Envenenamiento por arsénico - Arsenic poisoning

Envenenamiento por arsénico
Especialidad Toxicología
Síntomas Agudo : vómitos , dolor abdominal , diarrea acuosa
Crónico : piel engrosada, piel más oscura, cáncer
Causas Arsénico
Método de diagnóstico Pruebas de orina, sangre o cabello
Prevención Beber agua sin arsénico
Tratamiento Ácido dimercaptosuccínico , sulfonato de dimercaptopropano
Frecuencia > 200 millones

La intoxicación por arsénico es una afección médica que se produce debido a niveles elevados de arsénico en el cuerpo. Si la intoxicación por arsénico ocurre durante un breve período de tiempo, los síntomas pueden incluir vómitos , dolor abdominal , encefalopatía y diarrea acuosa que contiene sangre . La exposición prolongada puede provocar engrosamiento de la piel, piel más oscura , dolor abdominal, diarrea, enfermedades cardíacas , entumecimiento y cáncer .

La razón más común de exposición prolongada es el agua potable contaminada . El agua subterránea se contamina con mayor frecuencia de forma natural; sin embargo, la contaminación también puede ocurrir por la minería o la agricultura. También se puede encontrar en el suelo y el aire. Los niveles recomendados en el agua son menos de 10–50 µg / L (10–50 partes por mil millones ). Otras vías de exposición incluyen los vertederos de desechos tóxicos y las medicinas tradicionales . La mayoría de los casos de intoxicación son accidentales. El arsénico actúa modificando el funcionamiento de unas 200 enzimas . El diagnóstico se realiza analizando la orina, la sangre o el cabello.

La prevención consiste en utilizar agua que no contenga altos niveles de arsénico. Esto se puede lograr mediante el uso de filtros especiales o el uso de agua de lluvia . No hay buena evidencia que respalde tratamientos específicos para el envenenamiento a largo plazo. Para las intoxicaciones agudas es importante tratar la deshidratación . Se puede usar ácido dimercaptosuccínico (DMSA) o sulfonato de dimercaptopropano (DMPS), mientras que no se recomienda dimercaprol (BAL). También se puede utilizar hemodiálisis .

A través del agua potable, más de 200 millones de personas en todo el mundo están expuestas a niveles de arsénico superiores a los seguros. Las zonas más afectadas son Bangladesh y Bengala Occidental . La exposición también es más común en personas de bajos ingresos y minorías. El envenenamiento agudo es poco común. La toxicidad del arsénico se ha descrito ya en 1500 a. C. en el papiro de Ebers .

Signos y síntomas

Los síntomas de la intoxicación por arsénico comienzan con dolores de cabeza , confusión , diarrea intensa y somnolencia . A medida que se desarrolla el envenenamiento, pueden ocurrir convulsiones y cambios en la pigmentación de las uñas llamados leuconiquia estriada (líneas de Mees o líneas de Aldrich-Mees). Cuando la intoxicación se vuelve aguda, los síntomas pueden incluir diarrea, vómitos , vómitos con sangre , sangre en la orina , calambres musculares, caída del cabello , dolor de estómago y más convulsiones . Los órganos del cuerpo que generalmente se ven afectados por la intoxicación por arsénico son los pulmones, la piel, los riñones y el hígado. El resultado final del envenenamiento por arsénico es el coma y la muerte.

El arsénico está relacionado con enfermedades cardíacas ( enfermedad cardiovascular relacionada con la hipertensión ), cáncer , accidente cerebrovascular ( enfermedades cerebrovasculares ), enfermedades crónicas de las vías respiratorias inferiores y diabetes . Los efectos cutáneos pueden incluir cáncer de piel a largo plazo, pero a menudo antes del cáncer de piel hay diferentes lesiones cutáneas. Otros efectos pueden incluir oscurecimiento de la piel y engrosamiento de la piel .

La exposición crónica al arsénico está relacionada con la deficiencia de vitamina A , que está relacionada con enfermedades cardíacas y ceguera nocturna . Se estima que la dosis letal mínima aguda de arsénico en adultos es de 70 a 200 mg o 1 mg / kg / día.

Cáncer

El arsénico aumenta el riesgo de cáncer. La exposición está relacionada con el cáncer de piel, pulmón, hígado y riñón, entre otros.

Sus efectos comutagénicos pueden explicarse por la interferencia con la reparación por escisión de bases y nucleótidos, eventualmente a través de la interacción con estructuras de dedos de zinc. El ácido dimetilarsínico, DMA (V), provocó roturas de una sola hebra del ADN como resultado de la inhibición de las enzimas reparadoras a niveles de 5 a 100 mM en células epiteliales humanas de tipo II .

También se demostró que MMA (III) y DMA (III) son directamente genotóxicos efectuando escisiones en ADN de ΦX174 superenrollado. El aumento de la exposición al arsénico se asocia con una mayor frecuencia de aberraciones cromosómicas, micronúcleos e intercambios de cromátidas hermanas. Una explicación de las aberraciones cromosómicas es la sensibilidad de la proteína tubulina y el huso mitótico al arsénico. Las observaciones histológicas confirman los efectos sobre la integridad, la forma y la locomoción celular.

