TOXICOLOGÍA DE ALIMENTOS TRABAJO TIOGLUCOSIDOS Y GLUCÓSIDOS CIANOGÉNICOS.
Contenido 1.
2.
GLUCÓSIDOS CIANOGÉNICOS ............................................................................................... 3 1.1.
Introducción .................................................................................................................. 3
1.2.
Propiedades del HCN..................................................................................................... 3
1.3.
Alimentos que los contienen......................................................................................... 3
1.4.
Estructura ...................................................................................................................... 3
1.5.
Toxocinética .................................................................................................................. 4
1.5.1.
Reacción ................................................................................................................ 4
1.5.2.
Absorción............................................................................................................... 4
1.5.3.
Eliminación ............................................................................................................ 4
1.6.
Toxodinámica ................................................................................................................ 5
1.7.
Toxicidad ....................................................................................................................... 5
1.8.
Tratamiento................................................................................................................... 6
1.9.
Prevención..................................................................................................................... 7
TIOGLUCOSIDOS O GLUCOSINOLATOS ................................................................................. 8 2.1.
Alimentos en los que se encuentra ............................................................................... 8
2.2.
Estructura Química ........................................................................................................ 8
2.3.
Toxocinética .................................................................................................................. 8
2.4.
Toxodinamica ................................................................................................................ 9
2.5.
TOXICIDAD ..................................................................................................................... 9
2.6.
PREVENCIÓN ................................................................................................................. 9
2.7.
TRATAMIENTO............................................................................................................... 9
Bibliografía .................................................................................................................................... 9
1. GLUCÓSIDOS CIANOGÉNICOS 1.1.
Introducción
Entre los mecanismos de defensa contra predadores de los vegetales se encuentra la síntesis de sustancias potencialmente tóxicas. Entre ellas, algunos vegetales sintetizan glucósidos que liberan ácido cianhídrico (HCN) por un proceso enzimático cuando se dañan mecánicamente, o cuando se comen. El HCN se libera a partir de la interacción entre un glucósido cianogénico (no tóxico) y una enzima hidrolítica (β-glucosidasa), en un proceso conocido como cianogénesis. El hecho de que el glucósido y la enzima se encuentran en compartimentos diferentes de la planta restringe su contacto y así, la liberación de HCN. Por lo tanto, la ruptura de las células de la planta sería el paso necesario para facilitar la interacción entre estos compuestos y, consecuentemente, para liberar el HCN. En base a lo expuesto anteriormente, cualquier causa que dañe la planta predispondrá a la formación de HCN y, por ende, a un mayor potencial tóxico de la misma.
1.2.
Propiedades del HCN
El HCN se caracteriza por sus siguientes propiedades:
Olor. A almendras amargas, es pungente y penetrante. Sabor. Quemante y amargo. Color. Blanco, grisáceo o cristalino. pH. Ligeramente ácido.
1.3. Alimentos que los contienen Los glucósidos cianogénicos se pueden encontrar en las semillas de los frutos (y en las hojas marchitas) de la familia Rosaceae (Cerezas, Manzanas, Ciruelas, Almendras, Duraznos, Albaricoques, etc.) así como en el melón, sandía, uva, yuca, mandioca, laurel, lino y sorgo.
1.4.
Estructura
Los glucósidos cianogénicos tienen como estructura general
Figura 1. Estructura general de los glucósidos cianogénicos
Un grupo nitrilo unido a un carbono tiene unido a su vez un azúcar mediante un enlace glicosídico y dos grupos distintos que varían dependiendo de cuál sea el glucósido. En el siguiente cuadro se presentan los datos correspondientes del tipo de glucósido y contenido de ácido cianhídrico en algunas plantas de consumo humano o de ganado.
Cuadro 1. Glucósidos cianogénicos para algunas plantas.
1.5.
Toxocinética
1.5.1. Reacción En general, el glucósido cianogénico reacciona con una enzima β glucosidasa y agua, formando de esta manera D- glucosa y α-Hidroxinitrilo. El hidroxinitrilo en presencia de oxinitrilasa
produce un aldehído o cetona y el ácido cianhídrico (ver Figura 2).
Figura 2- Reacción de glucósidos cianogénicos hasta ácido cianhídrico.
A continuación se presenta un ejemplo de la formación de HCN a partir de la linamarina, glucósido cianogénico encontrado en la yuca. Con la destrucción de las células que componen la yuca se produce la liberación de la linamarina que estaba dentro de las células del vegetal. De este proceso salen la linamarina (97%) y la lotaaustralina (3%), los dos componentes cianogénicos. La linamarina con el agua y bajo la acción de la enzima linamarasa produce glucosa (azúcar) y cianohidrina-acetona. La cianohidrina bajo la acción de la enzima dihidronitrilasa produce HCN y acetona. Una parte del cianuro se volatiliza y se mezcla con el aire y la otra se mezcla con el agua. La acetona es eliminada (ver Figura 3).
