Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ciencias Médicas Centro Universitario Metropolitano Fase I – Segundo Año Unidad Didáctica: Bioquímica Profesor: Dr. Mynor Leiva
CASO CLINICO 6 Intoxicación con monóxido de carbono
Grupo 23 - Día Lunes Wagner Gerardo Lorenzo Mayen Dámaris Odilia Peralta Aparicio Evelin Cecilia Paz Cifuentes Laura D. Friesen Pablo Esteban Galindo Roma Ramiro Javier Vásquez Letona Sharon Clarissa Monterroso Wilson Estuardo Tepete Sánchez Johana Paola Pérez
Guatemala, 4 de junio de 2012
201010257 201010263 201024955 201180018 201110474 201110100 200910133 201110208 200219671
INTRODUCCIÓN Monóxido de carbono (CO) es incoloro, inodoro, insípido, no irritante, lo cual facilita el proceso de intoxicación debido a que no despierta fenómenos de alergia que le permitan al paciente crear conciencia de la presencia del tóxico. La exposición humana incluye la inhalación de humo en los incendios, el exhausto de los automóviles, pobre ventilación al contacto con carbono, kerosén o gas de estufas, hornos o calderas y el hábito del cigarrillo. Las personas que sufren de anemia corren un peligro mayor de intoxicarse, pues el monóxido de carbono impide la liberación del oxigeno
CASO CLÍNICO
Paciente masculino de 28 años de edad que es llevado por bomberos por alteración del estado de concienciar refiere su esposa que el paciente estaba bien durante el transcurso del día pero por la tarde refirió nausea, 2 vómitos, asociado a mareo y cefalea, por lo que fue a descansar, por la noche trataron de levantarlo y manifestaba confusión respondiendo incoherencias y decía que le costaba respirar, por lo que llaman a bomberos quienes lo encuentran sudoroso, responde solo a estímulos dolorosos, respiración rápida y profunda, por lo que es ingresado a hospital Roosevelt. Al examen físico: Peso 62 Kg. S/V Fr: 44x´. P/A: 100/60mmhg. Paciente estuporoso. Saturación de oxígeno: 99%. Respiración rápida y profunda. Llenado capilar de 3 segundos. Corazón: rítmico, taquicárdico. Tórax: simétrico.Pulmones: Entrada de aire irregular, estertores roncus bilaterales diseminados. Abdomen normal. Neurológico: Pupilas midriáticas, Fondo de Ojo normal. Responde sólo a estímulos dolorosos. Reflejos osteotendinosos disminuidos. Se ingresado a la unidad de cuidados intensivos donde se mantiene control de la vía aérea se indica oxigenoterapia al 100%, soluciones endovenosas hipertónicas, para disminuir la presión intracraneal, control cardiovascular y neurológico. Se consulta al Centro Nacional de intoxicaciones y se efectúan mediciones de los niveles de carboxihemoglobina en sangre, encontrándolos en 40%. Se realiza tomografía cerebral y se traslada a hospital militar para tratamiento en cámara hiperbárica, con presión a 2.5 Atm durante 30 minutos. La tomografía cerebral indica leve pérdida de los surcos cerebrales secundario a edema. A las 48 horas el examen neurológico del paciente era normal, evoluciona satisfactoriamente sin secuelas neurológicas.
GUÍA DE DISCUSIÓN: 1. Escribir las características del monóxido de carbono El monóxido de carbono se origina de la combustión incompleta del carbón, es un gas incoloro, inodoro, insípido, posee una mayor afinidad al grupo hemo que el oxigeno y muy tóxico para los seres humanos.
2. ¿Por qué ocurre la intoxicación? La intoxicación por la este tipo de gas se debe a la combinación del mismo con la carboxihemoglobina, cuando esto ocurre la hemoglobina ya no es capaz de transportar oxígeno, debido a que ambos gases, oxigeno y monóxido de carbono reaccionan con el grupo hemo en la molécula tretamérica de la hemoglobina, una característica del monóxido de carbono es que tiene mayor afinidad al grupo hemo que el oxigeno, esto hace que aun en pequeñas cantidades pueda presentarse intoxicación. La toxicidad se manifiesta no solo por la interferencia en el aporte de oxigeno, tambien ejerce efecto directo al unirse a los citocromos celulares como los que se encuentran en las enzimas respiratorias y la mioglobina.
