Seminario 2 - Tamin y Yeni
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)
FACULTAD DE MEDICINA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE TECNOLOGIA MÉDICA
Curso de TOXICOLOGÍA
Informe de Seminario N°2
“Determinación de alcoholes y glicoles”
Grupo B1
Apellidos y Nombres:
Ocho Montes, Yeni
Ortiz Gomez Tamin Nohely
-2012-
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1. Introducción
Aunque se trata de una droga legal, el alcohol etílico contribuye a más muertes en los
jóvenes que el conjunto de todas las drogas ilegales. El consumo excesivo de etanol es el
responsable o contribuyente de muchos accidentes de tráfico, accidentes laborales,
conductas violentas, suicidios, accidentes por fuego y ahogamientos. [1] En el Perú el
11% de los accidentes de tránsito son atribuidos al consumo de alcohol. [2]
No solo el alcohol etílico sino que otros alcoholes como metanol, isopropanol y glicoles
como el etilen glicol están presentes en un gran número de productos farmacéuticos
(antitusígenos, descongestionantes, etc.), cosméticos (colonias, lociones para después del
afeitado, perfumes, etc.), detergentes, lacas, productos de limpieza del hogar y bebidas,
siendo frecuente la ingestión accidental de estos productos por los niños.
Diversos métodos cualitativos y cuantitativos que emplean como muestras aliento, saliva,
sangre, cabello y orina han sido desarrollados para demostrar la presencia de estos
alcoholes y glicoles
2. Análisis Químico de alcoholes y glicoles
La principal propiedad que caracteriza tanto a los alcoholes como a los glicoles es la
presencia de grupos hidroxilo en su estructura química lo que les confiere su naturaleza
polar; sin embargo es también la presencia de grupos hidroxilo lo que los diferencia, pues
los glicoles como el etilenglicol o propilenglicol son considerados dioles ya que poseen dos
grupos hidroxilo en su composición química a diferencia de los monoles como el metanol
que solo poseen uno.
Por tanto solo estaríamos hablando de un grupo químico, el de los alcoholes, cuyas
propiedades físicas como solubilidad, densidad y color son semejantes tanto para
alcoholes como glicoles. Mientras que la temperatura de ebullición de los glicoles es más
alta, los alcoholes poseen un comportamiento más volátil.
Es debido a sus características físicas y químicas los que los hace idóneos como
disolventes, desinfectantes, anticongelantes o estabilizantes.
Los alcoholes más importantes en toxicología son el etanol, el metanol, el isopropanol y el
etilenglicol. [3]
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Tabla 1 Características físicas de los alcoholes y glicoles. [3]
Alcoholes Glicoles
Color Incoloros Incoloros Olor Aromático Inodoros
Solubilidad Agua/grasas Agua/grasas Densidad (aprox.) 0.8 gr/ml 0.8 gr/ml Punto ebullición Bajo (volátiles) Alto
Punto congelación Bajo Muy bajo Uso principal Disolventes Disolventes
Anticongelantes
Tabla 2 Características químicas, utilización y fuentes de alcoholes y glicoles. [3]
Fórmula química
Pm Usos más comunes
Fuentes del tóxico
Alcoholes Metanol CH3OH 32 Disolvente
Desnaturalizante Alcohol de quemar
Barnices Etanol CH3-CH2OH 46 Disolvente
Antiséptico Bebidas
alcohólicas Colonias
Alcohol isopropílico
CH3-CHOH-CH3
60 Disolvente Antiséptico
Disolventes
Glicoles Etilenglicol CH2OH-
CH2OH 62 Disolvente
Anticongelante Anticongelantes
Propilenglicol CH3-CHOH-CH2OH
76 Solvente farmacéutico
Productos farmacéuticos
Dietilenglicol CH2OH-CH2-O-CH2-CH2OH
106 Disolvente Excipiente
farmacéutico
Disolventes
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3. Análisis Toxicocinético de alcoholes y glicoles
Después de abordar de forma comparativa la constitución química de los alcoholes y
glicoles, es necesario abordar lo procesos que involucran la interacción entre el tóxico y el
organismo, producto de la administración ya sea de manera accidental o intencional de
este tipo de compuestos; para conocer estos mecanismos de transformación según la
toxicocinética, merece responder la pregunta ¿Cuáles son los procesos de
biotransformación que sufren los alcoholes? Si abordamos los compuestos más
representativos de este grupo químico como son el etanol, isopropanol y metanol se
menciona que una vez en el organismo pueden ser absorbidos principalmente por el
tracto gastrointestinal; el etanol lo es ,también, a nivel pulmonar. Además de estos
mecanismos de absorción, el metanol incluso puede absorberse a nivel renal, a pesar de
serlo en un bajo porcentaje comparado con el 20% a nivel respiratorio y el 3% por vía
renal. [4]
Posterior a la absorción, el principal mecanismo del que es sujeto un compuesto
alcohólico son las reacciones de oxidación mediada por la enzima alcohol deshidrogenasa.