Figura 3. Formación de HCN a partir de linamarina
1.5.2. Absorción Tras la absorción de los glúcidos cianogénicos, estos se metabolizan hasta cianuro por lo que la clínica aparecerá con unas horas de retraso. El mecanismo de absorción por vía digestiva puede verse alterado por las condiciones digestivas y así en ciertos estudios se ha demostrado que la alcalinización del pH a nivel del estómago disminuye la absorción de cianuro. Tras la absorción el volumen de distribución del cianuro es de 1.5 l/kg produciéndose dicha distribución en unos minutos. El transporte se realiza en un 60% unido a proteínas plasmáticas, una pequeña parte en hematíes y el resto de forma libre.
1.5.3. Eliminación La eliminación se realiza en un 80% en forma de tiocianato, en cuya producción intervienen varias enzimas, sobretodo la rodanasa, y, además, se requiere un compuesto dador de grupos
sulfatos, como es el tiosulfato. Una vez transformado en tiocianato en el hígado, este es eliminado vía renal. El tiocianato es un compuesto mucho menos tóxico pero que es capaz de producir clínica cuando sus niveles en sangre son muy elevados. El principal factor que limita esta eliminación es la presencia de cantidad suficiente de dadores de grupos sulfato. El resto del cianuro se excreta vía renal y pulmonar unido a cianocobalamina, cisteína y oxidado.
1.6.
Toxodinámica
El mecanismo de acción del cianuro sería su unión con las enzimas mitocondriales del complejo citocromo oxidasa, inhibiendo la cadena respiratoria celular al impedir el transporte de electrones, que provoca finalmente el bloqueo del último paso de la fosforilación oxidativa, base del metabolismo aeróbico celular. Inicialmente el cianuro se une a la porción proteica del enzima y finalmente al ion férrico. El efecto final es un acumulo de piruvato al bloquearse el ciclo de Krebbs, que debe ser metabolizado hacia lactato que conduce a una acidosis láctica. El cianuro también puede unirse a otras proteínas como la nitrato reductasa, catalasa, mioglobina y otras que intervienen en el metabolismo lipídico y el transporte del calcio Las consecuencias de la intoxicación por cianuro se deben a una anoxia hística por imposibilidad de utilización del oxigeno en la cadena respiratoria celular. Los órganos más afectados son el Sistema Nervioso Central y el sistema cardiovascular. No existen síntomas específicos de la intoxicación por cianuro y por lo tanto la clave para el diagnostico está en la sospecha por las circunstancias donde se produce la intoxicación. Tan solo existen dos hallazgos que pueden orientarnos hacia el diagnóstico y que se describen de forma clásica, como el olor a almendras amargas, cuya presencia es útil pero su ausencia no excluye el diagnóstico, fundamentalmente porque según ciertos estudios existe entre un 2040% de la población que no es capaz de detectar dicho olor (este defecto viene determinado de forma genética). Otro signo clásico es la desaparición de la diferencia entre arterias y venas a nivel de la retina, debido a una disminución en la diferencia arteriovenosa de oxígeno al disminuir la extracción tisular de oxígeno. Los primeros síntomas se inician rápidamente debido a la velocidad de absorción, aunque el momento de aparición de los síntomas va a depender también de la gravedad de la intoxicación. Inicialmente aparecen cefalea, vértigo, ansiedad, disnea, taquicardia e hipertensión, nauseas, vómitos, todos ellos síntomas muy inespecíficos. En caso de intoxicaciones más graves el cuadro evoluciona apareciendo disminución del nivel de conciencia, convulsiones, trismus y opistótonos y a nivel cardiovascular edema agudo de pulmón, arritmias, bradicardia e hipotensión. Existe una correlación importante entre los niveles de cianuro a nivel sanguíneo y la gravedad de la sintomatología, aunque no se debe olvidar que la vida media in vivo del cianuro es de 1-3 horas y que las determinaciones suelen estar demoradas con respecto al momento de la intoxicación. Así según Rumack niveles 0-0.3 μg/ml son normales en individuos normales, en fumadores se pueden encontrar niveles de hasta 0.5 μg /ml sin que ocasionen clínica. Cuando la determinación de cianuro en sangre oscile entre 0.5 y 1 μg /ml la clínica suele ser leve, entre 1 y 3 μg /ml aparece un cuadro grave con alteraciones neurológicas graves y cuando supera los 3 μg /ml se supera la dosis letal.
1.7.