3. ¿Cuáles son fuentes exógenas de monóxido de carbono? Las fuentes del monóxido de carbono son muchas dentro de ellas se pueden mencionar la intoxicación que se vive a diario en el medio ambiente, como el smog que producen los automóviles, las personas que viven en la ciudad están más propensas a sufrir daños que las que viven en el área rural, incendios forestales, combustión industrial o domiciliar, los gases que emiten los volcanes y quizá la mayor fuente de monóxido es la que las personas fumadoras consumen a diario afectando también a las personas que pasan a ingerir humo de segunda mano, siendo este el más peligroso por sus altos contenidos tóxicos para el organismo
4. ¿Qué porcentaje de CO producimos (fuente endógena)? El CO endógeno producido puede tener papeles fisiológicos importantes en el cuerpo con un procentaje del 4%. El CO se puede utilizar como un neurotransmisor o relajante de los vasos sanguíneos y regula reacciones inflamatorias de una forma que previene el desarrollo de varias enfermedades tales como ateroesclerosis o malaria severa.
5. Explique los mecanismos por los que el CO induce toxicidad El monóxido de carbono atraviesa la pared del alveolar del pulmón y se combina con la hemoglobina con mucha más avidez que el propio oxígeno, la nueva forma de hemoglobina combinada con CO se llama carboxihemoglobina, y no tiene la capacidad de la hemoglobina normal de servir del transporte de oxígeno. Si en el aire respirado se sobrepasa determinado umbral de contenido de CO la cantidad de carboxihemoglobina que se produce puede producir la desoxigenación de las células generando efectos tóxicos que pueden ser letales. Los glóbulos rojos en el cuerpo se sustituyen por nuevos con el proceso de hematopoyesis, la constante fabricación mantiene un equilibrio adecuado, pero si se respiran cantidades altas del gas tóxico el equilibrio se desplaza y tiene graves consecuencias. La exposición al monóxido de carbono aún por un período breve, produce daños irreparables: unas pocas partículas
alteran el funcionamiento del sistema nervioso y provoca desde cambios de humor y cefaleas permanentes hasta lesiones neurológicas. Una persona expuesta a un ambiente contaminado con apenas 600 partes por millón de monóxido de carbono en tres horas puede fallecer. Los mecanismos patogénicos por los cuales el monóxido de carbono resulta tóxico para el organismo humano son los siguientes: 1. Tiene unas 220 veces más afinidad por el grupo hemo de la hemoglobina que el oxígeno, formando una molécula específica, la carboxihemoglobina, disminuyendo la concentración de oxihemoglobina, y con ello, la difusión de oxígeno a los tejidos óseos. 2. La carboxihemoglobina interfiere con la disociación de oxígeno de la oxihemoglobina restante y aminora la transferencia de O 2 a los tejidos. 3. Por la misma razón, inhibe otras proteínas que contienen el grupo hemo, como los citocromos. Inhibe la citocromo-oxidasa, bloqueando la cadena de transporte de electrones en la mitocondria, por lo que reduce la capacidad de la célula para producir energía y produciendo hipoxia tisular. 4. Al bloquear la cadena respiratoria, genera moléculas con alto poder oxidante, que dañan proteínas, lípidos y ácidos nucleicos y produce estrés oxidativo. De hecho, los indicadores de lesión mitocondrial, son los mejores indicadores de toxicidad por CO. El monóxido de carbono reacciona con la enzima xantína deshidrogenasa convirtiéndola en xantina oxidasa, la cual a su vez reacciona con la hipoxantina, produciendo superóxidos; estos reaccionan con el óxido nítrico producido por el endotelio formando peroxinitrito, ácido peroxinitroso y/o peroxinitratos, potentes oxidantes que interactúan con los ácidos grasos insaturados, produciendo peroxidación lipídica y originando desmielinización progresiva de las neuronas del sistema nervioso central 5. La mioglobina y cardioglobina tiene mas afinidad para CO que la hemoglobina y el musculo cardiaco se ve muy afectado.