Así, el etanol es transformado en acetaldehído, posteriormente la enzima acetaldehído
deshidrogenasa lo convierta en acetato el cual es disociado a dióxido de carbono y agua;
estas moléculas encuentran su principal forma de excreción por vía renal y pulmonar. [5]
Tanto el acetaldehído como el acetato son metabolitos involucrados en la inhibición de la
gluconeogénesis (esto explica la disminución de los niveles de glucosa sérica) por tanto un
acumulo de ácido láctico y la consecuente acidosis metabólica que caracteriza el
diagnóstico clínico.
El metabolismo del isopropanol es más simple pero particular; pues, una parte puede ser
degradado hasta acetona y otra, puede continuar como isopropanol, ambos también
pueden ser excretados a nivel renal y pulmonar.
El metanol, al ofrecer otras vías de absorción para su ingreso como toxico, se transforma
en formaldehido después en ácido fórmico o formato, pudiendo luego disociarse como
dióxido de carbono y agua. Es importante señalar que es el formato más que otros
metabolitos el que ejerce sus efectos tóxicos, porque es capaz de bloquear la enzima del
último eslabón de la cadena respiratoria, la citocromo oxidasa; interrumpiendo el proceso
de respiración intracelular, lo cual conduce inevitablemente a una acidosis metabólica.
La siguiente interrogante busca saber ¿Por qué procesos de biotransformación pasan los
glicoles? Debido a ciertas propiedades químicas que comparte con los alcoholes, los
glicoles no están exentos de ser metabolizados o biotransformados por la enzima
oxidativa, la alcohol deshidrogenasa. Si bien es cierto que papel protagónico de ésta es
5
importante, también lo es saber dónde se lleva a cabo. Los diversos procesos de
transformación tanto de alcoholes y glicoles a través de la enzima alcohol deshidrogenasa
se dan primordialmente en el hígado [5]; órgano detoxificador por excelencia.
Por tanto, el etilenglicol es metabolizado hasta glicoaldehido, luego en ácido glicólico
(glicolato) para después ser degradado a glioxilato, cuya capacidad de inhibir la
respiración celular nos lleva a un cuadro de acidosis metabólica por aumento de ácido
láctico, ya antes señalada. Además, se señala que el etilenglicol puede sufrir una
transformación alterna hasta ácido oxálico, el cual establece uniones con el calcio
formando depósitos de oxalato de calcio que podrían precipitar en órganos blandos como
riñón, pulmón o cerebro.
Conociendo la forma cómo el organismo humano busca metabolizar estos compuestos
tóxicos a fin de minimizar sus efectos adversos, podremos abordar el como éstos y sus
respectivos metabolitos interfieren con los sistemas orgánicos de nuestro cuerpo.
