Lesson no. 7: Hazards for visual and ocular injuries. Task no. 5

 

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The worldwide occurrence of eye injuries is high, even in the Western countries. And in many countries there are state institutions for monitoring and proposing prevention mechanisms for this. In parallel way, it is important to know the different management systems and types of mechanical and non-mechanical ocular injuries, and hazards from toxicology on ocular and visual sides. Finally, a summary of current standards related to eye protection will be shown.

After this lesson, I have proposed the fifth task to be evaluated in this course.

  • Relative Weight: 2.5 %
  • Delivery process by UACloud, forum section, deadline for 2 weeks.
  • Individual Task
  • Download and read the next book chapter: “Toxic responses of the ocular and visual system”, by D.A. Fox & W.K. Boyes, from Casarett & Doull’s Essentials of Toxicology, 2nd edition (2010).
  • Which topics have been very surprised for you? Why?
  • What prevention mechanisms would you propose or improve by new research activities? Deadline: 23th November.

11 Responses to “Lesson no. 7: Hazards for visual and ocular injuries. Task no. 5”

  1. Vicente Blasco Pérez says:

    Which topics have been very surprising for you? Why?
    The topics that have surprised me more are the fact that almost half of all neurotoxic chemicals affect some aspect of sensory function and the truth that, in many cases, alterations in visual function are the first symptoms what means that sensory systems, and in particular the retina and central visual system, may be especially vulnerable to toxic insult. Another surprising topic is that inorganic lead provocates scotopic vision deficits as well as structural and functional deficits of the RGC’s, visual cortex and oculomotor system.
    What prevention mechanisms would you propose or improve by new research activities?
    Due to the fact that the cornea and external adnexa of the eye (i.e., conjunctiva and eyelids) are often exposed directly to chemicals (i.e., acids, bases, solvents), gases and particles, and drugs I would propose more research in this field. It is also important to study more deaply the different ways for the systemic exposure to drugs and chemycals, that get into the body blood meanwhile oral, inhalation, dermal, or parenteral route; these compounds are distributed to all parts of the eye by the blood in the uveal blood vessels and retinal vessels.
    Another important point to take into account in the following researchs is that the presence of intraocular melanin plays a special role in ocular toxicology because it is found in several different locations in the eye (pigmented cells of the iris, ciliary body, RPE, and uveal tract) and it has a high binding affinity for polycyclic aromatic hydrocarbons, electrophiles, calcium, and toxic heavy metals such as aluminum, iron, lead, and mercury.
    The atropine binds more avidly to pigmented irides and thus its duration of action is prolonged.
    Two of the most extensively studied retinotoxic drugs are chloroquine and hydroxychloroquine. The accumulation of chloroquine in the RPE produces an 80-fold higher concentration of chloroquine in the retina relative to liver. Chloroquine, its major metabolite desethylchloroquine, and hydroxychloroquine have high affinity for melanin, which results in very high concentrations of these drugs accumulating in the choroid and RPE, ciliary body, and iris during and following drug administration. Prolonged exposure of the retina to these drugs, especially chloroquine, may lead to an irreversible retinopathy.
    All the reasons exposed above make me think about the necessity of studying much more about the negative effects of this drugs assuming that they need to be used as a diagnostic drug (in the case of the atropine) and as a treatment (for rheumatoid arthritis,and discoid and systemic lupus erythematosus).

  2. Ángel Bargueño González says:

