UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

TOXICOLOGÍA DE METALES

MAESTRÍA EN GERENCIA AUDITORIA Y GESTIÓN AMBIENTAL

Dr. Wilfredo Hernán Revilla CahuanaPerito Criminalístico

Representante Regional de TIAFT en Perú Representante en Perú de la Asociación Latinoamericana de Ciencias ForensesMiembro de la Academia Internacional de Ciencias Forenses y Criminalística

Vicepresidente del Instituto Peruano de Ciencias Forenses

• Son contaminantes ubicuos• Pb, AS, Hg, carácter legendario• no se crean ni se destruyen• influye el hombre, introducirlos al MA, actividades

humanas, alterando la especie química en que se encuentra

• ciclos biogeoquímicos que determinan su presencia y cc en los compartimentos ambientales

• La intervención humana modifica la cc en estos compartimentos y facilita su distribución a partir de las reservas naturales.

INTRODUCCION

• Desde el punto de vista toxicológico, presentan una multiplicidad de efectos tóxicos, siendo la especie química y las variables toxicocinéticas las responsables de los efectos tóxicos

• La trascendencia toxicológica es enorme, teniendo en cuenta su ubicuidad, extensión de sus usos industriales y domésticos y su persistencia medioambiental

INTRODUCCION

MERCURIO

Cinabrio, pigmento bermellón, pinturas rupestres, España, Francia, Kurna, 1600 a.C (Hg líquido)Minas de Almaden, 200,000 toneladasCuatro toneladas anuales a RomaHydrargyrum = plata líquidaMultiplicidad de efectos tóxicos, dependiendo del estado de oxidación (0, 1, 2)Compuestos orgánicos, metilmercurio

Usos del Hg Metálico

• Fabricación y reparación de instrumentos científicos como termómetros. Barómetros, bombas de vacío.

• En la producción electrolítica de hidróxidos a partir de cloruros de sodio y potasio.

• Fabricación de tubos fluorescentes, tubos de rayos x, lámparas de mercurio, rectificadores, termostatos automáticos y otros relacionados..

• En la extracción de Oro y Plata por formación de amalgamas.

• Para la fabricación de juguetes electrónicos

Usos del Hg Orgánico

• En la agricultura como fungicidas, en cultivos de arboles frutales, y también en el tratamiento de granos y semillas.Caso norte de Iraq, 5000 intoxicados, 280 muertos

• Los compuestos fenil mercúricos se emplearon como antisépticos, en el tratamiento de maderas y granos. (caso)

• También se emplearon en el pasado como diuréticos; pero su utilización fue proscrita debido que el mecanismo para incrementar la diuresis consiste en daño al túbulo renal.

Fuentes de contaminación

Natural → debida a volatilización de depósitos minerales, volcanes, fumarolas volcánicas o fuentes termales.

Se calcula que estos procesos naturales liberan 25000 a 150000 toneladas anuales de mercurio a la atmosfera (OMS)

La causada por el hombre, también llamada antropogénica, siendo ésta la más abundante del total, en un 75%.

Vertidos de Hg al medio acuático proviene d la industria metalúrgica y cloro-alcalina así como aguas residuales domésticas.

El vapor de Hg elemental, 95% del pte en la atmósfera, puede ser transportado a gran distancia, con un T1/2 6 días a 2 años.En forma particulada se elimina rápidamente por deposición húmeda o seca, dependiendo del tamaño.En el suelo, el comportamiento depende del estado de oxidación y del compuesto que forme parte.El Hg° y los R-Hg, volátiles (CH3)2Hg pueden vaporizarse de nuevo y pasar a la atmósfera.El proceso mas importante de distribución en el MA es la adsorción de las formas no volátiles a los suelos y sedimentos. (depende : pH y materia orgánica)

COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL

A pH inferior 3 aumenta la volatilización del Hg desde los suelos; mientras que a partir de pH 4 se adsorbe fuertemente a los materiales húmicos y sesquióxidos del suelo.La erosión y arrastre si contribuye a la suspensión de partículas húmicas del agua o por reducción a Hg° o transformación a formas volátiles.Como sulfuro de Hg (insoluble) es fuertemente adsorbido a fracción sólida de suelos y sedimentos.

COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL

El Hg tiende a la bioconcentración y biomagnificación, tanto en forma inorgánica como orgánica (metil y fenilmercurio)Factor de bioconcentración:Hg inorgánico en trucha arcoiris (Salmo gairdneri) = 1800 / 60 díasCH3Hg en trucha arcoiris (Salmo gairdneri) = 11000 / 60 días

En vegetales, los estudios muestran que apenas se produce la translocación del Hg a la parte aérea de la planta; incluso en plantas cultivadas en suelos donde se aplicó fango con alto contenido de Hg, por periodos de 20-24 años.

COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL

TOXICOCINETICA

Hg° se absorbe mal por ingestión, pero eficazmente por inhalación, alcanzando rápidamente el torrente sanguíneo y distribuido a todos los tejidos debido a su carácter lipofilicoEn tejidos se oxida a Hg+2, pero en sangre el Hg° puede permanecer unos minutos, tiempo suficiente para entrar en el SNC y sangre fetalLa absorción del Hg+2, ingerido 15%; del metilmercurio es superior a 90% Distribución, el Hg° alcanza altas cc en riñones y SNC, el CH3Hg se cc en la corteza cerebral, Hg inorgánico se cc en riñones.

Biotransformación, la [O] de Hg° a Hg+2 por catalasas, luego reacciona con sistemas enzimáticos de las mitocondrias y microsomas (grupos sulfhidrilos) y forma complejos solubles con glutatión y se excretan por la bilis.El CH3Hg se descompone por vía enzimática y el T1/2 del Hg es de 50 a 70 días. La excreción es por orina , heces y exhalación

TOXICOCINETICA

Intoxicación aguda Intoxicación crónica

ingestión;: Gastroenteritis aguda, estomatitis y colitis ulcero-hemorrágica.

Insuficiencia renal aguda, oliguria, anuria, uremia

Casos graves: shock y muerte

Alteraciones cutáneas: erupción morbiliforme.

Inhalación Hg°: bronquitis corrosiva, y neumonitis agudaBicloruro de Hg, desinfectante (tiña, piojos)

Gingivitis y estomatítis, salivación excesiva y dolor gingival, rodete mercurial.Pérdida de piezas dentarias.

Eretismo mercurial, timidez excesiva, insomnio, irritabilidad, pérdida de memoria, alucinaciones y estados maníaco-depresivos.

Temblor mercurial, hipertrofia de tiroides.

En ocasiones polineuropatías, sensitivo-motora afecta a extrem. Inf.

Manifestaciones clínicas

Bahia de Minamata en Japon , vertido por 30 años por la Fabrica de plásticos Chisso Co. (100 toneladas por año), la actividad bacteriana produjo la conversión a metil mercurio (Nishimura y col. 1983; ATSDR, 1998).Consumo de pescado que presentaban un contenido de 0,02% en peso de Hg, produjo “la enfermedad de Minamata”, afectó a más de 10000 personas (Mas y azcue, 1993)

Efectos: temblores, perdida de sensibilidad de los dedos de manos y pies, ataxia, neurastenia, perdida de visión y audición, espasmos, coma y muerte.

Los compuestos de metilmercurio, se clasifican en el grupo 2B, posiblemente cancerígenos para el hombre por IARC, 1993.

Los compuestos de mercurio inorgánico y el Hg°, se encuentran en el grupo 3, es decir no son clasificables en cuanto a su actividad cancerígena, siendo inadecuada la evidencia disponible tanto en lo referente a personas como a animales de ensayo

• Uso muy controvertido son las Amalgamas dentales, que contiene aproximadamente 50% de mercurio metálico, 35% de plata, 9% de estaño, 6% de cobre y pequeñas cantidades de cinc.

• La mayor parte de los estudios → aseguran que la gente común y corriente que tiene amalgamas en los dientes o muelas no está expuesta a ningún riesgo de intoxicación ya que las cantidades de mercurio a las que se expone son mínimas.

• Entre las personas susceptibles pueden estar:

* las mujeres embarazadas,

* los niños menores de 6 años de edad

* personas con alteraciones renales

* personas con hipersensibilidad

inmunológica a los metales.