4. Análisis Toxicodinámico de alcoholes y glicoles
Los signos y síntomas de envenenamiento por alcoholes, por citar la intoxicación por
etanol es debido a sus metabolitos incluyendo al Acetaldehído, responsable de inhibir el
proceso de gluconeogénesis provocando una hipoglicemia con la consecuente
acumulación de ácido láctico contribuyendo al cuadro de acidosis metabólica
característica de este tipo de intoxicación, pudiendo alterar la funcionalidad de las
membranas de células neuronales conllevando a una depresión de sistema nervioso
central a nivel de la coordinación motora y una evidente disminución de los reflejos.
Además, la Gap osmolar se ve incrementada tanto como en la intoxicación por
isopropanol, metanol o etilenglicol; sin embargo, el anión gap no esta tan aumentado
como si se observa tras la ingestión de metanol y etilenglicol.
El anión gap (12 – 16 mEq/L) es una aproximación matemática de la diferencia entre los
aniones y cationes del suero no medidos [6].Para efectos del presente tema, los aniones
no medidos pueden ser fosfatos, sulfatos u ácidos orgánicos (ácido fórmico, por ejemplo)
cuyos precursores son los alcoholes orgánicos ya tratados con antelación. Así, el
organismo buscara amortiguarlos con HCO3 como mecanismo compensatorio que
provocara que el anión gap aumente. Este parámetro es muy utilizado en el diagnostico
de acidosis metabólica. Del mismo modo la Gap osmolar es necesaria para identificar la
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presencia de sustancias toxicas, pues tras la intoxicación con etanol, metanol o etilenglicol
la osmolaridad plasmática se eleva.
Una característica en el diagnostico diferencial de intoxicación por isopropanol es la
determinación de cetonas en orina así como niveles séricos de acetona en suero
sanguíneo, estos metabolitos no se encuentran en la intoxicación por otros alcoholes.
Por otro lado, la formación de cristales de oxalato de calcio caracteriza la intoxicación por
etilenglicol, a esta característica casi exclusiva se suma la no detección del olor en el
aliento a diferencia de los demás alcoholes que tras su ingesta masiva es detectable en el
aliento.
Los problemas visuales son consecuencia del consumo de metanol, pues su metabolito
formaldehido es capaz de inhibir la fosforilación oxidativa retiniana provocando trastornos
de la visión. [4]También se observa un aumento de anión gap y la gap osmolar sumado
una severa acidosis metabólica sospechando también de una intoxicación por etilenglicol;
pero esta, puede presentar los signos y síntomas clínicos distribuidos en 3 etapas: dentro
las 12 horas de la intoxicación puede presentarse depresión de sistema nervioso central,
cuadro de acidosis metabólica con preservación de la función visual.
La segunda etapa involucra (12-24h) taquicardia o taquipnea, hipertensión y colapso en la
circulación. La tercera etapa (24-72h) puede hallarse proteinuria, hematuria, hipocalcemia
y un posible fallo renal.
Ante las consecuencias adversas que ocasionan estos tóxicos existe tratamiento
diferencial de acuerdo al tipo de alcohol ingerido. Así, es muy efectivo procedimientos de
lavado gástrico antes de las 2 horas de la intoxicación, uso de bicarbonato de sodio para
restablecer el equilibrio acido base del cuerpo tras la acidosis metabólica.
La administración de etanol es muy común en una intoxicación con metanol, basado en l
principio de que el etanol inhibe competitivamente el metabolismo del metanol por la
alcohol deshidrogenasa, ya que tiene una afinidad por la enzima de hasta 20 veces que la
del metanol, por tanto esto tratara de evitar que se formen los metabolitos tóxicos como
acido fórmico o formato. [5]
5. Métodos cualitativos para la determinación de alcoholes y glicoles
La prueba cualitativa más utilizada es la prueba del aliento para etanol: En la actualidad
hay diferentes tipos de probadores de aliento de alcohol, que van desde equipos
desechables hasta equipos que proveen resultados legalmente admisibles (pruebas
cuantitativas).
