por factores como el sudor, los disolventes y los detergentes. En experimentos con sulfato de níquel radioactivo se observó una absorción de níquel a través de la piel entre el 55–77% en 24 h, que fue similar para los individuos normales y sensibilizados. No obstante, si los iones se encontraban en una solución de cloruro de níquel, la penetración era aproximadamente 50 veces más rápida (Mason & English, 2012). Otros autores indicaron que los síntomas asociados a la dermatitis por contacto sistémica como el prurito anal, desaparecían cuando se llevaba a cabo una restricción de la ingesta dietética de Ni, como se observó en un sujeto con 1,5 años de historia de prurito anal resistente al tratamiento (Silvestri & Barmettler, 2011).

En individuos sensibles, la absorción de iones de níquel por contacto con la piel, produce dermatitis con inflamación (Abdel-Rahman & Turkall, 2011; Mason & English, 2012). Estas reacciones de sensibilización pueden producir también enrojecimiento de la piel, erupciones cutáneas, y en casos más extremos, pústulas y úlceras. La aparición de dermatitis por contacto con níquel está aumentando en la población, sobretodo en la mujer, debido al contacto con el níquel que recubre las joyas, cremalleras, broches, etc. En Europa aproximadamente entre el 5–15% de las mujeres y 0.5–1% de los hombres están sensibilizados, sensibilización que se ha visto considerablemente aumentada por la realización de piercings (González et al., 2009; Grieco et al., 2012). Recientemente, se han identificado los teléfonos móviles como nueva fuente de dermatitis por contacto a este metal, así como los empastes e implantes de cadera. Debido a la fricción, se sabe que se generan nano-partículas de Ni que producen una gran variedad de efectos tóxicos, incluyendo la activación del sistema inmune. Otras reacciones adversas incluyen alteraciones de las membranas de los eritrocitos, la generación de oxígeno reactivo, la pérdida de audición, daño en retina o nervio óptico, alteración de los niveles de estrógenos, anormalidades en los cromosomas o inflamación crónica (Brouwere et al., 2012; Nielsen, 1996; Schwerdtle & Hartwig, 2006; Sharma et al., 2009).

A pesar de que el ion metálico de níquel es demasiado pequeño para ser antigénico por sí mismo, el metal puede oxidar a una sustancia de bajo peso molecular (hapteno), que aunque por sí mismo tampoco es inmunogénico, cuando se une con una molécula más grande como las proteínas tisulares, puede provocar la respuesta inmune. La unión del metal modifica la configuración de la proteína nativa y las células T específicas del hapteno en el sistema inmune del huésped, reconociendo la proteína alterada y en definitiva como un antígeno no propio. El intento del organismo de deshacerse de los complejos de proteínas de níquel puede inducir una reacción alérgica en individuos sensibilizados lo que se traduce en la inflamación del tejido (Cheng, 2010; Das, Das, & Dhundasi, 2010; Haney, McCant, Sielken, Valdez-Flores, & Grant, 2012).

En un estudio con 38 trabajadores expuestos al níquel se vio un aumento significativo en los niveles de las inmunoglobulinas IgG, IgA e IgM, y una disminución significativa en los de IgE. También se observó el aumento significativo de otras proteínas séricas, que pueden estar implicadas en la inmunidad celular, tales como la α–1-antitripsina, α – 2-macroglobulina y la ceruloplasmina (Kas et al., 2008).

Efectos cancerígenos

El níquel ha sido clasificado dentro del nivel más peligroso de los carcinógenos del grupo 1, ya que existen suficientes evidencias en animales y humanos de que la exposición a éste produce cáncer (Clancy & Costa, 2012; Seo, Kim, & Ryu, 2005).

Aunque los estudios han mostrado que el níquel no es un agente altamente mutagénico del ADN, sin embargo el ion Ni²⁺ puede ser carcinogénico, al unirse a componentes celulares, incluidas las proteínas nucleares y el ADN. Pese a que la unión de los iones de níquel con el ADN es débil, presenta gran afinidad por otras proteínas nucleares (proteínas de la cromatina) como las histonas y protaminas. Estos complejos de níquel con la heterocromatina dan lugar a alteraciones múltiples como la condensación o la hipermetilación del ADN que perturba la expresión génica (alteraciones epigenéticas con modificación de la expresión del genotipo y alteración del fenotipo o carácter final). Si la célula es incapaz de revertir estos cambios y sigue el ciclo celular a pesar del error, los efectos pueden conducir a la proliferación descontrolada, alteración de la apoptosis celular y finalmente al desarrollo del cáncer (Clancy & Costa, 2012; Schaumlöffel, 2012).