6. ¿A qué nivel de la cadena respiratoria inhibe el CO? CO y otros inhibidores bloquean la citocromo oxidasa o complejo IV, un complejo enzimático que es uno de los transportadores de electrones de la cadena respiratoria, localizada en la membrana mitocondrial interna (crestas). El complejo oxida el citocromo C móvil y transporta electrones a través de los citocromos a y a3 y finalmente reduce oxigeno a agua en una reacción de transferencia de 4 electrones. Pero, la CO se fija al grupo heme de del citocromo a3 en la citocromo c-oxidasa e inhibe el complejo. Como consecuencia, se bloquea el transporte de electrones y éstos no llegan al aceptor final de la respiración aerobia, el oxígeno, produciéndose hipoxia celular y la muerte.
7. Describa el cuadro clínico de intoxicación por CO. El efecto tóxico del CO se produce debido a la hipoxia tisular, este efecto tóxico es derivado principalmente de la disminución del oxígeno unido a la hemoglobina. El CO se combina reversiblemente con la Hemoglobina (Hb) formando carboxihemoglobina (COHb), esta unión es 240 veces más fuerte que la unión entre oxígeno y HB por lo que al estar la HB ocupada con CO no hay transporte de O2 a los tejidos. Respirar aire que contenga concentraciones de CO tan bajas como 0.1% por volumen, puede ser letal. La concentración de COHB en sangre es función de la concentración de CO en el aire inspirado. Pacientes con concentraciones de COHb de menos de 10% son asintomáticos. Los efectos se hacen patentes al aparecer concentraciones de 30% o más de COHb. Con concentraciones >30% aparecen: irritabilidad, cefalea, confusión y fatiga fácil ante el ejercicio.
Si la exposición es prolongada o los niveles sanguíneos alcanzan > 50% de COHb, se comprometen gravemente la función respiratoria y cardiaca y los individuos con daño miocárdico preexistente pueden desarrollar un infarto. La exposición no fatal al CO permite la recuperación del paciente en 2 a 4 días, los sobrevivientes generalmente evolucionan bien desde el punto de vista neurológico. Solo si los pacientes presentan cuadros de coma, van a desarrollar secuelas neurológicas.
Cuadro de niveles de toxicidad y síntomas que presenten de acuerdo al porcentaje de carbohihemoglobina. Concentración de CO
estimada % Carboximoheglobin a Menor que 35 ppm 5 (humo de cigarros) 0.005% (50ppm) 10 0.01% (100ppm) 20 0.02% (200ppm)
30
0.03-0.05% (300 – 40-50 500ppm) 0.08-0.12% (800- 60-70 1200ppm) 0.19%- (1900 ppm) 80
Síntomas ninguno, o moderado dolor cabeza ligero dolor de cabeza Palpipante dolor de cabeza, disnea con moderado esfuerzo. Severo dolor de cabeza, irritabilidad fatiga, ofuscamiento de la visión. Dolor de cabeza, taquicardia, confusión, letargia, colapso. Coma, convulsiones rápidamente fatal.
8) ¿A qué se le llama síndrome neurológico tardío? El síndrome neurológico tardío (SNT) síndrome que aparece entre los 2 y 28 días tras la intoxicación con frecuencia, tras un período de normalidad. Este síndrome comprende: neuropatía periférica, alteraciones de la personalidad, de la conducta, de la memoria, de la marcha, etc. No existen datos predictivos para saber quién va a desarrollar el síndrome siendo más frecuente en intoxicaciones graves y en ancianos. El SNT se observa en un 3-40% de las víctimas de la intoxicación por CO. El pronóstico es muy variable. Se observa en general un 13% de trastornos neuropsiquiatricos severos, un 30% del deterioro de la personalidad y un 40% de alteraciones de la memoria.
9) ¿Cómo realiza el diagnostico? Un correcto diagnostico se basa en 3 pilares: Anamnesis, exploración física y pruebas de laboratorio. Independientemente de la etiología de la intoxicación (en este caso por CO) es prioritario establecer la gravedad del paciente y así actuar en consecuencia. Anamnesis: un interrogatorio detallado del paciente o de sus acompañantes orienta al diagnostico en la mayoría de casos.