    Los compuestos tóxicos que me han parecido de interés son:
    Los disolventes orgánicos, por su extendida utilización y riesgo en cuanto a una posible quemadura química en la córnea, a nivel estromal, por salpicaduras. Aunque lo verdaderamente sorprendente, es que, si se elimina la salpicadura con abundante agua lo más rápido posible, podemos evitar daños a largo plazo, ya que el disolvente actuará solo sobre el epitelio corneal, y este se podrá regenerar sin problemas. Por lo que se debe tener muy en cuenta esta consideración si se utilizan disolventes de este tipo.
    La luz, ya que es uno de los agentes oxidantes más importantes, en particular la radiación UV-A (320 a 400 nm) y UV-B (290-320 nm). La exposición a la luz conduce al daño oxidativo, este daño se puede acumular en el tiempo, de ahí su peligrosidad, ya que los efectos no son inmediatos, por lo que debemos protegernos en todo momento. La córnea absorbe alrededor del 45% de la luz con longitudes de onda por debajo de 280 nm, pero sólo alrededor de un 12% de la radiación UV-A, y en este rango es donde se encuentra el peligro de no protegernos con filtros, ya que el cristalino absorbe gran parte de esa luz. Esta absorción puede dar lugar a la opacidad del cristalino, al igual que una exposición suficiente a la radiación infrarroja, como ocurre a sopladores de vidrio.
    El plomo inorgánico, ya que, en muchos casos, una intoxicación con esta sustancia, presenta alteraciones de la función visual como primeros síntomas. Los síntomas clínicos incluyen ambliopía, ceguera, atrofia óptica, escotomas periféricos y centrales, parálisis de los músculos oculares y disminución de la función visual. Por lo que, si se presenta algún cuadro clínico de este tipo, debemos realizar una buena anamnesis y poder detectar o descartar una toxicidad al plomo por parte del paciente.

    Por otra parte, me gustaría mencionar el fármaco que considero que se debería estudiar la prevención de efectos secundarios a nivel ocular:
    Es muy común en el tratamiento tópico o sistémico con corticoesteroides la generación de catarata en la región subcapsular o cortical como efecto secundario, por lo que sería de interés la investigación del mecanismo por el cual se genera la catarata para poder evitarlo. Se conoce que el desarrollo de cataratas depende de la dosis del fármaco, la edad y la naturaleza de la enfermedad, y actualmente se conocen datos estadísticos del umbral por el cual se llega a generar esta patología, por lo que es muy importante el control oftalmológico personalizado en pacientes con tratamientos crónicos con este tipo de fármacos.

  3. CRISTINA CAMPELLO VERA says:

    Los dos temas que más me han llamado la atención son:
    1. Ocular Pharmacodynamics and Pharmacokinetic: Nos informa acerca de los factores que afectan a la córnea, numerosos productos químicos penetran en nuestro sistema visual a través de la lágrima usándola como medio de transporte para llegar a todos los elementos oculares. Traspasan la córnea, atravesando así todo el segmento anterior hasta llegar al humor acuoso. El problema no es solo cuando traspasa esas estructuras, si no cuando consigue llegar a nivel sistémico. De las lágrimas llega a sistema digestivo, por el conducto nasolacrimal. De la córnea al estar muy vascularizada llega a la sangre y de ahí al nervio óptico y al cerebro. Y por último del humor acuoso puede llegar a la retina. Para evitar que ocurra esto habría que invertir en mayor seguridad para evitar que los productos químicos consigan llegar a nuestro sistema a través de las vías como son: inhalación, inyecciones parentales, oral y piel.
    2. Retinotoxicity of Systemically Administered Therapeutic Drugs
    Este tipo de toxicidad proviene de Chloroquine and Hydroxychloroquine son dos de los componentes que forman el fármaco contra la malaria. Son los más eficaces la cloroquina, en bajas dosis no tiene riesgos con la contraposición que cuando es crónica, y se aumentan las dosis los efectos secundarios ponen en riesgo la salud, nos encontramos con lupus eritematoso, retinopatía. Actualmente se ha elegido otro componente con menos riesgos oculares como es la hidroxicloraquina.

    En general los mecanismos para prevenir todos estos riesgos tóxicos sería invertir en investigar alternativas para combatir enfermedades sin llegar al riesgo que la solución a la enfermedad nos conlleve a una toxicidad sistémica llevándonos a un peor estado de salud.