Se ha comprobado que los trabajadores de refinerías del níquel presentan un alto riesgo de padecer cáncer de pulmón o nasal, relacionado con la presencia de compuestos menos solubles, como el arseniuro de níquel (Ni₅As₂) y el sulfuro de níquel, a concentraciones ≥1 mg Ni/m³ en el polvo. Aparentemente, la presencia de más de una especie de níquel induce cáncer de pulmón, aunque es la presencia de las especies solubles de níquel a concentraciones ≥1 mg Ni/m⁻³ la que incrementa el efecto de las especies menos solubles, especialmente la del óxido de níquel. Por otro lado, se vio que para los trabajadores de la minería del níquel no había ninguna evidencia de que el cáncer de pulmón de los mineros estuviera relacionado con el níquel. Esto se debe a que, el mineral predominante en las menas de níquel es la pentlandita [(Ni, Fe) ₉S₈], la cual es muy diferente al resto de las especies de sulfuro de níquel encontradas en la refinería (NiS, NiS₂ y Ni₂S₃) (Muñoz & Costa, 2012).

Los mecanismos de captación celular pueden explicar porque las especies inhaladas menos solubles de los sulfuros de níquel y los óxidos, son más cancerígenos que las especies solubles. Las partículas solubles de níquel se disuelven en la mucosa siendo los iones fácilmente retirados por transporte ciliar, en contraste con las especies menos solubles, las cuales pueden introducirse en las células epiteliales del pulmón por fagocitosis, donde son lentamente disueltas proporcionando una fuente continua de iones de níquel. A pesar de todo, el mecanismo molecular de la carcinogénesis del níquel no ha sido completamente elucidado, lo que sugiere la posible existencia de varios mecanismos, como responsables del desarrollo del cáncer (Schaumlöffel, 2012).

Otros investigadores como Mason and English (2012), observaron un aumento del contenido de níquel en las células pulmonares humanas (tanto en el núcleo como en el citoplasma debido a los compuestos de cloruro de níquel soluble y óxido de níquel poco soluble en agua, donde la relación de concentración núcleo/citoplasma fue de 0.18 para el NiCl₂ y >0.5 para el NiO. Se ha visto que ambos compuestos aumentan el grado del daño oxidativo del ADN.

Los efectos carcinogénicos potenciales derivados de la exposición crónica al Ni han sido descritos ampliamente en la bibliografía (Freitas, Barcellos-de-Souza, Barja-Fidalgo, & Fernandes, 2013; Schwerdtle & Hartwig, 2006; Seo et al., 2005). Asimismo, se ha indicado que las diferentes especies de Ni difieren en su potencial cancerígeno (Chen, Davidson, Li, Ke, & Costa, 2006; Denkhaus & Salnikow, 2002; Zhao, Shi, Castranova, & Ding, 2009). Adicionalmente, el interés general de la exposición al Ni varía desde los aspectos alérgicos de dermatitis por contacto hasta los cánceres nasales y pulmonares. Es especialmente relevante el envenenamiento agudo por carbonilo de Ni, en virtud de su capacidad para dañar el ADN de las células del órgano diana en animales de experimentación como la rata, con una relación directa dosis-respuesta y tiempo-efecto (Chen et al., 2006). El mecanismo de acción cancerígeno de la exposición al Ni se relaciona con la formación de radicales libres en varios tejidos, tanto en animales como en los seres humanos, que originan modificaciones en el ADN con un incremento de la peroxidación lipídica así como una alteración de la homeostasis del Ca y del sulfidrilo. Otro estudió abordó el estrés oxidativo debido a la toxicidad del Ni en el hígado de ratas deficientes en proteínas, concluyendo que el tratamiento combinado con la deficiencia proteica originó un aumento significativo de la actividad enzimática de la enzimas catalasa, glutatión peroxidasa, glutatión reductasa y glutatión transferasa, así como en los niveles de peroxidación lipídica (Sidhu, Garg, & Dhawan, 2005). Otro mecanismo que se baraja es que este metal traza interfiere con la unión del Fe y la catálisis de las dioxigenasas dependientes de Fe, en virtud de su capacidad para regular la estabilidad del factor de transcripción α-HIF-1, como regulador de la metilación de las histonas, lo que origina la silenciación o no expresión del gen (Chen et al., 2006).