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Los dispositivos desechables proveen resultados preliminares sin valor legal. Son los más
económicos, aunque de un solo uso, y se utilizaron inicialmente para determinar si la
persona debe someterse a un análisis oficial para su confirmación. Consisten en ampollas
de vidrio cerradas que contienen cristales de dicromato de potasio en un medio de ácido
sulfúrico. Antes de su uso se rompe la ampolla en una bolsa hermética y se sopla durante
un tiempo normalizado. El alcohol del aliento se detecta por el cambio de color (del
amarillo al azul verdoso) de los cristales de dicromato de potasio. [7]
En el caso de intoxicaciones por metanol, isopropanol y etilenglicol; el diagnostico
oportuno se realiza con el cuadro clínico sugestivo mas pruebas de laboratorio
complementarias.
6. Pruebas complementarias
Las pruebas complementarias se realizan previo antecedente o sospecha de exposición a
alguna de las sustancias anteriormente mencionas, que unidas al cuadro clínico sugestivo
permitirán brindar un tratamiento oportuno mientras se van realizando las pruebas
confirmatorias de valor cuantitativo.
Un incremento en el gap osmolar es evidenciado en la presencia de todos los alcoholes. En
adición, metanol, etanol y etilen glicol también resultan en un incremento en acidosis
metabólica con un incremento de anión gap, separándolos del isopropanol. Una pista
relevante para la ingestión de isopropanol es positividad para acetona en la orina o en la
sangre, sin estar acompañado de hiperglicemia. En adición a un incremento en el gap
osmolar y acidosis anión gap, la ingesta de etilen glicol puede resultar en una análisis de
orina positivo para la presencia de cristales de oxalato de calcio, porque éste es
convertido a oxalato, que puede quelar calcio y resultar en hipocalcemia. [8]
En el caso de etilenglicol la formación de cristales de oxalato de calcio no es muy
abundante; sin embargo, este dato es característico de esta intoxicación. Así el examen de
orina con lámpara de Wood mostrara fluorescencia al incidir sobre los cristales de oxalato
de calcio, dato indirecto que señala la intoxicación por etilenglicol. [9]
Diagnostico Diferencial de la Intoxicación por Alcohol.
Alcohol Gap Osmolar Acidosis Anión Gap Exámenes Auxiliares
Etanol Incrementado Presente --------
Etilenglicol Incrementado Presente Cristales de Oxalato de Calcio.
Isopropanol Incrementado Ausente Acetonemia, Acetonuria( no hiperglucemia)
Metanol Incrementado Presente ---------
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7. Métodos Cuantitativos para la determinación de alcoholes
Los fluidos corporales, tales como sangre, orina, aliento, saliva, y el cabello se han
utilizado para las pruebas de alcohol. El aliento no es un fluido corporal, pero es
comúnmente utilizado por las autoridades policiales para detectar la presencia de alcohol.
Las pruebas de alcohol en orina son los menos costosos de todos, y pueden detectar la
ingesta de alcohol principalmente en la última semana, o más de regular la bebida. Una
prueba de orina positiva, sin embargo, no indica que la persona estaba bajo la influencia
del alcohol en el momento de la prueba.
Las pruebas en sangre miden la cantidad de alcohol en la sangre en el momento en que se
toma la muestra, pero no revela cuánto tiempo una persona ha estado bebiendo, es uno
de los métodos más precisos pero también más caro. La determinación de alcohol en
saliva es a menudo es un método preferido para la prueba de alcohol en comparación con
las pruebas de alcohol en la sangre, ya que la concentración de alcohol en la saliva es muy
probable que sea similar al contenido de la sangre que está en la sangre. Una prueba de
alcohol en cabello detecta la presencia de etil glucurónido (EYG) y los ésteres etílicos
ácidos (FAEEs). Estos marcadores permanecen en el cabello de forma indefinida, siempre
y cuando la persona no se afeite o corte el cabello. Estos marcadores sólo se producen
cuando hay alcohol en la sangre, por lo que existen más marcadores cuanto más alcohol
consuma la persona. [10]
A continuación se detallaran los métodos cuantitativos para la determinación de alcoholes
mas usados.
o Prueba rápida de alcohol por saliva: Es un método semicuantitativo.