  4. Jorge G Querol Ortega says:

    Después de leer varios agentes que causan daños oculares, destacaría los siguientes:
    En primer lugar los agentes tensioactivos que son materiales por una lado hidrosolubles, es decir, afines al agua y por el otro liposolubles lo que hace que ayude a disolver sustancias grasas en el agua. Estos tensioactivos aparecen en distintos productos cotidianos como pueden ser champús, detergentes, cosméticos… los cuales usamos día a día y se ha estudiado que producen daño en la cornea como pueden ser irritaciones. Estos daños se producen porque como hemos comentado que estos productos tienen propiedades hidrosolubles y liposolubles, interactuan con las capas de la cornea, primero el epitelio que es liposoluble posteriormente el estroma que es hidrosoluble y finalmente el endotelio que es hidrosoluble también. Me ha llamado la atención principalmente porque estos agentes están en productos muy cotidianos y que usamos constantemente.
    Otro agente que me ha llamado la atención es el naftaleno y su relación con el daño en el cristalino. Es un compuesto que entre otras actividades se puede incorporar a través de la quema de madera. Se ha estudiado en ratones que este agente es un causante de cataratas. De producir estos efectos, mucha gente puede verse involucrada, ya que la quema de madera es una practica muy habitual sobre todo en invierno y en lugares fríos.
    Por otro lado, en cuanto a los mecanismos de protección que propondría, actualmente ha evolucionado todo mucho, y cada vez mas se tiene en cuenta todo lo que tiene que ver con protección tanto en partes especificas como pueda ser la cabeza, el tórax, o los globos oculares como en general.
    Por un lado solventar los posibles daños que el ojo reciba directamente, como pueda ser el contacto de una sustancia química ya sea liquida o gas o cualquier partícula solida que pueda impactar en el ojo provocandole un daño irreparable, tienen actualmente buena solución con las gafas protectoras. Todas ellas deben cumplir una serie de rigurosas normas a nivel europeo y usándolas estamos a salvo de sufrir una gran cantidad de daños, ademas estas gafas van evolucionando y cada vez utilizan nuevos materiales para hacerlas lo mas eficientes posible.
    Por otro lado hablaríamos de los daños oculares producidos a través de vía sistemica, es decir por la sangre. Estos riesgos son mas difíciles de evitar ya que por ejemplo si a través de la piel entran algunas sustancias al organismo que puedan provocar daño visual, habría que cubrir todo el cuerpo incluida la cara para evitar estos posibles daños, es decir, que para estos daños indirectos, aun se puede mejorar.
    Una posible solución para evitar daños oculares podría ser implantar una lente de contacto que absorbiese todos los posibles agentes que causan daños oculares. En este caso funcionaria como una desechable diaria, así se podría sustituir al acabar la jornada laboral o la actividad que requiera de una protección ocular.

  5. María Teresa Torregrosa says:

    Which topics have been very surprised for you? Why?
    One of the treatments that produces toxicity that has surprised me the most is the treatment of corticosteroids since its use can produce cataracts. Opacity of the lens with the use of this treatment begins in the posterior subcapsular part of the lens and progresses towards the cortical region as the lesion increases. Corticosteroids are used to treat allergies, asthma, arthritis, lupus and is also used when transplants are to be done so there is no rejection, so I was surprised that it can produce cataracts since it is a very common drug that is used by many people , And is also often used as an anti-inflammatory in many treatments. Although it can affect all patients, it is more important in patients with chronic corticosteroid treatment, such as people with asthma (since inhaled also causes damage) and those who usually have allergies throughout the year.
    What prevention mechanisms would you propose or improve by new research activities?
    The eye is exposed all day to different products and agents that can be toxic, either external and environmental agents or internal agents such as medicines or products that when inhaled can be toxic. Drug prevention should be done primarily by pharmacists so that treatments do not produce adverse effects on the eye or vision, they would have to study more pharmacokinetics and pharmacodynamics to see which parts of the eye can affect and how to avoid it.
    To improve the mechanisms of prevention, we should study different ways to avoid continuous and complete exposure of the eye and visual system to external agents that may be harmful to him, maybe a topical treatment which added to the tear protect the ocular surface and be more impermeable.

  6. Zaïra Torres Arribas says:

    The topics that have called me the most attention, among others are inorganic lead, Digoxin and Digitoxin and light.
    In many cases, with inorganic lead poisoning appear as first symptoms alterations in the visual system. The most frequent symptoms are amblyopia, blindness, optic neuritis or atrophy, peripheral and central scotomas, paralysis of the ocular muscles and decreased visual function.
    Digoxin and Digitoxin are glucides used to treat congestive heart disease and certain arrhythmias, but they have been observed to produce colour alterations, hazy vision, blinking light flashes, bright spots surrounded by bright halos, vision blurred and sensitive to glare. The findings demonstrate that photoreceptors are targets of these carbohydrates.
    Finally, the light. The most important oxidizing agents are visible light and UV radiation, namely UV-A and UV-B, and other forms of electromagnetic radiation. Visible light and UV light induce a photo and oxidative damage that can accumulate over time and cause damage to both retina and lens in the long term. That is why protection with a good filters are very important, as cataracts, for example, may occur.
    Therefore, it must be very important and essential a good anamnesis, to be able to know the origin of the pathology with which we treat and to know if it is due to an intoxication (as in the case of lead) or any drug being taken for some other pathology.