DMA (III) es capaz de formar especies reactivas de oxígeno (ROS) por reacción con oxígeno molecular. Los metabolitos resultantes son el radical dimetilarsénico y el radical peroxilo dimetilarsénico. Se demostró que tanto DMA (III) como DMA (V) liberan hierro del bazo del caballo así como de la ferritina hepática humana si se administra ácido ascórbico simultáneamente. Por tanto, se puede promover la formación de ROS. Además, el arsénico podría causar estrés oxidativo al agotar los antioxidantes de la célula, especialmente los que contienen grupos tiol. La acumulación de ROS como los citados anteriormente y radicales hidroxilo, radicales superóxido y peróxidos de hidrógeno provoca una expresión génica aberrante a bajas concentraciones y lesiones de lípidos, proteínas y ADN en concentraciones más altas que eventualmente conducen a la muerte celular. En un modelo animal de rata, se midieron los niveles en orina de 8-hidroxi-2'-desoxiguanosina (como biomarcador de daño del ADN ROS) después del tratamiento con DMA (V). En comparación con los niveles de control, resultaron aumentar significativamente. Esta teoría está respaldada además por un estudio transversal que encontró peróxidos de lípidos (LPO) séricos medios elevados en los individuos expuestos a As que se correlacionaban con los niveles sanguíneos de arsénico inorgánico y metabolitos metilados y se correlacionaban inversamente con los niveles de sulfhidrilo no proteico (NPSH) en sangre total. . Otro estudio encontró una asociación de los niveles de As en sangre total con el nivel de oxidantes reactivos en el plasma y una relación inversa con los antioxidantes del plasma. Un hallazgo de este último estudio indica que la metilación podría de hecho ser una vía de desintoxicación con respecto al estrés oxidativo: los resultados mostraron que cuanto menor era la capacidad de metilación del As, menor era el nivel de capacidad antioxidante plasmática. Según lo revisado por Kitchin (2001), la teoría del estrés oxidativo proporciona una explicación de los sitios tumorales preferidos relacionados con la exposición al arsénico. Teniendo en cuenta que hay una alta presión parcial de oxígeno en los pulmones y que la DMA (III) se excreta en estado gaseoso a través de los pulmones, este parece ser un mecanismo plausible de vulnerabilidad especial. El hecho de que la DMA sea producida por metilación en el hígado, excretada a través de los riñones y luego almacenada en la vejiga explica las otras localizaciones tumorales.

En cuanto a la metilación del ADN, algunos estudios sugieren la interacción de As con metiltransferasas que conduce a una inactivación de genes supresores de tumores por hipermetilación; otros afirman que la hipometilación puede ocurrir debido a la falta de SAM, lo que resulta en una activación genética aberrante. Un experimento de Zhong et al. (2001) con células de pulmón humano A549, riñón UOK123, UOK109 y UOK121 expuestas a arsenito aislaron ocho fragmentos de ADN diferentes mediante PCR cebada arbitrariamente sensible a la metilación. Resultó que seis de los fragmentos estaban hiper y dos de ellos estaban hipometilados. Se encontraron niveles más altos de ARNm de ADN metiltransferasa y actividad enzimática.

Kitchin (2001) propuso un modelo de factores de crecimiento alterados que conducen a la proliferación celular y, por tanto, a la carcinogénesis . A partir de las observaciones, se sabe que la intoxicación crónica por arsénico en dosis bajas puede aumentar la tolerancia a su toxicidad aguda. Las células GLC4 / Sb30 del tumor de pulmón que sobreexpresan MRP1 acumulan escasamente arsenito y arseniato. Esto está mediado por el flujo de salida dependiente de MRP-1. La salida requiere GSH, pero no la formación del complejo As-GSH.

Aunque se han propuesto muchos mecanismos, no se puede dar un modelo definitivo para los mecanismos del envenenamiento crónico por arsénico. Los eventos predominantes de toxicidad y carcinogenicidad pueden ser bastante específicos de tejido. El consenso actual sobre el modo de carcinogénesis es que actúa principalmente como un promotor de tumores. Su co-carcinogenicidad se ha demostrado en varios modelos. Sin embargo, el hallazgo de varios estudios de que las poblaciones andinas crónicamente expuestas al arsénico (como las más expuestas a la luz ultravioleta) no desarrollan cáncer de piel con la exposición crónica al arsénico, es desconcertante.

Causas

El arsénico orgánico es menos dañino que el arsénico inorgánico. Los mariscos son una fuente común de arsénico orgánico menos tóxico en forma de arsenobetaína. El arsénico reportado en 2012 en jugo de frutas y arroz por Consumer Reports fue principalmente arsénico inorgánico. Debido a su alta toxicidad, el arsénico rara vez se usa en el mundo occidental, aunque en Asia sigue siendo un pesticida popular. El arsénico se encuentra principalmente en el ámbito laboral en la fundición de minerales de zinc y cobre.

Agua potable

El arsénico se encuentra naturalmente en las aguas subterráneas y presenta serias amenazas para la salud cuando existen grandes cantidades. La intoxicación crónica por arsénico es el resultado de beber agua de pozo contaminada durante un período prolongado. Muchos acuíferos contienen altas concentraciones de sales de arsénico. Las Directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para la calidad del agua potable establecieron en 1993 un valor de referencia provisional de 0,01 mg / L (10 partes por mil millones) para los niveles máximos de contaminantes de arsénico en el agua potable. Esta recomendación se estableció con base en el límite de detección para la mayoría de los equipos de prueba de los laboratorios en el momento de la publicación de las pautas de calidad del agua de la OMS. Hallazgos más recientes muestran que el consumo de agua con niveles tan bajos como 0,00017 mg / L (0,17 partes por mil millones) durante largos períodos de tiempo puede provocar arsenicosis.