La Prueba Rápida de Alcohol se basa en la alta especificidad de alcohol oxidasa
(ALOx) para el alcohol etílico en presencia de la peroxidasa y un sustrato
enzimático como tetrametilbencidina (TMB), tal y como se muestra a
continuación:
→
El color distinto en la almohadilla reactiva pudo observarse en menos de 20
segundos después de que la punta tuviera contacto con las muestras de saliva con
una concentración de alcohol etílico superior a 0,02%. [11]
9
o Examen de alcoholemia en aire espirado: Las pruebas de aliento son mayormente
utilizadas para evaluar el estado de los automovilistas, primero son sometidos a
pruebas de cribado, cuando estas pruebas cualitativas resultan positivas, se
realizan pruebas cuantitativas de valor legal. Estos dispositivos utilizan una
muestra del ambiente como blanco y una muestra estándar de aire/etanol. La
concentración de alcohol en la muestra estándar es 35 ug/100 ml de aire, dos
muestras de aliento son luego tomadas del automovilista y evaluadas. Si el mas
bajo de los resultados se encuentre entre 40ug y 50 ug/100 ml de aliento, el
conductor tiene derecho a solicitar un análisis de sangre. Si el mejor resultado es
mayor que 50ug/ml de aliento, el conductor es procesado. Estos equipos trabajan
sobre el principio de que, en presencia de un catalizador, el oxígeno en la muestra
de aire espirado convierte el etanol, en ácido acético y luego a agua y dióxido de
carbono. Una celda de combustible o celda infrarroja convierte la energía química
liberada cuando se produce la oxidación, en una tensión eléctrica detectable.
Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será el alcohol que está presente en la
muestra.[12]
La cromatografía de gases resulta hoy el método más apropiado y es la prueba
confirmatoria para la valoración de metanol e isopropanol en fluidos biológicos,
especialmente sangre.
Alcohol Método Preferente
Etanol Cromatografía de gases; Métodos Enzimáticos.
Isopropanol Cromatografía de gases (GC).
Metanol Cromatografía de gases (GC).
10
o Método Enzimático: Permite la dosificación del alcohol (etanol) en la sangre u
otros fluidos biológicos.
Fundamento:
El etanol es oxidado a acetaldehído en presencia de la enzima alcohol
deshidrogenasa.
El acetaldehído formado puede ser desplazado totalmente hacia la derecha en
condiciones alcalinas atrapando el acetaldehído formado. El acetaldehído es
oxidado en presencia de aldehído deshidrogenasa cuantitativamente a ácido
acético
En este método el NADH formado es determinado por la medida de su
absorbancia a 334, 340 ó 345 nm. [13]
8. Métodos cuantitativos de determinación de glicoles
A pesar de que la presencia de oxalato de calcio en orina es una prueba valiosa para el
diagnostico diferencial de intoxicación por etilenglicol, la medición del alcohol es la prueba
más definitiva para descartar o excluir el envenenamiento o ingestión.
Por tanto, el análisis químico nos plantea una técnica de análisis basado en un ensayo
enzimático rápido (Ensayo Catachem) por Journal, Jeunke. [8] La cual, constituye en una
herramienta para la rápida medición de los niveles de etilenglicol. El ensayo Catachem
utiliza una enzima bacteriana, la glicerol deshidrogenasa, la cual oxida al etilenglicol en
presencia de NAD, generando NADH reducido, ésta es detectada
espectrofotométricamente por un incremento en la absorbancia a 340 nm. La diferencia
en la absorbancia es directamente proporcional a la concentración de etilenglicol.
