TOXICOCINÉT ICA Q.F. LUIS JOSE TORRES SANTILLAN. Docente de Toxicología Q.F. LUIS JOSÉ TORRES SANTILLA

Transcripción

1 TOXICOCINÉT ICA Q.F. LUIS JOSE TORRES SANTILLAN Docente de Toxicología

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3 EXPOSICIÓN AIRE

4 PRINCIPALES FUENTES DE NITRATOS PARA EL HOMBRE Tratados con Nitratos Alimentos Ricos en Nitratos Algunas aguas subterráneas

5 TOXICOCINÉTICA DEFINICIÓN La Quimiobiocinética o Toxicocinética estudia los cambios que ocurren a través del tiempo, en la absorción, distribución, biotransformación y eliminación de los tóxicos en el organismo

6 TOXICOCINÉTICA OBJETO DE ESTUDIO Buscar datos que permitan una evaluación confiable de la peligrosidad de los productos químicos para el hombre.

7 ABSORCIÓN DISTRIBUCIÓN FIJACIÓN FASES METABOLISMO ELIMINACIÓN

8 ABSORCIÓN Ingreso de una sustancia a la circulación, atravesando las membranas biológicas. Para ello se deben penetrar las diferentes barreras: cutánea o dérmica, gastrointestinal, respiratoria (alveolar), vascular, etc.

9 GASTRO INTESTINAL INHALATORIA PIEL Y MUCOSAS VÍAS DE ABSORCIÓN

10 PIEL Y MUCOSAS

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12 MUCOSA VAGINAL MUCOSA URETRAL

13 UÑAS PELO

14 Piel Y Mucosas

15 VÍA INHALATORIA

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17 VÍA GASTROINTESTINAL

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19 TOXICOCINÉTICA ABSORCIÓN Toda absorción biológica requiere el paso a través de una membrana

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21 FACTORES RELACIONADOS AL PROCESO DE ABSORCIÓN Coeficiente de partición (CP) Es la relación entre la concentración del agente en la fase lipídica y la fase acuosa Determina el grado de liposolubilidad de un compuesto Concentración en disolvente orgánico Cp = (aceite de oliva, heptano o n-octanol) Concentración en agua

22 FACTORES RELACIONADOS AL PROCESO DE ABSORCIÓN Coeficiente de partición (CP) Un CP alto indica gran liposolubilidad Los compuestos liposolubles atraviesan rápidamente las membranas y viceversa. Las moléculas con coeficiente de partición alrededor de 1 son mejor absorbibles por los sistemas biológicos

23 FACTORES RELACIONADOS AL PROCESO DE ABSORCIÓN (cont.) Elementos estructurales que aumentan las propiedades hidrofílicas: -OH; -COOH; -NH 2 ; -SO2NH 2 ; y con menor intensidad los grupos: -COOCH 3 ; -CONH 2 ; -OCH 3

24 FACTORES RELACIONADOS AL PROCESO DE ABSORCIÓN (cont.) Elementos estructurales que aumentan las propiedades lipofílicas (hidrofóbicas): Extensión del grupo alquilo - CH 3 < CH 3 - CH 2 - <... < CH 3 - (CH 2 ) n Presencia del grupo fenilaromático y naftilo ligados a las cadenas alifáticas y aromáticas.

25 Ejemplos de fórmulas químicas de compuestos liposolubles 1) ALTAMENTE LIPOFÍLICOS - CH 3 CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 3 n-octano BENCENO TOLUENO CH 2 C1 NO 2 Cl Cl C Cl Cl Cloruro de Bencilo Nitrobenceno Tetracloruro de Carbono

26 Ejemplos de fórmulas químicas de compuestos liposolubles 2) MODERADAMENTE LIPOFÍLICOS NH 2 OH COOH CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH Butanol Anilina Fenol Ac. Benzoico CH 3 CH 3 C OH CH3 - CH2 - CH2 - C = O OH H Isopropanol Ac. Butírico

27 FACTORES RELACIONADOS AL PROCESO DE ABSORCIÓN (cont.) 2. Grado de ionización El grado de ionización depende del pka del compuesto y del ph del medio. pka es el ph del medio al que el 50% de las moléculas están en la forma no ionizada y el 50% en la forma ionizada.