  7. Patricia Valero says:

    Uno de los temas que más me ha sorprendido es el de los mecanismo de acción del cristalino. Según nos explica, el tratamiento tópico o sistémico con corticosteroides causa cataratas, es decir, el uso de estos fármacos genera opacidades previamente observables en la parte subcapcular posteior del cristalino y avanza hacia la región cortical a medida que aumenta el tamaño de la lesión. Esta lesión empeora en función a la dosis total del fármaco tomado, la edad del sujeto y además, de la enfermedad subyacente del individuo.
    Por ejemplo, los trasplantes renales al ser tratados con inmunosupresores, provocavan cataratas en dicho paciente como un efecto secundario a la terapia. Como además, también se genera en pacientes con asma cuya terapia son esteroides inhalados.

    Hay dos mecanismos propuestos a través de que los corticosteroides pueden causar cataratas. Una propuesta implica la interrupción del equilibrio del electrolito del epitelio del cristalino mediante la inhibición de Na, K ATPasa. La estructura de la matriz hexagonal regular de las células epiteliales de la lente normal se interrumpe y aparece reticulada, mientras que aparecen entre los bordes de las células epiteliales laterales en los cristalinos de los seres humanos con cataratas inducidas por esteroides.
    Otra teoría es que las moléculas de corticosteroides reaccionan con las proteínas de los cristalinos a través de reacciones de base de Schiff entre el grupo carbonilo de los grupos amino esteroide y proteína, con posterior reordenación en productos estables. Los aductos covalentes de corticosteroide-cristalina resultantes serían complejos de dispersión de luz de alto peso molecular. Cualquiera que sea el mecanismo responsable, estos resultados ilustran la importancia de la exploración oftalmológica rutinaria de los pacientes que reciben tratamiento con corticosteroides crónico.

    Otro tema que destaca es el de la Retinotoxicidad de neurotóxicos conocidos como es la exposición al plomo, este produce alteraciones dependientes de la concentración y del tiempo. Los niveles más altos afecta directa y adversamente tanto a la retina como al nervio óptico mientras que los niveles más bajos pueden afectar principalmente a los fotorreceptores. Dichos sujetos que han sido expuestos al plomo se ha observado que presentan un déficit selectivo en sensibilidad y resolución temporal. Además, estas alteraciones retinales y oculomotoras fueron, en la mayoría de los casos, correlacionada con los niveles de plomo en la sangre y se produjo síntomas del SNC con resultados de pruebas de rendimiento anormal. Por lo tanto, estas medidas de la función visual temporal puede estar entre las más sensibles la detección precoz de los efectos neurotóxicos del plomo inorgánico.

    La neurotoxicidad de los disolventes orgánicos está bien establecida; Sin embargo, no existen muchos informes sobre los efectos adversos de los disolventes orgánicos en la retina y el sistema visual a pesar de los hallazgos de alteraciones estructurales en varillas y conos, así como alteraciones funcionales tales como déficit de visión de color, disminución de la sensibilidad al contraste y alteración del rendimiento visual-motor.

  8. Esther Arenas says:

    Me ha sorprendido que haya tanta cantidad de sustancias tóxicas que puedan afectar a nuestros ojos y que las alteraciones que se producen por la exposición a sustancias químicas, den los primeros síntomas en la función visual.
    Aquellos que me han llamado más la atención, son aquellos que se emplean como tratamiento para dar cura a algún problema, pero lo curioso es que nos dan otros problemas a nuestro sistema visual, como es el caso de:
    – Los corticoides: El uso tanto tópico, como sistémico, como inhalados se ha demostrado que causa cataratas como un efecto secundario. Por lo que es importante mantener un control oftalmológico en estos tipos de pacientes que reciben terapia con corticoides.
    – Fenotiacinas: Es un medicamento antipsicótico que se le dan a personas con esquizofrenia. Esta droga perjudica a estas personas en que desarrollan depósitos de pigmento en sus ojos y en la piel. A mayor dosis toman, mayor cantidad de pigmento desarrollan. También tienen riesgo de padecer cataratas.
    – La cloroquina y la hidroxicloroquina: Son medicamentos retinotóxicos que son empleados como antimaliricos y fármacos anti-inflamatorios. En bajas dosis como se emplea para la malaria no causa efectos secundarios tóxicos. Sin embargo para la terapia crónica (artritis rumatoide, discoides y lupus erimatoso) se administra una alta dosis que puede causar la perdida irreversible de la función de la retina.