Toxicidad
La manera más importante por la cual los compuestos cinogénicos causan toxicidad es mediante la formación del cianuro que bloquea la capacidad de transportar oxígeno de los glóbulos rojos de la sangre. La dosis mortal de cianuro es de 1-3 mg por Kg de peso corporal.
Es de importancia conocer el contenido de cianuro en especies vegetales que contengan glucósidos cianogénicos (ver Figura 4).
Figura 4. Contenido de cianuro en alimentos
1.8.
Tratamiento
Las medidas deben iniciarse lo más rápidamente posible, debido a la rapidez de absorción y por lo tanto la rapidez de aparición de signos de intoxicación. Las primeras medidas incluyen soporte vital avanzado evaluando la vía aérea, asegurando aporte de oxigeno a concentración elevada y si es necesario intubación orotraqueal y ventilación artificial, mantener estabilidad hemodinámica y tratamiento sintomático de las complicaciones como arritmias, o convulsiones. Junto con ello es importante iniciar rápidamente las medidas de detoxificación para evitar la absorción de cianuro remanente: evitar la provocación del vómito por el riesgo de aspirado, realizar lavado digestivo a través de sondaje nasogástrico, el carbón superactivado podría ser útil, y finalmente administrar un catártico. A pesar de estas medidas no se debe retrasar más de lo necesario el tratamiento específico. Este se basa en la producción, de forma yatrogénica, de metahemoglobina a través de la administración de nitratos. La metahemoglobina trata de competir con la citocromo oxidasa por su unión con el cianuro, extrayéndolo de la célula, de esta manera es llevado al hígado donde se une al tiosulfato para la producción de tiocianato que es eliminado por el riñón. Generalmente se utilizan el nitrito de amilo por vía inhalatoria, hasta que se dispone de un acceso vascular para la administración de nitrato sódico. La metahemoglobinemia producida aumenta la hipoxemia pero a pesar de ello no debe administrarse azul de metileno porque ello provocaría liberación nuevamente de la metahemoglobina. Como se ha dicho, inicialmente hasta que se disponga de una vía se utiliza nitrito de amilo que se presenta en forma de ampollas. Se abre una ampolla y se moja una gasa que se coloca en la entrada de la vía aérea para que sea inhalado durante 30 segundos cada minuto, con ello se consigue una metahemoglobinemia del 5%. Una vez que se dispone de una vía venosa se inicia administración de nitrato sódico en solución al 3% a una dosis para adultos de 0.9 mg/Kg de hemoglobina, hasta una dosis máxima de 300-450 mg, a una velocidad de 2-5 ml/min, y para niños 10 mg/kg. En caso de no producirse respuesta repetir el tratamiento tras 30 minutos pero con la mitad de dosis. Con ello se consiguen niveles de metahemoglinemia del 20-30%, los cuales deben ser monitorizados para mantenerlos por debajo del 40%. Tras la administración del antídoto hay que administrar tiosulfato sódico como dador de grupos sulfuros que faciliten la conversión del cianuro en tiocianato a nivel hepático por la
rodanasa. La dosis a infundir vía intravenosa es de 12.5 gr de solución al 25%, es decir, 50 ml. En niños la dosis es de 1.65 ml/kg de solución de tiosulfato al 25 %. La hidroxicobalamina (vitamina B12) se ha estudiado como posible antídoto del cianuro, al tener mayor afinidad por él que la que presentan las citocromo oxidasa. Al unirse la vitamina B12 con el cianuro se forma cianocobalamina que es eliminada vía renal. La ventaja de esta sobre los nitratos es que carece de efectos adversos, no produce metahemoglobinemia ni hipotensión, por lo que puede administrarse de forma segura en pacientes críticos. La dosis es de 4 gr intravenosos. Dicho tratamiento se utiliza fundamentalmente en Europa. Se debe administrar oxigeno al 100%, no habiéndose demostrado de forma fehaciente mejoría con la terapia hiperbárica. Por si mismo no tiene ningún efecto pero parece aumentar la acción de la asociación nitrato-tiosulfato. Otros tratamientos también han sido ensayados, sobretodo el EDTA-cobalto, compuesto que no ha mostrado mejorías respecto a las sustancias ya expuestas y, además, se añade una importante cardiotoxicidad, que se incrementa cuando la intoxicación no se ha producido por cianuro. El hecho de que el diagnóstico de la intoxicación por cianuro deba ser rápida hace que este sea fundamentalmente clínico, si, además, sumamos que el tratamiento no está exento de riesgos hace muy difícil la decisión de tratamiento en pacientes en los que se sospeche esta intoxicación.
Figura 5. Reacciones químicas a conseguir en el tratamiento por i ntoxicación con cianuro.