Otros investigadores informaron acerca de que el Ni captado inducía carcinogénesis por 2 vías: (a) una directa, en virtud de la capacidad del metal para generar especies radicalarias del oxígeno, así como los reactivos intermediarios que interactúan con el ADN directamente; (b) otra indirecta, también de daño del ADN por inhibición de la reparación de éste o por condensación o metilación del ADN con la consiguiente alteración de la expresión de los genes y de las proteínas derivadas (Seo et al., 2005).

En otro estudio Kasprzak et al. (2011) indicaron que la ingesta de ácido ascórbico tiende a atenuar la toxicidad aguda del Ni₃S₂ y a cambiar la latencia de los tumores trasplantados, efectos estos últimos que podrían tener importancia práctica en humanos.

Efectos sobre la capacidad reproductora

Aunque los datos de cómo afectan las sales de níquel a la capacidad reproductora son limitados, existen estudios tanto in vivo como in vitro que han demostrado que el níquel altera en diferentes niveles de regulación de dicha capacidad en los mamíferos. Concretamente, en el sistema neuroendocrino, los compuestos de níquel inducen alteraciones en la prolactina así como en los niveles de la hormona luteinizante (LH). Además, los complejos de este metal incrementan la liberación de LH desde las células de la pituitaria. Los resultados de las investigaciones llevadas a cabo, indican que los efectos hormonales podrían jugar un papel importante en la toxicología reproductiva del níquel, tanto a nivel neuroendocrino como a nivel de las gónadas. A nivel molecular cabe destacar la capacidad de este metal de sustituir ciertos metales (especialmente zinc) en enzimas metal dependientes, lo que provoca la alteración de la función de la proteína. Se ha visto que este metal atraviesa fácilmente la membrana celular a través de los canales de calcio, compitiendo con éste por los receptores específicos. También se ha visto que el níquel (Ni²⁺) es capaz de imitar la hipoxia, lo que puede conducir a la activación de algunas vías de señalización y la transcripción posterior de sus factores, produciéndose eventualmente la alteración de la expresión génica y del metabolismo celular, y como consecuencia la génesis de toxicidad reproductiva y carcinogénesis (Forgacsa, Massányib, Lukacb, & Somosyc, 2012).

Concretamente en un estudio de un grupo de 356 mujeres que trabajaban en una planta de refinería del níquel, en la zona ártica de Rusia, se vio un aumento en la tasa de abortos espontáneos (15.9%), en comparación con la tasa correspondiente a 342 mujeres locales que no trabajaban en dicha planta (8.5%). Asimismo en trabajos llevados a cabo con ratas y ratones expuestos al sulfato de níquel se ha observado también, una degeneración testicular (Kas, Das, & Dhundasi 2008).

Otros efectos tóxicos

El Ni (II) induce el estrés oxidativo mediante la producción y acumulación de especies de oxígeno y de nitrógeno reactivas (ROS y RNS, respectivamente) ya sean endógenas o exógenas. Se sabe que el estrés oxidativo induce un desequilibrio celular redox que puede estar relacionado con la estimulación oncogénica. Además el níquel puede unirse a las enzimas de reparación del ADN y generar radicales libres de oxígeno que causen la degradación de la proteína in situ. Este daño irreversible de las proteínas implicadas en la reparación del ADN, la replicación, la recombinación y la transcripción puede ser importante para los efectos tóxicos de este metal (Kas et al., 2008; Schaumlöffel, 2012).

Existen datos experimentales que sugieren que los antioxidantes pueden desempeñar un papel importante en la mitigación de algunos de los riesgos del níquel. Algunos estudios han demostrado que la vitamina C trabaja conjuntamente con la vitamina E para prevenir la oxidación por radicales libres de la cadena insaturada de los lípidos. Además, los resultados experimentales en animales con ácido ascórbico sugieren que un alto consumo dietético de ácido L-ascórbico y α-tocoferol podría mejorar el estrés oxidativo inducido por el níquel (Kas, Das, & Dhundasi 2008; Schram et al., 2010).