    Siempre se debe informar a la persona que toma esos fármacos de aquellos efectos secundarios que pueden producir.
    Se debe seguir investigando acerca de ellos para poder encontrar una manera de administrarlo que cause la menor toxicidad posible en la persona y que al tomarlo sea lo más beneficioso posible. Cada vez la ciencia está más avanzada y es posible analizar mejor estos fármacos por ello se deben seguir investigándose, para encontrar una medicación que cause los menos efectos secundarios posibles.

  9. Natalia Canto Sancho says:

    Principalmente, después de haber leído todo el documento, lo que más me ha sorprendido sin duda, es observar la cantidad de sustancias, que son nocivas tanto para nuestro sistema visual, como para el organismo en si, por ello la conclusión a la que llego, es que hace falta, invertir mucho tiempo y dinero, en la investigación de nuevas sustancias no tóxicas, que nos permitan reemplazarlas por las que sí que lo son.
    No obstante, aquellas que más me han llamado la atención son:
    – Los productos químicos ácidos y alcalinos, ya que pueden ser extremadamente destructivos si entran en contacto con la córnea. Sobre todo los que tienen pH muy bajos o muy altos (2.5 o 11.5) ya que se consideran irritantes oculares extremos pudiendo causar daño ocular severo y pérdida permanente de la visión. Aunque los compuestos con un pH básico son potencialmente más perjudiciales para el ojo que los ácidos fuertes, por su capacidad para penetrar rápidamente en los tejidos oculares. Por ello el amoniaco, producto que se suele tener en todas las casas para la limpieza, puede causar daños irreparables en el ojo. Así pues, no somos del todo conscientes de las sustancias tan peligrosas que nos rodean. Aunque, a pesar de poder producir daños tan severos, lo que me sorprende es que la terapia más importante sea el riego inmediato y adecuado con grandes cantidades de agua o solución salina, sustancias muy básicas y comunes en una casa o laboratorio.
    – Los tensioactivos, puesto que son compuestos que se encuentran en productos de consumo tan comunes como los jabones, champús, detergentes, cosméticos… pudiendo ser muchos de estos agentes irritantes o dañinos para el ojo, sobre todo cuando la parte hidrófila es catiónica.
    – Y los corticosteroides: ya que el tratamiento tópico o sistémico con estos medicamentos causa cataratas, siendo medicamentos que se emplean en numerosas enfermedades respiratorias, dermatológicas, oftalmológicas, renales, trasplantes de órganos, lesiones inflamatorias musculares, tratamientos oncológicos paliativos, así pues, parece ser que estamos intentando arreglar una cosa, y estamos perjudicando otra, aunque, no obstante, el desarrollo de cataratas en individuos varía en función de la dosis total del fármaco, la edad y la naturaleza de la enfermedad subyacente del individuo, debemos tener en cuenta para cada paciente que dosis le afectará lo más positivamente posible, sin dañar otras estructuras.

    Por ello, una propuesta que podría ser interesante, sería la prevención y la investigación.
    Prevención en el sentido de, utilizar protectores, ya sean oculares o de cuerpo entero, para prevenir, tanto las radiaciones de luz UV como infrarrojos, ya que se pueden emplear filtros protectores, como las salpicaduras de sustancias tóxicas como los ácidos y bases.
    Y la investigación, centrándose en la búsqueda de nuevos compuestos que nos permitan erradicar las sustancias que son tan tóxicas para nuestro organismo.

  10. Antonio Sánchez Ruiz says:

    Principalmente llama la atención como a través del ojo una sustancia puede alcanzar todo el organismo mediante diversos medios. Como sabemos, parte de la lágrima se elimina a través del conducto nasolagrimal, y a través de este puede llegar a desviarse hacia el sistema digestivo. También a través de la lágrima puede alcanzar conjuntiva, y a través de esta llegar a sangre, por lo que tiene un lado positivo y negativo, ya que se puede utilizar este sistema para la toma de algún tipo de medicamento, pero también puede llegar involuntariamente a sangre alguna sustancia nociva.
    Además, a través de córnea una sustancia puede llegar a iris, cristalino y retina atravesando los humores acuoso y vítreo.