A partir de un estudio de 1988 en China, la agencia de protección de EE. UU. Cuantificó la exposición de por vida al arsénico en el agua potable en concentraciones de 0,0017 mg / L (1,7 ppb), 0,00017 mg / L y 0,000017 mg / L se asocian con un riesgo de cáncer de piel de por vida. de 1 en 10,000, 1 en 100,000 y 1 en 1,000,000 respectivamente. La OMS afirma que un nivel de agua de 0.01 mg / L (10 ppb) presenta un riesgo de 6 entre 10,000 de probabilidad de cáncer de piel de por vida y sostiene que este nivel de riesgo es aceptable.

Uno de los peores incidentes de envenenamiento por arsénico a través del agua de pozo ocurrió en Bangladesh, que la Organización Mundial de la Salud llamó "el mayor envenenamiento masivo de una población en la historia", reconocido como un importante problema de salud pública. La contaminación en las llanuras fluviales de Ganges-Brahmaputra en India y las llanuras fluviales de Padma-Meghna en Bangladesh demostró impactos adversos en la salud humana.

Las técnicas de minería como la fracturación hidráulica pueden movilizar arsénico en aguas subterráneas y acuíferos debido al transporte mejorado de metano y los cambios resultantes en las condiciones redox, e inyectar fluido que contenga arsénico adicional.

Agua subterránea

En los EE. UU., El Servicio Geológico de EE. UU. Estima que la concentración media de agua subterránea es de 1 μg / L o menos, aunque algunos acuíferos de agua subterránea , particularmente en el oeste de los Estados Unidos, pueden contener niveles mucho más altos. Por ejemplo, los niveles medios en Nevada fueron de aproximadamente 8 μg / L, pero se han medido niveles de arsénico natural de hasta 1000 μg / L en el agua potable de los Estados Unidos.

Las zonas geotérmicamente activas ocurren en puntos calientes donde ascienden las plumas derivadas del manto, como en Hawai y el Parque Nacional Yellowstone, EE. UU. El arsénico es un elemento incompatible (no encaja fácilmente en las redes de los minerales formadores de rocas comunes). Las concentraciones de arsénico son altas principalmente en aguas geotermales que lixivian rocas continentales. Se demostró que el arsénico en los fluidos geotérmicos calientes se deriva principalmente de la lixiviación de las rocas huésped en el Parque Nacional Yellowstone, en Wyoming, EE. UU., Y no de los magmas .

En el oeste de los EE. UU., Hay entradas de As (arsénico) al agua subterránea y superficial de los fluidos geotérmicos en y cerca del Parque Nacional Yellowstone, y en otras áreas mineralizadas del oeste. El agua subterránea asociada con los volcánicos en California contiene As en concentraciones que van hasta 48,000 μg / L, con minerales de sulfuro que contienen As como la fuente principal. Las aguas geotérmicas de Dominica en las Antillas Menores también contienen concentraciones de As> 50 μg / L.

En general, debido a que el arsénico es un elemento incompatible, se acumula en magmas diferenciados y en otras áreas mineralizadas occidentales. Se pensaba que la meteorización de las vetas de pegmatita en Connecticut, EE. UU., Contribuía al agua subterránea.

En Pensilvania, las concentraciones de As en el agua que se descarga de las minas de antracita abandonadas variaron de <0,03 a 15 μg / L y de las minas bituminosas abandonadas, de 0,10 a 64 μg / L, con un 10% de las muestras que excedieron el MLC de 10 de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. μg / L.

En Wisconsin, las concentraciones de agua de As en los acuíferos de arenisca y dolomita alcanzaron los 100 μg / L. La oxidación de la pirita alojada en estas formaciones fue la fuente probable de As.

En Piedmont de Pensilvania y Nueva Jersey, el agua subterránea de los acuíferos de la era mesozoica contiene niveles elevados de As; las aguas de pozos domésticos de Pensilvania contenían hasta 65 μg / L, mientras que en Nueva Jersey la concentración más alta medida recientemente fue de 215 μg / L.

Comida

En Estados Unidos, Schoof et al. estimó una ingesta media de adultos de 3,2 μg / día, con un rango de 1 a 20 μg / día. Las estimaciones para los niños fueron similares. Los alimentos también contienen muchos compuestos orgánicos de arsénico. Los compuestos de arsénico orgánico clave que se pueden encontrar habitualmente en los alimentos (según el tipo de alimento) incluyen ácido monometilarsónico (MMAsV), ácido dimetilarsínico (DMAsV), arsenobetaína, arsenocolina, arsenosazúcares y arsenolípidos. DMAsV o MMAsV se pueden encontrar en varios tipos de peces de aleta, cangrejos y moluscos, pero a menudo en niveles muy bajos.

La arsenobetaína es la forma principal de arsénico en los animales marinos y, según todos los informes, se considera un compuesto que no es tóxico en condiciones de consumo humano. La arsenocolina, que se encuentra principalmente en los camarones, es químicamente similar a la arsenobetaína y se considera "esencialmente no tóxica". Aunque la arsenobetaína se ha estudiado poco, la información disponible indica que no es mutagénica, inmunotóxica ni embriotóxica.