Recientemente en un estudio realizado por Freitas y col. (2013) se ha demostrado por primera vez, que el Ni (II) como sal de nitrato de níquel y a concentraciones que se pueden alcanzar in vivo, induce la apoptosis de los neutrófilos por vía intrínseca. Dicha apoptosis inducida puede retardarse mediante el uso de inhibidores de la NADPH oxidasa, lo que sugiere que las especies reactivas oxigenadas derivadas de la NADPH oxidasa y sus posteriores señales pueden contribuir a la aporptosis. Este es un hallazgo importante, ya que el aumento de la apoptosis debida al níquel puede perturbar las actividades fisiológicas de los neutrófilos, teniendo un impacto potencial en su función inmunológica y antimicrobiana.

El níquel es un agente genotóxico, ya que produce algunas anormalidades genéticas como la ruptura de las cadenas de ADN, enlaces cruzados ADN-proteína, escisión de nucleótidos, mutaciones de un único gen, intercambios de cromátidas hermanas, alteraciones de la concentración de ácidos nucleicos y transformación celular. Ciertos investigadores han realizado estudios epidemiológicos concluyendo en la existencia de una mayor incidencia de aberraciones cromosómicas en trabajadores relacionados con la industria del níquel, en comparación con los controles. La concentración umbral de níquel que provoca mutagénesis es imposible de determinar en la actualidad, debido a que en la mayoría de los estudios las bajas concentraciones empleadas están muy próximas a las que causan alta citotoxicidad (Brouwere et al., 2012; Clancy & Costa, 2012).

En el estudio llevado a cabo por Henderson, Durando, et al. (2012) se puso de manifiesto la toxicidad oral baja de todas las sustancias de Ni estudiadas, así como la existencia de un rango muy amplio para las DL₅₀ (desde 310 hasta >11.000 µg/kg de peso corporal). Este gran rango está relacionado, con las considerables diferencias existentes entre las propiedades toxicológicas de las diferentes especies de Ni y con la importancia que la biodisponibildad del ión Ni (II) tiene en la toxicidad específica de cada una de ellas.

En la inhalación de níquel, el tracto respiratorio es el principal afectado. Independientemente de la especie de este metal, una exposición a una dosis alta por vía inhalatoria, a corto plazo produce severos daños en el pulmón con irritación, inflamación (neumonía) y enfisema, así como en la cavidad y mucosa nasales. Se ha observado en el pulmón. También se han registrado diferentes grados de hiperplasia en las células pulmonares, fibrosis, neumoconiosis y asma alérgica. En relación a estos efectos, en los trabajadores de la refinería de níquel se ha registrado una mayor mortalidad debida a enfermedades de pulmón no relacionadas con un cáncer, en comparación con la población normal, después de 5 años de exposición ocupacional. Concretamente en personas expuestas durante 12–20 años se pudo observar neumoconiosis (Kang et al., 2011; Schaumlöffel, 2012).

Pese a que existen datos limitados sobre la toxicidad potencial del níquel en el desarrollo intrauterino de los humanos, se ha observado un aumento de las malformaciones estructurales en bebés de mujeres que trabajaban en una planta de refinería del níquel (Kas, Das, & Dhundasi 2008).

En relación a los efectos hematológicos, un estudio informó de un aumento transitorio de los reticulocitos en sangre en todos los trabajadores que bebieron agua de una fuente de agua contaminada con sulfato de níquel, cloruro de níquel y ácido bórico (dosis estimada de 7.1 a 35.7 mg Ni/kg), con un aumento transitorio de la bilirrubina sérica en algunos de ellos. Otros estudios en ratas expuestas a sulfato de níquel, han mostrado un aumento en los niveles de leucocitos y plaquetas, y una disminución en el hematocrito, efectos éstos que pueden deberse a la inhibición de la actividad de la médula ósea producido por el Ni (Kas et al., 2008).

Por otro lado, el síndrome de alergia sistemática al níquel es otro fenómeno que puede traducirse en una reacción sistémica a éste, con una sintomatología asociada tanto cutánea como extracutánea con síntomas gastrointestinales, respiratorios o neurológicos. Adicionalmente, se ha señalado que puede aparecer dermatitis vesicular, en el caso de ser ingerido por pacientes alérgicos (Mason & English, 2012).