Exploración física: la aproximación inicial debe centrarse en la situación cardiorrespiratoria y neurológico, aunque existen síntomas a otros niveles que orientan al diagnostico. a) Exploración neurológica: se comprobara el nivel de conciencia del paciente, que suele estar alterado. En la intoxicación por CO las alteraciones neurológicas nunca son focales. Por tanto si se objetivan signos de focalidad habrá que buscar una posible lesión estructural del SNC. b) Exploración cardiorrespiratoria: alteraciones más frecuentes son hipotensión, crisis hipertensivas, arritmias e isquemia miocárdica. Se realizara monitorización electrocardiográfica de presión arterial, frecuencia cardiaca y respiratoria. Pruebas de laboratorio: de un modo general se solicitan hemograma, pruebas bioquímicas (urea, creatinina, glucosa, iones), coagulación, gasometría arterial (para ver función respiratoria y equilibrio acido base) y sistemático de orina.
10) Con respecto al tratamiento, explique el mecanismo de desintoxicación con oxigeno al 100% y las indicaciones de la utilización de la cámara hiperbárica El oxígeno respirado bajo presión produce efectos fisiológicos significativos, que pueden generar fenómenos tóxicos si la administración de oxígeno se realiza indiscriminadamente. Las dosis no tóxicas y terapéuticamente eficientes se han establecido experimentalmente y son base para los protocolos de atención de pacientes. La oxigenoterapia hiperbárica (oxigeno al 100%) es una modalidad de tratamiento de la intoxicación por CO preferente porque es la única forma de conseguir una eliminación rápida del gas. La cantidad de oxigeno en la sangre se satura en el área dañada (redistribuye) así como en los tejidos adyacentes: esto estimula a los tejidos a revascularizarse y así reparar el daño en los pequeños vasos sanguíneos o generar nuevos. Entonces, el cuerpo reconoce que han sido dañados y así aplica toda su energía y nutrientes para acelerar su curación. Permitiendo también una oxigenación tisular suficiente, lograr la recuperación clínica rápida, la ausencia de secuelas tardías y la reducción del período de internación. En tratamientos como intoxicación por CO o embolismo cerebral pueden necesitar una o dos sesiones. Aquellos casos en los que se busca neoangiogénesis pueden requerir hasta 30-40 sesiones. El número preciso depende en última instancia de la respuesta clínica del paciente. Una sesión promedio dura aproximadamente una hora. A veces es necesario repetir el tratamiento dos o tres veces por día. La cámara hiperbárica es un habitáculo preparado para soportar elevadas presiones en su interior, pues los tratamientos suelen realizarse entre 2 y 3 ATA (Atmósferas Absolutas). Esta presión se obtiene por medio de un compresor metálico que no utiliza aceite, con filtros para purificar el oxígeno que obtiene del ambiente.
11. Realice un esquema que contenga los componentes de la cadena respiratoria y el mecanismo de la fosforilación oxidativa. CADENA RESPIRATORIA:
FOSFORILCIÓN OXIDATIVA:
12. ¿Qué sustancias inhiben la cadena respiratoria o la bomba de protones y a qué nivel?
La rotenona es un compuesto producido por plantas, utilizado como insecticida, es un tóxico que inhibe el paso de los e- del complejo I al complejo Q. Si se mide consumo de oxígeno en presencia y en ausencia de rotenona se ve que no se inhibe del todo porque todavía entraba FADH2 al complejo II. La formación de agua disminuye y la síntesis de ATP disminuye al igual que la del oxígeno. La antimicina A es otro compuesto producido por ciertos hongos e inhibe el complejo III (entre el citocromo B y el C1), lo cual bloquea el consumo de oxígeno, se bloquea el paso de e-; la síntesis de ATP se detiene. No hay paso de protones tampoco. Cianuro de monóxido de carbono y azida de sodio: actúan entre el complejo IV y la entrega de los e- al oxígeno. No se forma agua directamente. Todo se bloquea porque los complejos se quedan con los e-. Son muy tóxicos, no sólo afecta la respiración celular sino que desplaza el oxígeno en la hemoglobina y se une al grupo hem. No hay síntesis de ATP, consumo de O2 ni producción de agua. 2,4 dinitrofenol: es un desacoplante