Recientemente se han identificado arsenosazúcares y arsenolípidos. Actualmente se están estudiando la exposición a estos compuestos y las implicaciones toxicológicas. Los arseniazúcares se detectan principalmente en las algas marinas, pero también se encuentran en menor medida en los moluscos marinos. Los estudios que abordan la toxicidad del arsénico azúcares, sin embargo, se han limitado en gran medida a estudios in vitro, que muestran que los arsénicos azúcares son significativamente menos tóxicos que los metabolitos del arsénico inorgánico y del arsénico metilado trivalente.

Se ha encontrado que el arroz es particularmente susceptible a la acumulación de arsénico del suelo. El arroz cultivado en Estados Unidos tiene un promedio de 260  ppb de arsénico, según un estudio; pero la ingesta de arsénico en los Estados Unidos sigue estando muy por debajo de los límites recomendados por la Organización Mundial de la Salud . China ha establecido un estándar para los límites de arsénico en los alimentos (150 ppb), ya que los niveles en el arroz superan a los del agua.

El arsénico es un elemento omnipresente presente en el agua potable estadounidense. En los Estados Unidos, se han detectado niveles de arsénico que están por encima de los niveles naturales, pero aún muy por debajo de los niveles de peligro establecidos en las normas federales de seguridad, en pollos criados comercialmente. La fuente del arsénico parece ser los aditivos alimentarios roxarsone y nitarsone , que se utilizan para controlar la coccidiosis, una infección parasitaria , así como para aumentar el peso y el color de la piel de las aves de corral.

Según los informes, se encontraron altos niveles de arsénico inorgánico en 83 vinos de California en 2015.

Tierra

La exposición al arsénico en el suelo puede ocurrir a través de múltiples vías. En comparación con la ingesta de arsénico natural del agua y la dieta, el arsénico del suelo constituye solo una pequeña fracción de la ingesta.

Aire

La Comisión Europea (2000) informa que los niveles de arsénico en el aire oscilan entre 0-1 ng / m 3 en áreas remotas, 0.2-1.5 ng / m 3 en áreas rurales, 0.5-3 ng / m 3 en áreas urbanas y hasta unos 50 ng / m 3 en las proximidades de los emplazamientos industriales. Con base en estos datos, la Comisión Europea (2000) estimó que en relación con los alimentos, el tabaquismo, el agua y el suelo, el aire contribuye con menos del 1% de la exposición total al arsénico.

Plaguicidas

El uso de plaguicidas con arseniato de plomo se ha eliminado eficazmente durante más de 50 años. Sin embargo, debido a la persistencia ambiental del pesticida, se estima que millones de acres de tierra todavía están contaminados con residuos de arseniato de plomo. Esto presenta un problema de salud pública potencialmente significativo en algunas áreas de los Estados Unidos (por ejemplo, Nueva Jersey, Washington y Wisconsin), donde grandes áreas de tierra utilizadas históricamente como huertos se han convertido en desarrollos residenciales.

Todavía existen algunos usos modernos de plaguicidas a base de arsénico. El arseniato de cobre cromado (CCA) ha sido registrado para su uso en los Estados Unidos desde la década de 1940 como conservante de madera, protegiendo la madera de insectos y agentes microbianos. En 2003, los fabricantes de CCA instituyeron un retiro voluntario de los usos residenciales de la madera tratada con CCA. El informe final de la EPA de 2008 indicó que el CCA todavía está aprobado para su uso en aplicaciones no residenciales, como en instalaciones marinas (pilotes y estructuras), postes de servicios públicos y estructuras de carreteras de arena.

Fundición de cobre

Los estudios de exposición en la industria de fundición de cobre son mucho más extensos y han establecido vínculos definitivos entre el arsénico, un subproducto de la fundición de cobre, y el cáncer de pulmón por inhalación. Los efectos dérmicos y neurológicos también aumentaron en algunos de estos estudios. Aunque a medida que pasaba el tiempo, los controles ocupacionales se volvieron más estrictos y los trabajadores estuvieron expuestos a concentraciones reducidas de arsénico, las exposiciones a arsénico medidas a partir de estos estudios variaron de aproximadamente 0,05 a 0,3 mg / m 3 y son significativamente más altas que las exposiciones ambientales a arsénico en el aire (que varían de 0 a 0,000003 mg / m 3 ).

Fisiopatología

El arsénico interfiere con la longevidad celular mediante la inhibición alostérica de un complejo de enzima metabólica esencial piruvato deshidrogenasa (PDH), que cataliza la oxidación del piruvato a acetil-CoA por NAD + . Con la enzima inhibida, el sistema de energía de la célula se interrumpe y resulta en la apoptosis celular . Bioquímicamente, el arsénico previene el uso de tiamina dando como resultado un cuadro clínico que se asemeja a la deficiencia de tiamina . El envenenamiento con arsénico puede elevar los niveles de lactato y provocar acidosis láctica . Los niveles bajos de potasio en las células aumentan el riesgo de experimentar un problema de ritmo cardíaco potencialmente mortal debido al trióxido de arsénico. El arsénico en las células estimula claramente la producción de peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ). Cuando el H 2 O 2 reacciona con ciertos metales como el hierro o el manganeso , produce un radical hidroxilo altamente reactivo . El trióxido de arsénico inorgánico que se encuentra en el agua subterránea afecta particularmente los canales de potasio dependientes de voltaje , alterando la función electrolítica celular que resulta en alteraciones neurológicas, episodios cardiovasculares como intervalo QT prolongado, neutropenia , presión arterial alta , disfunción del sistema nervioso central, anemia y muerte.