Determinación de los niveles de mercurio:

• Análisis de muestras de sangre, orina o cabellos.

• Estos niveles se usan para determinar si ha ocurrido exposición al mercurio y su magnitud.

• Las pruebas de sangre se consideran útiles si las muestras se toman dentro de unos días después de la exposición, ya que la mayoría de las formas de mercurio en la sangre disminuyen a la mitad cada 3 días si la exposición cesa.

ARSÉNICO

Compuestos de arsénico

As+3 As+5 inorgánico trióxido de As pentóxido de As

ácido arsenioso ácido arsénicoarsenito de Na arseniato de Pb tricloruro de As arseniato de Ca

orgánico arsfenamina arsanilato de Na

arsenamina Volátil agente hemolítico

• Se presenta asociado a los depósitos de sulfuros, en fajas piríticas

• Se metila por acción de las bacterias, en sedimentos y aguas naturales

• Combinado con el hidrógeno forma la Arsenamina, hemolítico, altamente volátil importante en riesgos profesionales .

Tipos de intoxicaciones agudas

• Accidental• Suicida• Homicida• Alimentaria• Laboral• Bélica / terrorista

Individual

Colectiva

• Erupciones volcánicas• Preservador de maderas(sales CCA) y pesticida• Fundición de Cu, Pb, Zn, Sn y Au• Industria microelectrónica • Industria del vidrio, pigmentos

Fuentes y usos

FITOSANITARIO: prohibido

RODENTICIDA DOMISANITARIO: prohibido

Fármacos veterinariosRemedios folklóricos (ayurvédica)Arma química vesicante (lewisita)

La movilidad y disponibilidad en el medio ambiente depende del estado de oxidación y de las propiedades del medio en el que se encuentra

Emisiones a la atmosfera As03, en forma de partículas cuya deposición depende del tamaño de partícula. También puede haber una emisión en forma volátil como arsenamina

En suelos agrícolas, los compuestos inorgánicos de arsénico se consideran inmóviles.En suelos con alto contenido de óxidos Fe y Mn, al As se adsorbe y puede liberarse en condiciones reductoras o alcalinizando el suelo

En aguas superficiales y subterráneas el As inorgánico tiende a adsorberse en la materia en suspensión, sedimentos y fracción sólida del suelo

En medios oxidantes con altas cc de oxígeno As+5, mientras que en medios reductores predomina el As+3.

Las plantas pueden absorber As desde el suelo o de la materia particulada depositada en su hojas (pero en escasa cantidad, (orgánicos mayor inorgánicos)

Experimenta bioconcentración en algas e invertebrados inferiores; pero no se ha demostrado que exista tendencia a la biomagnificación en la cadena trófica

Taiwán, Bangladesh, India y Tailandia donde esta ampliamente distribuido.Suministro de agua subterránea, 1960, 70 millones de personas expuestas (cc de 4mg/Len Bengala occidental) (OMS 0,01mg/L)

Exposición crónica“Enfermedad de pie negro”, hiperqueratosis, y lesiones vasculares

CasoManchester, 1900 – 6000 personas afectadas por ingestión de cerveza contaminada (70 muertos) (H2SO4/piritas)

Ruta de exposición, agua de bebida e inhalación de partículas, la absorción depende de la especie química y la vía de exposición, excreción es por orina y descamación de la piel y sudor

T1/2 del As inorg. = 10 horasBiotransformación: As(V) – As (III) seguida de metilación obteniendose los ácidos (MMA y DMA)

Tiene gran afinidad por grupos sulfhidrilos, presentes en distintas moléculas celulares, como los sistemas enzimáticos de las mitocondrias con los que reacciona provocando su pérdida de funcionalidad impidiendo la respiración celular

La intoxicación aguda, puede ser letal, efectos: fiebre hepatomegalia, melanosis, arritmia cardiaca neuropatía periférica, anemia y leucopenia

La exposición crónica, Piel: Hiperqueratosis, hiperpigmentaciónSNC, Hígado

El As esta clasificado en el Grupo I de sustancias cancerígenas por la IARC. Existen evidencias suficientes de efectos cancerígenos en personasA nivel de piel: basilioma y carcinoma de células escamosasPulmón: carcinoma broncogénicoHígado: hemangiosarcoma hepáticoCáncer de vejiga, riñón y nasofaringe

Líneas de Mees

Líneas de Mees

PLOMO

• Alta afinidad por los grupos sulfhidrilo: ALA-D y Ferroquelatasa.