A pesar de ser ésta una valiosa herramienta de análisis, el método preferido para la
detección y medición de etilenglicol es la Cromatografía de gases- Detección de
ionización en llama (CG-FID), considerado hasta hoy como el método “gold estándar”. [8]
Es conveniente abordar el Método de Cromatografía de Gases (CG) acoplada a una
Detección de ionización de llama (FID), es tal vez el más ampliamente utilizado por su alta
sensibilidad. La técnica cromatografía ya abordada en su momento, tiene como fin
11
principal recuperar una muestra más pura para luego detectar y posteriormente medir el
analito que deseo analizar mediante un sistema de detección como es el FID, considerado
como un tipo de detector universal pero selectivo para compuestos que presenten
enlaces C-H, son muchas las sustancias que producen señales mediante este sistema
detector. [14]
¿Cómo cuantifico la presencia del analito que deseo analizar? Pues el proceso inicia con el
suministro del gas proveniente de la columna cromatográfica, la cual se mezcla con
hidrogeno, sumado a un exceso de aire se quema hasta que genere iones, los cuales se
captan a través de un colector cilíndrico polarizado para luego poder medir
cuantitativamente la corriente iónica generada. El mecanismo por el cual se generan los
iones aún no está del todo claro; sin embargo, se le atribuye a un proceso de ionización
química: la energía de reacciones exotérmicas interaccionan con moléculas orgánicas
originando moléculas ionizadas.
9. Conclusiones
o Los alcoholes y glicoles pertenecen a un mismo grupo químico confiriéndole
propiedades cuyo usos más comunes le atribuyen ser buenos disolventes,
anticongelantes y estabilizantes.
o Los alcoholes más importantes en toxicología son el etanol, metanol, isopropanol y
etilenglicol.
o Loa procesos de biotransformación que sufre tanto los alcoholes como los glicoles
están mediados por la enzima alcohol deshidrogenasa cuya función es llevada cabo
a nivel hepático.
o El análisis comparativo toxicodinámico, muestra que el principal efecto de estos
tóxicos sobre el organismo es el desarrollo de un cuadro de acidosis metabólica.
o Con el fin de proveer un tratamiento adecuado al paciente intoxicado, se hace
uso de métodos de determinación ya cualitativos ya cuantitativos los cuales
buscan identificar al toxico promotor de daños a la salud.
o La cromatografía de gases es la prueba confirmatoria para la detección de metanol
e isopropanol.
o El método preferido para la determinación de etilenglicol es la CG-FID.
o Una plataforma de análisis químico para la detección de etilenglicol muestra que
los ensayos enzimáticos rápidos son una buena alternativa para el diagnóstico
oportuno.
12
BIBLIOGRAFIA
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2. Organización Mundial de la Salud. Informe sobre la Situación Mundial de la
Seguridad Vial. 2010.
3. Dra. Estela Martin. Toxicología Forense. Unidad IV. 2011.
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y 60.
5. Sharon Lover,RN,PhD. Ethanol, Isopropanol, Methanol, and Ethylene Glycol
Poisoning. Critical Care Nurse.Dec. 2000. Pag. 41.
6. Dr. Jose Alberto Rairez. Brecha anonica plasmática. Arch.argent. pediatr. 2005.
7. Manual de instrucciones Breathscan Test. 2011.
8. Ishwarlal, J. Laboratory Diagnosis in ethylene glycol Poisoning. Am J Clin Pathol
2011. 136 165 166.
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Ediciones Díaz de Santos S.A. España- Madrid.
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Oct 2011.
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7124.
12. Buger, Alcohol Breath testing. British Medical Journal. Dec 14 2002; 325, 7377.
13. Guía de Trabajos Prácticos de Toxicología y Química Legal Universidad de Buenos
Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica (1998).
14. Ricardo Rozo Uribe. Toxicología. Prácticas & procedimientos. Guías de práctica
clínica. Vol. 2.Hospital Universitario San Ignacio.Bogotá-Colombia.2004. pag.29.