La exposición al arsénico juega un papel clave en la patogénesis de la disfunción endotelial vascular, ya que inactiva la óxido nítrico sintasa endotelial, lo que lleva a una reducción en la generación y biodisponibilidad de óxido nítrico. Además, la exposición crónica al arsénico induce un alto estrés oxidativo, que puede afectar la estructura y función del sistema cardiovascular. Además, se ha observado que la exposición al arsénico induce aterosclerosis al aumentar la agregación plaquetaria y reducir la fibrinólisis . Además, la exposición al arsénico puede causar arritmia al aumentar el intervalo QT y acelerar la sobrecarga de calcio celular. La exposición crónica al arsénico regula al alza la expresión del factor de necrosis tumoral α, la interleucina 1, la molécula de adhesión de células vasculares y el factor de crecimiento endotelial vascular para inducir la patogénesis cardiovascular.

-  Pitchai Balakumar y Jagdeep Kaur, "Exposición al arsénico y trastornos cardiovasculares: descripción general", Toxicología cardiovascular , diciembre de 2009

Los estudios de cultivo de tejidos han demostrado que los compuestos de arsénico bloquean los canales IKr e Iks y, al mismo tiempo, activan los canales IK-ATP. Los compuestos de arsénico también interrumpen la producción de ATP a través de varios mecanismos. A nivel del ciclo del ácido cítrico , el arsénico inhibe la piruvato deshidrogenasa y, al competir con el fosfato, desacopla la fosforilación oxidativa , inhibiendo así la reducción ligada a la energía de NAD + , la respiración mitocondrial y la síntesis de ATP. La producción de peróxido de hidrógeno también aumenta, lo que podría formar especies reactivas de oxígeno y estrés oxidativo. Estas interferencias metabólicas conducen a la muerte por insuficiencia de órganos multisistémicos , probablemente por muerte de células necróticas , no por apoptosis . Una autopsia revela una mucosa de color rojo ladrillo , debido a una hemorragia grave . Aunque el arsénico causa toxicidad, también puede desempeñar un papel protector.

Mecanismo

El arsenito inhibe no solo la formación de acetil-CoA sino también la enzima succínica deshidrogenasa. El arseniato puede reemplazar al fosfato en muchas reacciones. Es capaz de formar arseniato de Glc-6 in vitro; por lo tanto, se ha argumentado que la hexoquinasa podría inhibirse. (Eventualmente, este puede ser un mecanismo que conduce a debilidad muscular en la intoxicación crónica por arsénico). En la reacción de gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa , el arseniato ataca al tioéster unido a la enzima. El 1-arseno-3-fosfoglicerato formado es inestable y se hidroliza espontáneamente. Por tanto, la formación de ATP en la glucólisis se inhibe sin pasar por la reacción de fosfoglicerato quinasa. (Además, la formación de 2,3-bisfosfoglicerato en los eritrocitos podría verse afectada, seguida de una mayor afinidad por el oxígeno de la hemoglobina y, posteriormente, un aumento de la cianosis). Como lo muestra Gresser (1981), las partículas submitocondriales sintetizan el arseniato de adenosina-5'-difosfato de ADP y arseniato en presencia de succinato. Por lo tanto, mediante una variedad de mecanismos, el arsenato conduce a un deterioro de la respiración celular y posteriormente a una disminución de la formación de ATP. Esto es consistente con el agotamiento de ATP observado en las células expuestas y los hallazgos histopatológicos de inflamación mitocondrial y celular, agotamiento de glucógeno en las células hepáticas y cambios grasos en el hígado, corazón y riñón.

Los experimentos demostraron un aumento de la trombosis arterial en un modelo animal de rata, elevaciones de los niveles de serotonina, tromboxano A [2] y proteínas de adhesión en las plaquetas, mientras que las plaquetas humanas mostraron respuestas similares. El efecto sobre el endotelio vascular puede eventualmente estar mediado por la formación de óxido nítrico inducida por el arsénico. Se demostró que las concentraciones de +3 As sustancialmente inferiores a las concentraciones requeridas para la inhibición de la proteasa lisosomal catepsina L en la línea de células B TA3 eran suficientes para desencadenar la apoptosis en la misma línea de células B, mientras que esta última podría ser un mecanismo que media los efectos inmunosupresores.

Cinética

Las dos formas de arsénico inorgánico, reducido (As trivalente (III)) y oxidado (As pentavalente (V)), pueden absorberse y acumularse en tejidos y fluidos corporales. En el hígado, el metabolismo del arsénico implica metilación enzimática y no enzimática; el metabolito que se excreta con mayor frecuencia (≥ 90%) en la orina de los mamíferos es el ácido dimetilarsínico o el ácido cacodílico, DMA (V). El ácido dimetilarsénico también se conoce como Agente Azul y se usó como herbicida en la guerra estadounidense en Vietnam .