de la cadena respiratoria. Si no hay fuerza protón motriz no hay síntesis de ATP porque los e- no van a querer entrar. Se dice que este compuesto adelgaza porque transporta protones del espacio intermembranal hacia la matriz mitocondrial. Ese gradiente se disipa, ya no hay cambio de pH ni diferencia de cargas. Si no hay gradiente y lo protones no entran por F0 y F1 se diminuye la concentración de ATP, aumenta la cadena respiratoria, los e- vienen del metabolismo de carbohidratos y de los ácidos grasos y las personas se enflaquecen. Empezaron a morir ciertas personas porque había aumentos drásticos de temperatura. Esto comprobó que la fosforilación oxidativa está acoplada a la cadena respiratoria. A través de la membrana interna de la mitocondria se debe dar el paso de otras sustancias por medio de proteínas translocasas que son muy importantes para el mantenimiento de la materia prima. Si el ADP se une al P para formar ATP, pues se necesitan ambos componentes; de nada sirve sintetizar ATP si ese ATP se queda ahí y no va al citoplasma. Mecanismo que saca el ATP y mete el ADP es un mecanismo antiporte. También se necesitan grupos fosfato que van a favor del gradiente de protones y es un mecanismo simporte. La oligomicina es un componente que bloquea el ingreso de protones y la síntesis de ATP, la cadena de paso de e- podría aumentar pero llega un momento en el que se bloquea porque no pueden pasar los e- al oxígeno. Proteínas desacoplantes: son las UCP y se encuentran en diferentes tejidos. En los bebés recién nacidos y en los animales que hibernan existe el tejido adiposo pardo con gran cantidad de mitocondrias con UCP -1 en su membrana. Ellas transportan protones como el 2,4 dinitrofenol. Ayudan a la termogénesis cuando estos animales bajan su metabolismo basal y su temperatura. Con el frío se libera en sus organismo la noradrenalina que tiene un receptor en las células del tejido adiposo, produce AMPc, que activa la PKA, la cual fosforila la triglicerol lipasa. Cuando las lipasas se activan actúan. Los barbitúricos y la piericina A impiden la trasferencia de la FeS a la coenzima Q. El dimercaprol inhibe la cadena respiratoria entre el citocromo b y el citocromo C. La carboxina y el TTFA inhiben la transferencia de equivalentes reducidos de la succinato deshidrogenasa a la coenzima Q. Malonato es inhibidor competitivo de la deshidrogenasa succínica. Inhibidores de la fosforilación oxidativa. Atractilósido inhibe la fosforilación oxidativa
13. ¿Cómo actúa el desacoplante 2,4 dinitrofenol? Actúan como ácidos lipofílicos débiles, que se asocian con protones en el exterior de la mitocondria, que pasan a través de la membrana unidos a un protón, y que se disocian del protón en el interior de la mitocondria. Estos agentes causan tasas de respiración máxima pero el transporte de electrones no genera ATP, debido a que los protones translocados no regresan a la matriz mitocondrial a través de la ATP sintasa.
14. Diferencias entre los inhibidores de la cadena respiratoria y los desacopladores Los inhibidores impiden el pasaje de electrones Las moléculas que actúan como inhibidores impiden el flujo de e- entre los transportadores, y por lo tanto la síntesis de ATP. Estas moléculas pueden actuar como venenos. • El Amital (un barbitúrico) o la Rotenona (un insecticida) bloquean el flujo de e - desde el NADH a la CoQ, mientras la Antimicina (un antibiótico) lo hace entre CoQ y Cit b, y el cianuro, la azida y el monóxido de carbono actúan sobre la citocromo oxidasa. • La aplicación de estos inhibidores bloquea el pasaje de e - por la cadena respiratoria. De esta forma “por detrás” del punto de inhibición los transportadores quedan reducidos. • Como consecue ncia de esto no se produce ATP porque no se genera el gradiente protónico,
ni agua porque los e- no llegan a reducir al O2: la cadena está interrumpida.
Inhibidores de la ATPasa Hay moléculas que inhiben la síntesis de ATP, pero que no actúan sobre la cadena respiratoria. Por ejemplo la oligomicina, un antibiótico que interfiere en el transporte de protones. Esta molécula se une a la subunidad Fo de la ATPasa e impidie de esta forma el pasaje de H.