1.9.
Prevención
Para evitar una intoxicación por cianuro por su biotransformación a partir de glucósidos cianogénicos es necesario observar el adecuado proceso de los alimentos con el fin de obtener un alimento inocuo; de igual manera resulta importante evitar la ingesta de semillas de frutos portadores de glucósidos cianogénicos y en el caso del ganado cuidar el pastoreo en épocas q pudieran aumentar el contenido de glucósidos cianogénicos en las plantas dedicadas a este fin.
2. TIOGLUCOSIDOS O GLUCOSINOLATOS 2.1. Alimentos en los que se encuentra Estas sustancias se encuentran especialmente en las semillas de plantas Brassicáceas (Crucíferas).Se han identificado unos 60 glucosinolatos distintos en no menos de 300 plantas incluídas en esta familia. Las tioglucosidasas se encuentran también en las semillas; el que predomine la aparición de algunos de los derivados antes señalados depende tanto del glucosinolato que sirva de sustrato como de las condiciones en que ocurra la hidrólisis. (SHIBAMOTO, 1996)
2.2.
Estructura Química
Figura 6 . Estructura química de un glucosinolato.
2.3.
Toxocinética
La persona que come el alimento, al ser digerido, los glucosilonatos por ser liposolubles se absorbe en el intestino delgado. Después estás sustancias son distribuidas al riñón y al hígado, que al ser hidrolizados por una enzima hidrolítica originan glucosa, HSO4- y uno de los siguientes derivados del aglucón: isotiocianatos, tiocianatos, nitrilos u oxazolidintionas (Figura 7). Las enzimas hidrolíticas (corrientemente llamadas "mirosinasa") son producidas por la misma planta aunque se mantienen físicamente separadas de los glucosinolatos. (LINDNER, 1999) y se elimina por via renal.
Figura 7. Hidrólisis de un glucosinolato
2.4.
Toxodinamica
Los isotiocianatos forman parte de los aceites vegetales irritantes que provocan gastroenteritis al consumirse plantas como la mostaza negra (Brassica_nigra). Por otra parte, la acumulación orgánica de tiocianatos y oxazolidintionas afecta la captación tiroidea del yodo, pudiendo ocurrir hipotiroidismo; entre las plantas que contienen glucosinolatos causantes de este efecto cabe referirse al raps (Brassica_napus) y a algunas variedades de col (B.oleracea). Los nitrilos tienen débiles efectos bocígenos. Los productos resultantes de la hidrólisis son variables dependiendo del pH del medio, a pH neutro, se originan isotiocianatos volátiles denominados senevoles que son los responsables del olor característico de estas drogas. Junto con los isotiocianatos, la hidrólisis origina glucosa, iones sulfato y nitrilos en baja proporción. (SHIBAMOTO, 1996)
2.5.
TOXICIDAD
La dosis diaria admisible para los distintos glucosinolatos se encuentra entre 24 y 1 200 mg/persona/día. Si se considera un catabolismo total de éstos a isotiocianatos y oxazolidintiona, entonces resulta difícil predecir un posible efecto tóxico agudo, a partir de las ingestiones medias observadas en algunos países (RFA: 43 mg/persona/día, Inglaterra: 46 mg/persona/día).1 Pero si su ingestión crónica coincide temporalmente con una manifiesta reducción de la ingestión de los componentes nutricionales que constituyen su punto de ataque en el metabolismo, como es el caso del aminoácido lisina, entonces su efecto tóxico a largo plazo pudiese incrementarse. (ANDRES, 1998)
2.6.
PREVENCIÓN
Extracción del glucosinolato por agua caliente, acetonas.
2.7.
TRATAMIENTO.
Yodo radiactivo para encoger la glándula, particularmente si la tiroides está produciendo demasiada hormona tiroidea Cirugía (tiroidectomía) para extirpar toda o parte de la glándula Dosis pequeñas de solución de yodo de Lugol o de yoduro de potasio si el bocio se debe a una deficiencia de yodo Tratamiento con suplementos de hormona tiroidea si el bocio se debe a una tiroides hipoactiva
Bibliografía ANDRES, A. (1998). Toxicologia de los alimentos. Argentina: Hemisferio Sur. LINDNER, E. (1999). Toxicologia de los Alimentos. Acribia. SHIBAMOTO, T. (1996). Introducción a la Toxicologia de los Alimentos. España: Acribia, S.A. Posible asociación de algunas enfermedades neurológicas con el excesivo consumo de la yuca mal procesada y de otros vegetales neurotóxicos. COLOMBIA MÉDICA. Volumen 34, no. 2, año
2003.
www.google.com.mx / 30 de septiembre 2009 y 1,2 de octubre 2009.