En los seres humanos, el arsénico inorgánico se reduce de forma no enzimática de pentóxido a trióxido, utilizando glutatión (GSH) o está mediado por enzimas. La reducción del pentóxido de arsénico a trióxido de arsénico aumenta su toxicidad y biodisponibilidad. La metilación se produce a través de las enzimas metiltransferasas. La S-adenosilmetionina (SAM) puede servir como donante de metilo. Se utilizan varias rutas, dependiendo la ruta principal del entorno actual de la célula. Los metabolitos resultantes son el ácido monometilarsonous, MMA (III) y el ácido dimetilarsinoso, DMA (III).

La metilación se ha considerado un proceso de desintoxicación, pero la reducción de +5 As a +3 As puede considerarse en su lugar como una bioactivación. Otra sugerencia es que la metilación podría ser una desintoxicación si "no se permite la acumulación de intermedios de As [III]" porque los organoarsénicos pentavalentes tienen una afinidad menor por los grupos tiol que los arsénicos pentavalentes inorgánicos. Gebel (2002) afirmó que la metilación es una desintoxicación por excreción acelerada. Con respecto a la carcinogenicidad, se ha sugerido que la metilación debe considerarse como una toxificación.

El arsénico, especialmente el +3 As, se une a los grupos sulfhidrilo vecinales , pero con mayor afinidad , por lo que reacciona con una variedad de proteínas e inhibe su actividad. También se propuso que la unión del arsenito en sitios no esenciales podría contribuir a la desintoxicación. El arsenito inhibe a los miembros de la familia de las disulfuro oxidorreductasa como la glutatión reductasa y la tiorredoxina reductasa.

El arsénico restante no unido (≤ 10%) se acumula en las células, lo que con el tiempo puede provocar cánceres de piel, vejiga, riñón, hígado, pulmón y próstata. Se han observado otras formas de toxicidad por arsénico en humanos en sangre, médula ósea, corazón, sistema nervioso central, gastrointestinal, gonadal, riñón, hígado, páncreas y tejidos de la piel.

Respuesta al choque térmico

Otro aspecto es la similitud de los efectos del arsénico con la respuesta al choque térmico. La exposición a corto plazo al arsénico tiene efectos sobre la transducción de señales que inducen proteínas de choque térmico con masas de 27, 60, 70, 72, 90 y 110 kDa, así como metalotioneína, ubiquitina, quinasas activadas por mitógenos [MAP], quinasa regulada extracelular [ERK ], quinasas terminales c-jun [JNK] y p38. A través de JNK y p38, activa c-fos, c-jun y egr-1, que suelen ser activados por factores de crecimiento y citocinas. Los efectos dependen en gran medida del régimen de dosificación y también pueden ser inversos.

Como muestran algunos experimentos revisados ​​por Del Razo (2001), las ROS inducidas por niveles bajos de arsénico inorgánico aumentan la transcripción y la actividad de la proteína activadora 1 (AP-1) y el factor nuclear-κB ( NF-κB ) (quizás mejorada por niveles elevados de MAPK), lo que da como resultado la activación de c-fos / c-jun, la secreción excesiva de citocinas proinflamatorias y promotoras del crecimiento que estimulan la proliferación celular. Germolec y col. (1996) encontraron una mayor expresión de citocinas y proliferación celular en biopsias de piel de individuos expuestos crónicamente a agua potable contaminada con arsénico.

El aumento de AP-1 y NF-κB obviamente también da como resultado una regulación positiva de la proteína mdm2, que disminuye los niveles de proteína p53. Por lo tanto, teniendo en cuenta la función de p53, su falta podría provocar una acumulación más rápida de mutaciones que contribuyen a la carcinogénesis. Sin embargo, los altos niveles de arsénico inorgánico inhiben la activación de NF-κB y la proliferación celular. Un experimento de Hu et al. (2002) demostraron una mayor actividad de unión de AP-1 y NF-κB después de una exposición aguda (24 h) a +3 arsenito de sodio, mientras que la exposición a largo plazo (10-12 semanas) produjo el resultado opuesto. Los autores concluyen que el primero puede interpretarse como una respuesta de defensa, mientras que el segundo podría conducir a la carcinogénesis. Como indican los hallazgos contradictorios y las hipótesis mecanicistas conectadas, existe una diferencia en los efectos agudos y crónicos del arsénico en la transducción de señales que aún no se comprende claramente.

Estrés oxidativo

Los estudios han demostrado que el estrés oxidativo generado por el arsénico puede alterar las vías de transducción de señales de los factores de transcripción nucleares PPAR, AP-1 y NF-κB, así como las citocinas proinflamatorias IL-8 y TNF-α. La interferencia del estrés oxidativo con las vías de transducción de señales puede afectar los procesos fisiológicos asociados con el crecimiento celular, el síndrome metabólico X, la homeostasis de la glucosa, el metabolismo de los lípidos, la obesidad, la resistencia a la insulina , la inflamación y la diabetes-2. Evidencia científica reciente ha dilucidado las funciones fisiológicas de los PPAR en la ω-hidroxilación de ácidos grasos y la inhibición de factores de transcripción proinflamatorios (NF-κB y AP-1), citocinas proinflamatorias (IL-1, -6, -8, -12 y TNF-α), moléculas de adhesión celular4 (ICAM-1 y VCAM-1), óxido nítrico sintasa inducible, óxido nítrico proinflamatorio (NO) y factores antiapoptóticos.