Los desacopladotes de la cadena respiratoria no impiden el pasaje de electrones El Dinitrofenol (DNP) y la termogenina, entre otras moléculas, pueden actuar como desacopladores, es decir desacoplan el transporte de e- de la síntesis de ATP. • Los desacopladores disminuye n la generación del gradiente de H+ porque permiten que los H+ difundan desde el espacio intermembrana hacia la matriz. La membrana mitocondrial interna se hace entonces permeable a los H+ , lo que interfiere con la generación del gradiente. • En presenc ia de desacopladores se consume oxígeno, porque no está alterado el transporte de e- a través de la cadena, pero se forman menos ATP porque no se establece normalmente el gradiente protónico • La termogenina es una proteína presente en la membrana mitocon drial interna del tejido adiposo pardo. A través de esta proteína pasan los H+ , de manera que se genera un gradiente protónico mucho menor, y por lo tanto la cantidad de ATP generado también es menor. Como consecuencia de este desacople entre el transporte de e- y la fosforilación oxidativa, se libera energía como calor.
DIAGNOSTICOS DIFERENCIALES Aunque el diagnóstico suele ser relativamente sencillo, suele ser conveniente descartar otras intoxicaciones por tóxicos volátiles, así como otras causas de hipoxemia, causa principal de casi todas las alteraciones por la intoxicación con CO
Intoxicación por cianuro: El cianuro se une a la citocromooxidasa de forma reversible, inhibe la fosforilación oxidativa y daña aquellos tejidos que más dependen de ella, como el miocardio y el sistema nervioso central. Dada su afinidad por el hierro (Fe +3) oxidado, presente en la cadena respiratoria de la célula (citocromooxidasa), se une a este elemento bloqueando dicha cadena y, por ende, la respiración. El centro respiratorio puede estar inicialmente estimulado por la acidosis metabólica, pero finalmente se inhibe en las intoxicaciones graves; dicha estimulación se debe además a un efecto de estimulación directa de quimiorreceptores en los centros respiratorio y cardíaco Hipoglucemia: la confusión y el pensamiento incoherente son signos comunes de la hipoglucemia. Además, la taquicardia y la taquipnea también se pueden presentar en estos casos. Traumatismo encefalocraneano: los hallazgos de la tomografía pueden ser similares a aquellos encontrados en las personas con traumatismo encefalocraneano. Además, el estado de conciencia, y el estado neurológico general también son similares en este caso.
GLOSARIO Glosario: Confuso: consiente no orientada en tiempo, persona, espacio. Estuporoso: Modificación del aspecto de la lengua que se observa en el estupor, en la melancolía y, en general, siempre que la lengua permanezca largo tiempo en inmovilidad completa. Estertores: Se designan, en auscultación, con el nombre genérico de estertores húmedos o estertores de burbujas. Roncus: sonidos gruesos, ruidos aspecto como un ronquido que con mucha frecuencia se ausculta de modo continuo durante la inspiración o la espiración, suelen aclararse con la tos. Pupilas midriáticas: pupilas con diámetro dilatado, por lo general superior a 6mm de diámetro. Reflejo osteotendinoso: Reflejos obtenidos en la exploración neurológica clínica por percusión, con un martillo de reflejos, del tendón de un músculo para provocar sucontracción refleja. Estos reflejos se encuentran desencadenados por la activación de los husos neuromusculares primarios y las fibras tipo Ia que hacen sinapsis con las motoneuronas espinales, constituyendo el arco reflejo monosináptico espinal. Edema: hinchazón causado por fluido atrapado en los tejidos de tu cuerpo. Los edemas ocurren sobre todo en los pies, los tobillos, y las piernas. Taquicardia: la presencia de 3 o más latidos a una frecuencia mayor de 100 latidos por minuto. Las taquicardias se pueden originar en las aurículas o en los ventrículos. Cámara hiperbarico: una cámara que crea en su interior un cambio en la presión atmosférica por inyección de aire a su espacio interno. Nosotros normalmente nos encontramos a una (1) atmósfera de presión (ATM). Al proceso de aumentar la presión atmosférica dentro de la cámara hiperbárica se le describe como el descenso.
Valores normales de laboratorio Carboxihemoglobina normal: 0-2% de la hemoglobina total Fumadores empedernidos: 6-8% Fumadores moderados:4-5% Hemoglobina: más de 15% peligro grave Presion arterial: 120/80 mmHg Porcentaje de saturación arterial: 94-100% de la capacidad
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