• Competición con iones de Ca++ para almacenam. en huesos.

• Inhibición de enzimas asociadas con la membrana hemolisis, lesión renal.

• Trastorno del metabolismo de 1,25-dihidroxivitamina D.

alteraciones

Punteado basófilo

Ribete de Burton

MANIFESTACIONES CLÍNICAS

El Plomo• Metal pesado, gris y blando, muy difundido en la corteza

terrestre.

• Egipcios: pigmentos, cosméticos, estatuillas

• Su forma más abundante es el sulfuro (PbS), aprovechado por los romanos, depósitos de galena en España e Inglaterra

• Usos: tuberias de agua, vajillas(Sn), pigmento blancos: cerusita, lauronita, rojo: fosgenita.

• Edulcorante sapa, obtiene acetato de Pb, usos culinarios, intoxicación crónica “saturnismo”. Bajo indice de natalidad en Roma

• El acetato de Pb, utilizó en medicina, erisipela, úlceras, diarrea

• Muchos usos desaparecieron a lo largo del siglo XX; pero se introdujeron otros, como incorporación del tetraetilo de Pb en las gasolinas y en las pinturas, esta ultima fue una de las causas de alarma al final de la década de 1970, relacionando deficiencias en el desarrollo del SNC, observado en algunas áreas urbanas en USA (Nriagu,1978)

• En la actualidad el 35% se utiliza para la fabricación de baterías

• Fabricación de cristales de monitores y TV• Como revestimiento protector, en industria y hospitales• Fabricación de soldadura, munición, cable, vidrio

El Plomo

• Según la OMS, el límite máximo permisible de Pb en sangre en niños es de 10 µg/dL de sangre. NO registra límites máximos permisibles en el caso de los adultos.

• De acuerdo al Instituto Nacional de Salud, adscrita al Ministerio de Salud del Perú, los valores normales de plomo en sangre, en personas NO expuestas ocupacionalmente es de 20 µg/dL en adultos y de 10µg/dl en niños.

• Los límites de tolerancia biológica (LTB) en personas expuestas ocupacionalmente son de 40 µg/dl en varones adultos y de 30 µg/dl en mujeres en edad fértil.

Fuentes de Exposición ambiental

• En el medio industrial

• En el medio doméstico

• Contaminación alimentaria

• Vía Intravenosa

Ingestión:Conservas en latas con soldaduras de plomoAgua con Pb de fuentes naturales, o por tuberias de plomo

Por inhalación, de humo y particulas generadas en combustiones industriales o el tráfico

COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL

En la atmosfera, en partículas como óxidos y carbonatos, que en función del tamaño o densidad pueden ser depositadas o transportadas a distancias considerables de su punto de emisión

En el suelo con contenido superior a 5% de materia orgánica y un pH mayor a 5 queda retenido en la capa superficial (2-5cm) no lixivia a capas profundas excepto en medios my ácidos.

pH inferior a 5,4 la solubilidad del Pb esta limitada por la precipitación de sulfato de Pb, mientras que a pH superiores es la formación de Co3 y HCO3 de Pb soluble

COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL

Een presencia de ácido acético o materia orgánica disuelta el plomo puede formar complejos solubles, fraccion mas importante del Pb móvil en suelos neutros.

La bioidisponibilidad del Pb hacia las plantas esta ralacionada con la adsorción en el suelo pero aumenta a medida que disminuye el pH y la materia orgánica del suelo.Tanto las plantas como los animales pueden biioconcentrar en Pb, aunque no se ha observado su biomagnificación en la cadena trófica

Absorción via oral, es del 5-15% en adultos con una retención final del 55 del Pb absorbido (ATDSR 1999), siendo en niños mas eficiente.Por inhalación depende del tamaño de partícula, las dediámetro inferior a 0,05 um, permanecen en los alveolos, las de tamaño superior pasan al tracto digestivo por aclaramiento mucociliar .En sangre se asocia a los hematíes y en la Hb Se distribuye a los distintos tejidos, se acumula en huesos ( T1/2 más 20 años)La retención y movilización del Pb en huesos se produce porel mismo mecanismo que regula el calcio.