Los estudios epidemiológicos han sugerido una correlación entre el consumo crónico de agua potable contaminada con arsénico y la incidencia de diabetes tipo 2. El hígado humano después de la exposición a fármacos terapéuticos puede presentar hipertensión portal hepática no cirrótica, fibrosis y cirrosis. Sin embargo, la literatura proporciona evidencia científica insuficiente para mostrar la causa y el efecto entre el arsénico y la aparición de la diabetes mellitus tipo 2.

Diagnóstico

El arsénico se puede medir en sangre u orina para monitorear la exposición ambiental u ocupacional excesiva, confirmar un diagnóstico de intoxicación en víctimas hospitalizadas o para ayudar en la investigación forense en caso de sobredosis fatal. Algunas técnicas analíticas son capaces de distinguir las formas orgánicas de las inorgánicas del elemento. Los compuestos orgánicos de arsénico tienden a eliminarse en la orina en forma inalterada, mientras que las formas inorgánicas se convierten en gran parte en compuestos orgánicos de arsénico en el cuerpo antes de la excreción urinaria. El índice de exposición biológica actual para los trabajadores estadounidenses de 35 µg / L de arsénico urinario total puede ser fácilmente superado por una persona sana que ingiera mariscos.

Hay pruebas disponibles para diagnosticar el envenenamiento midiendo el arsénico en la sangre, la orina, el cabello y las uñas. La prueba de orina es la prueba más confiable de exposición al arsénico en los últimos días. Las pruebas de orina deben realizarse en un plazo de 24 a 48 horas para un análisis preciso de una exposición aguda. Las pruebas en el cabello y las uñas pueden medir la exposición a altos niveles de arsénico durante los últimos 6 a 12 meses. Estas pruebas pueden determinar si uno ha estado expuesto a niveles de arsénico por encima del promedio. Sin embargo, no pueden predecir si los niveles de arsénico en el cuerpo afectarán la salud. La exposición crónica al arsénico puede permanecer en los sistemas del cuerpo durante un período de tiempo más largo que una exposición más corta o más aislada y puede detectarse en un período de tiempo más largo después de la introducción del arsénico, lo que es importante para tratar de determinar la fuente de la exposición.

El cabello es un bioindicador potencial de exposición al arsénico debido a su capacidad para almacenar oligoelementos de la sangre. Los elementos incorporados mantienen su posición durante el crecimiento del cabello. Por tanto, para una estimación temporal de la exposición, es necesario realizar un ensayo de la composición del cabello con un solo cabello, lo que no es posible con técnicas más antiguas que requieren homogeneización y disolución de varias hebras de cabello. Este tipo de biomonitoreo se ha logrado con técnicas microanalíticas más nuevas, como la espectroscopia de fluorescencia de rayos X basada en radiación sincrotrón (SXRF) y la emisión de rayos X inducida por micropartículas (PIXE). Los rayos altamente concentrados e intensos estudian pequeños puntos en las muestras biológicas, lo que permite el análisis a nivel micro junto con la especiación química. En un estudio, este método se ha utilizado para seguir el nivel de arsénico antes, durante y después del tratamiento con óxido arsenioso en pacientes con leucemia promielocítica aguda.

Tratamiento

Quelación

El dimercaprol y el ácido dimercaptosuccínico son agentes quelantes que secuestran el arsénico de las proteínas de la sangre y se utilizan para tratar la intoxicación aguda por arsénico. El efecto secundario más importante es la hipertensión . El dimercaprol es considerablemente más tóxico que el succímero. Los monoésteres de DMSA, por ejemplo, MiADMSA, son antídotos prometedores para el envenenamiento por arsénico.

Nutrición

El potasio suplementario disminuye el riesgo de experimentar un problema de ritmo cardíaco potencialmente mortal debido al trióxido de arsénico.

Historia

Anuncio en un periódico de 1889 de " obleas de arsénico para la piel". Se sabía que el arsénico era venenoso durante la época victoriana .

A partir de alrededor del 3000 a. C. se extrajo arsénico y se añadió al cobre en la aleación de bronce , pero los efectos adversos para la salud de trabajar con arsénico llevaron a que se abandonara cuando se descubrió una alternativa viable, el estaño.

Además de su presencia como veneno, durante siglos el arsénico se utilizó con fines medicinales. Se ha utilizado durante más de 2.400 años como parte de la medicina tradicional china. En el mundo occidental, los compuestos de arsénico, como salvarsan , se usaban ampliamente para tratar la sífilis antes de que se introdujera la penicilina . Finalmente fue reemplazado como agente terapéutico por sulfamidas y luego por otros antibióticos . El arsénico también era un ingrediente en muchos tónicos (o " medicinas patentadas ").

Además, durante la era isabelina , algunas mujeres usaban una mezcla de vinagre , tiza y arsénico aplicada tópicamente para blanquear su piel. Este uso de arsénico estaba destinado a prevenir el envejecimiento y las arrugas de la piel, pero algo de arsénico se absorbió inevitablemente en el torrente sanguíneo.

Durante la era victoriana (finales del siglo XIX) en los Estados Unidos, los periódicos estadounidenses anunciaron "obleas de arsénico para el cutis" que prometían eliminar las imperfecciones faciales como lunares y granos.

Algunos pigmentos, sobre todo el popular Emerald Green (conocido también con varios otros nombres), se basaban en compuestos de arsénico. La sobreexposición a estos pigmentos fue una causa frecuente de envenenamiento accidental de artistas y artesanos.