    Sorprende un poco algo que a simple vista puede parecer justo al contrario, ya que una sustancia alcalina puede dañar más los tejidos oculares que una sustancia ácida. Esto se debe a la facilidad de las sustancias alcalinas para atravesar las diferentes superficies oculares.

    Otro factor a tener en cuenta y que la gente suele ignorar cuando no estás metido en el mundo de la salud visual es la luz, ya que es un factor muy importante en el deterioro de los medios oculares. Las primeras superficies oculares son las que absorben la mayor parte de la radiación, lo que hace que a retina llegue menos cantidad, pero produce un mayor deterioro de estas superficies, creando opacidades (como cataratas) o pequeñas pigmentaciones.

    Otra forma que me llama la atención es cómo un medicamento para tratar alguna enfermedad ajena al sistema visual puede afectar a este mismo (aunque realmente es algo obvio, es difícil que una sustancia sea tan específica que tan solo afecte a una zona). Es el caso de la coloroquina y la hidroxicloroquina, que son sustancias utilizadas para la malaria o como antiinflamatorios, y pueden llegar a inducir una retinopatía.

    Otro caso sorprendente es el de la epidemia en cuba de neuropatía óptica, que producía un descenso de la AV bilateral, percepción del color y sensibilidad al contraste afectadas, escotoma central y pérdida en las fibras del nervio óptico. Todo ello fue debido a una precaria alimentación junto con el escaso apoyo de la Unión Soviética y a las sanciones económicas impuestas.

    Para prevenirlo, no siempre se puede hacer algo ya que hay cosas que no podemos controlar como el estado económico global de un país. Podemos solucionar casos concretos como protectores en trabajos específicos, además de formación a las personas que ejerzan esos puestos.

  11. Antonio Méndez García says:

    Después de leer el capítulo “Toxic responses of the ocular and visual system” me han llamado la atención diferentes afirmaciones y temas de este apartado.

    Por una parte que se haya estimado que casi la mitad de todos los productos químicos neurotóxicos existentes provoquen algún daño en la función sensorial, siendo el más afectado normalmente el sistema visual. En muchos casos los primeros síntomas después de una exposición química se presentan como una alteración de la función visual pero a menudo en ausencia de cualquier signo clínico de toxicidad.
    En la sección “Ocular Pharmacodynamics and Pharmacokinetics” expone que los químicos tóxicos y los medicamentos sistémicos pueden afectar a todas las partes del ojo y como lo hacen. Me ha resultado curioso en esta sección que la presencia de más o menos melanina intraocular tiene un papel importante en la toxicología ocular debido a que según el agente químico al que se está expuesto la presencia de esta puede ser un agente protector o por el contrario puede actuar como medio de almacenamiento y liberación del toxico.

    En la sección “Electrophysiologic Techniques” es interesante que hay disponibles muchos procedimientos electrofisiológicos para evaluar la función visual tras una exposición química. Los procedimientos consisten en estímulos visuales y potenciales de registro eléctrico generados por neuronas fotosensibles que permiten evaluar por separado las diferentes capas celulares que conforman la retina.

    Un agente toxico que me ha parecido de interés por su gran uso industrial son los elementos alcalinos o bases que en caso de afectar directamente a la córnea son de los agentes químicos más dañinos debido a su capacidad de penetrar rápidamente en los tejidos oculares. El amoniaco, utilizado en la fabricación de productos de limpieza, es una sustancia de este tipo y se ha demostrado la presencia de este en el humor acuoso solo segundos después de su aplicación en la córnea. Este tipo de sustancias pueden producir numerosas lesiones e incluso síntomas como el aumento o disminución de la presión intraocular si se ve afectado el cuerpo ciliar.
    Tras leer este capítulo propondría continuar investigando en sistemas de protección para el ámbito industrial, que es donde más agentes químicos se utilizan y los trabajadores se ven expuestos a ellos y por tanto al riesgo de sufrir daños debido a un agente toxico.

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