La excreción es por orina, sudor y leche materna, atraviesa la placenta y se almacena en tejidos fetales proporcional al nivel de Pb en sangre materna.

Intoxicación aguda, sequedad de boca, sed, sabor metálico, nauses dolores abdominales y vómitosSNC: parestesia dolor y debilidad muscular . Ademas anemia grave y hemoglobinuria, oliguria y albuminuriaCrónica, gastrointestinales: anorexia, dolor de cabeza y estreñimientoNeuromusculares: debilidad muscular, cansancio, parálisis (brazo, muñuca y dedos dela mano y pies) (pintor)SNC: letargo, vómitos, irritabilidad, pérdida de apetito y mareos, ataxia y reducción de la consciencia, coma y muerte, la mortalidad por encefalopatía es alta 25%. Los que se recuperan presentan retraso mental convulsiones y atrófia óptica (Hardman y col., 1996)

La exposición a Pb se ha asociadop a esterilidad y la muerte neonatal en perosnas , reduccion de la duración de la gestacion y peso al nacer.Presenta efectos teratogénicos que se manifiestan especificamente en el sistema nervioso central del feto inteririendo con su desarrollo normal .El Pb y sus compuestos estan clasificados en el grupo 2B por la IARC, posiblemente cancerígenos para el hombre (1987)

Intoxicación por Plomo• La OMS define como intoxicación los valores

de plumbemia >15 µg/dL.

• Para el Center of Disease Control (CDC) el nivel de intoxicación es ≥10 µg/dL.

• Constituye un grave problema de salud pública, ya que afecta a la población más vulnerable: niños, trabajadores y personas de bajo nivel socioeconómico.

Toxicocinética

5-15% Hígado, riñón, SNCERITROCITOS

5-15%15%

Fisiopatología

Mecanismo de Acción del Plomo:• El Pb tiene gran afinidad por el grupo

sulfhidrilo (SH) de las proteínas, y se une de forma irreversible.

• Reemplaza al Ca y se comporta como un segundo mensajero intracelular.

• Se une a la calmodulina más ávidamente que el Ca.

• Inhibe la bomba de Na-K-ATPasa.

Efectos en la Síntesis del hem

Manifestaciones Clínicas

Intoxicación Aguda:• Se presenta luego de una exposición

respiratoria a altas concentraciones.• Es una presentación infrecuente.• Mortalidad de aproximadamente el 25%.• Presentan encefalopatía, insuficiencia

renal y síntomas gastrointestinales.• Secuelas neurológicas: Epilepsia,

retardo mental, atrofia óptica y sordera

Manifestaciones Clínicas

Intoxicación Crónica o Saturnismo:• Forma más frecuente de presentación.• Fase subclínica o de impregnación:

Paciente asintomático, pero con alteraciones biológicas (Plombemia 35 – 60 µg/dL).

• Fase clínica: Plombemia a partir de 60 – 70 µg/dL: Astenia, irritabilidad, mialgias

• Afecta principalmente: Sistema nervioso, gastrointestinal, renal, hematopoyético y neuromuscular.

Diagnóstico• Anamnesis orientada a la búsqueda

de posibles fuentes de exposición.• Para confirmar el diagnóstico se

debe conocer la plumbemia total.• Dosaje de la Zinc-Protoporfirina.• Hemograma con lámina: Anemia

normocrómica o hipocrómica, normocítica o microcítica. Punteado basófilo.

Tratamiento

• El Centro de Prevención de Enfermedades de Estados Unidos recomienda intervención médica con plumbemia >10 µg/dL en niños y >25 µg/dL en adultos.

• Alejar al paciente de la fuente de exposición.• Tratamiento quelante si la plumbemia es >60

µg/dL: EDTA-Ca 30-50 mg/kg/día diluido en dextrosa,

a pasar por goteo EV en 6-8 hrs por 5 días consecutivos.

Dimercaprol que se asocia con EDTA-Ca en casos de encefalopatía.

Ácido dimercaptosuccínico (DMSA): VO 10 mg/kg

c/8 hrs por 5 días

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