El arsénico se convirtió en un método favorito para el asesinato de la Edad Media y el Renacimiento , particularmente entre las clases dominantes en Italia, supuestamente. Debido a que los síntomas son similares a los del cólera , que era común en ese momento, el envenenamiento por arsénico a menudo pasaba desapercibido. En el siglo XIX, había adquirido el sobrenombre de "polvo de herencia", tal vez porque se sabía o se sospechaba que los herederos impacientes lo usaban para asegurar o acelerar sus herencias. También fue una técnica de asesinato común en el siglo XIX en situaciones de violencia doméstica, como el caso de Rebecca Copin , quien intentó envenenar a su esposo "poniendo arsénico en su café".

En la Hungría posterior a la Primera Guerra Mundial , los fabricantes de ángeles de Nagyrév utilizaron arsénico extraído hirviendo papel mosca en unos 300 asesinatos .

En la China imperial, el trióxido de arsénico y los sulfuros se usaban para asesinar, así como para la pena capital de miembros de la familia real o la aristocracia. Los estudios forenses han determinado que el emperador Guangxu (muerto en 1908) fue asesinado con arsénico, muy probablemente ordenado por la emperatriz viuda Cixi o el generalísimo Yuan Shikai . Del mismo modo, en la antigua Corea , y particularmente en la dinastía Joseon , los compuestos de arsénico y azufre se han utilizado como un ingrediente principal del sayak (사약; 賜 藥), que era un cóctel de veneno utilizado en la pena capital de miembros y figuras políticas de alto perfil. de la familia real. Debido a la prominencia social y política de los condenados, muchos de estos eventos estaban bien documentados, a menudo en los Anales de la Dinastía Joseon ; a veces se los retrata en miniseries de televisión históricas debido a su naturaleza dramática.

Legislación

En los EE. UU. En 1975, bajo la autoridad de la Ley de Agua Potable Segura (SDWA), la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Determinó que los niveles de arsénico (contaminante inorgánico - IOC) del Reglamento Nacional Interino Primario de Agua Potable eran de 0,05 mg / L (50 partes). por mil millones - ppb).

A lo largo de los años, muchos estudios informaron efectos dependientes de la dosis del arsénico en el agua potable y cáncer de piel. En otro, para prevenir nuevos casos y muerte por enfermedades cancerosas y no cancerosas, la SDWA ordenó a la EPA que revisara los niveles de arsénico y especificó el nivel máximo de contaminantes (MCL). Los MCL se establecen lo más cerca posible de los objetivos de salud, considerando el costo, los beneficios y la capacidad de los sistemas públicos de agua para detectar y eliminar contaminantes utilizando tecnologías de tratamiento adecuadas.

En 2001, la EPA adoptó un estándar más bajo de MCL 0.01 mg / L (10 ppb) para el arsénico en el agua potable que se aplica tanto a los sistemas de agua comunitarios como a los sistemas de agua no comunitarios no transitorios.

En algunos otros países, al desarrollar normas nacionales para el agua potable basadas en los valores de referencia, es necesario tener en cuenta una variedad de condiciones geográficas, socioeconómicas, dietéticas y de otro tipo que afectan la exposición potencial. Estos factores conducen a estándares nacionales que difieren apreciablemente de los valores de referencia. Ese es el caso de países como India y Bangladesh, donde el límite permisible de arsénico en ausencia de una fuente alternativa de agua es de 0.05 mg / L.

Desafíos para la implementación

Las tecnologías de eliminación de arsénico son procesos de tratamiento tradicionales que se han diseñado para mejorar la eliminación de arsénico del agua potable. Aunque algunos de los procesos de eliminación, como los procesos de precipitación, los procesos de adsorción, los procesos de intercambio iónico y los procesos de separación (membrana), pueden ser técnicamente factibles, su costo puede ser prohibitivo.

Para los países subdesarrollados, el desafío es encontrar los medios para financiar estas tecnologías. La EPA, por ejemplo, ha estimado que el costo total anualizado nacional de tratamiento, monitoreo, informes, mantenimiento de registros y administración para hacer cumplir la regla MCL es de aproximadamente $ 181 millones. La mayor parte del costo se debe a la instalación y operación de las tecnologías de tratamiento necesarias para reducir el arsénico en los sistemas públicos de agua.

El embarazo

La exposición al arsénico a través del agua subterránea es muy preocupante durante todo el período perinatal. Las mujeres embarazadas son una población de alto riesgo porque no solo las madres corren el riesgo de sufrir resultados adversos, sino que la exposición en el útero también presenta riesgos para la salud del bebé.

Existe una relación dependiente de la dosis entre la exposición materna al arsénico y la mortalidad infantil, lo que significa que los bebés nacidos de mujeres expuestas a concentraciones más altas, o expuestos durante períodos de tiempo más largos, tienen una tasa de mortalidad más alta.

Los estudios han demostrado que la ingestión de arsénico a través del agua subterránea durante el embarazo presenta peligros para la madre, incluidos, entre otros, dolor abdominal, vómitos, diarrea, cambios en la pigmentación de la piel y cáncer. La investigación también ha demostrado que la exposición al arsénico también causa bajo peso al nacer, bajo tamaño al nacer, mortalidad infantil y una variedad de otros resultados en los bebés. Algunos de estos efectos, como una menor tasa de natalidad y menor tamaño, pueden deberse a los efectos del arsénico en el aumento de peso materno durante el embarazo.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos

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