En otras investigaciones se ha indicado como las nanopartículas de hidróxido de Ni inhaladas indujeron toxicidad pulmonar (Kang et al., 2011). De hecho la inhalación es la principal vía de captación de compuestos de Ni, especialmente en los ambientes laborales en los que los trabajadores están próximos a los lugares de tratamiento del Ni o de exposición a éste (Muñoz & Costa, 2012).

Otros sistemas corporales en los que el Ni puede deteriorar o inducir una alteración funcional incluyen la sangre, el sistema cardiovascular, las vías de detoxificación de la piel, el colon, el riñón y el hígado, el sistema endocrino (hormonal), así como los procesos de producción de energía, el enzimático, el gastrointestinal, el inmune y el nervioso (Bouchoucha, Terbouche, Zaouani, Derridj, & Djebbar, 2013; Das et al., 2010).

A pesar de todo lo indicado con anterioridad la mayoría de los sujetos control estudiados en ensayos con humanos presentan Ni en sus sistemas, con una carga corporal de aproximadamente 7.3 µg Ni/kg de peso corporal, que proviene de la contaminación del aire ambiental por Ni o de la dieta (Denkhaus & Salnikow, 2002).

Por otro lado se ha referido que la toxicidad de las nanopartículas de Ni (≤100 µm) tanto en estudios in vivo como in vitro es superior que la correspondiente a partículas mayores de 3 µm (Zhao et al., 2009).

Siddiqui et al. (2012) indican que las nanopartículas de NiO inducían estrés oxidativo de manera dependiente de la dosis con disminución del glutatión e inducción de las ROS y de la peroxidación lipídica. Además estas nanopartículas también estimularon la actividad enzimática de la caspasa–3 y la fragmentación del ADN, efectos biomarcadores ambos de la apoptosis en los cultivos celulares de células humanas epiteliales y de cáncer de pecho (Siddiqui et al., 2012). Adicionalmente estos investigadores concluyen que la curcumina atenúa los efectos citotóxicos y el estrés oxidativo inducidos por las nanopartículas de NiO.

Finalmente, en otro estudio reciente, desarrollado en animales de experimentación (ratones) por Bouchoucha et al. (2013), se comprobó que los complejos de Ni mostraron una dosis letal 50 (DL₅₀) que osciló entre 600 y 835 mg/kg de peso corporal.

Conclusiones

El presente trabajo de revisión concluye, que es necesario el desarrollo de estudios epidemiológicos prospectivos, en los cuales se pueda establecer la asociación del consumo de Ni en la ingesta diaria y la incidencia de las patologías que han sido asociadas a su toxicidad en estudios puntuales, tales como el cáncer, dermatitis, afecciones respiratorias y malformaciones fetales. También es necesario una profundización en las investigaciones relativas a la ingesta de Ni en las diferentes regiones de nuestro país, con monitorización periódica de los mismos, con el fin último de observar cuales son las tendencias de ingesta de Ni, en comparación con las establecidas en otros países.

Asimismo, se requieren más estudios encaminados al conocimiento más detallado de los factores involucrados en la biodisponibilidad del Ni, tanto desde sus fuentes alimenticias individuales, así como desde los platos preparados consumidos y característicos de cada país, dado la amplia variabilidad que para dicha biodisponibilidad se ha observado. También sería interesante estudiar como las técnicas culinarias habituales y el procesado tecnológico previo de los alimentos, influyen en el contenido y biodisponibilidad de las especies de Ni.

Por último, se requiere en un futuro próximo definir definitivamente el carácter esencial y/o tóxico del Ni en el ser humano, con la fijación de las ingestas diarias recomendadas, en el caso de que el carácter esencial para el mismo fuese finalmente establecido. Los niveles recomendados de ingesta de un metal como el Ni sólo pueden establecerse tras la determinación y control prospectivo de los niveles de éste en los alimentos y bebidas, y de los efectos fisiológicos asociados a su deficiencia y/o toxicidad en estudios in vitro e in vivo tanto en animales de experimentación como en estudios clínicos desarrollados en seres humanos. Hasta el momento pocos trabajos de investigación han sido realizados acerca de la ingesta dietética total de este elemento, por lo que se hace necesaria la profundización en los mismos en los próximos años.