28 PH Ácido benzoico % no inoizado Anilina % no ionizado 1 2 COOH 99,9 99 NH 3 + 0, COO 1 NH ,1 99 Efecto del ph en la ionización del Ácido Benzoico (pka = 4) y de la Anilina (pka = 5)

29 FACTORES RELACIONADOS AL PROCESO DE ABSORCIÓN (cont.) 3. Tamaño y forma de la molécula La permeabilidad de la membrana parece ser inversamente proporcional al tamaño molecular > dificultad < dificultad Moléculas esféricas > facilidad

30 MECANISMOS DE ABSORCIÓN Difusión simple o pasiva Difusión o transporte facilitado Transporte Activo o Especial Filtración a través de poros de la membrana Endocitosis

31 MECANISMOS DE ABSORCIÓN (cont.) a) Difusión simple o pasiva Es proporcional a: gradiente de concentración espesor de la membrana superficie disponible para la difusión liposolubilidad grado de ionización

32 DIFUSIÓN PASIVA

33 MECANISMOS DE ABSORCIÓN (cont.) b) Difusión o transporte facilitado Requiere de moléculas transportadoras, que están en membrana. Se realiza a favor de un gradiente de concentración. NO requiere energía.

34 DIFUSIÓN FACILITADA

35 MECANISMOS DE ABSORCIÓN (cont.) c) Transporte Activo o Especial Requiere de un transportador Se realiza en contra del gradiente de concentración o electroquímico Implica gasto de energía (ATP) Sólo lo utilizan sustancias de peso molecular elevado, hidrosolubles o aún ionizadas Es el mecanismo utilizado por los ácidos y bases Q.F. LUIS fuertes JOSÉ TORRES SANTILLA

36 TRANSPORTE ACTIVO

37 MECANISMOS DE ABSORCIÓN (cont.) d) Filtración a través de poros de la membrana Está regulado por: tamaño de las moléculas carga eléctrica configuración hidrosolubilidad interacción químico -membrana tamaño de los poros

38 MECANISMOS DE ABSORCIÓN (cont.) d) Filtración a través de poros de la membrana Medio extracelular MEMBRANA Medio intracelular Agente químico hidrosoluble CELULAR Agente químico hidrosoluble

39 MECANISMOS DE ABSORCIÓN (cont.) f) Endocitosis La membrana celular engloba la sustancia y forma una invaginación que envuelve líquidos (pinocitosis) o sólidos (fagocitosis), liberándolos enseguida en el otro lado de la misma.

40 ENDOCITOSIS

41 PIEL Y MUCOSAS

42 Del contacto del agente químico con el tejido, pueden tener lugar cuatro hechos: 1 La epidermis actúa como barrera efectiva y el agente químico no es capaz de dañarla 2 Reacción del agente químico con la superficie cutánea provocando irritación

43 Del contacto del agente químico con el tejido, pueden tener lugar cuatro hechos: 3 4 El agente químico penetra, reacciona con proteínas del tejido y produce sensibilización y reacción alérgica El agente químico se difunde en epidermis, glándulas sebáceas, sudoríparas, folículos pilosos e ingresa en la corriente sanguínea para una posterior acción sobre órganos y sistemas

44 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ABSORCIÓN DÉRMICA 1. Estado de la piel (intacta o dañada) 2. Hidratación 3. Propiedades fisicoquímicas del compuesto: Solubilidad Peso molecular Tamaño

45 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ABSORCIÓN DÉRMICA 4. Tiempo de contacto 5. Irrigación sanguínea 6. Afinidad de los químicos por los constituyentes tisulares.

46 Sustancias fácilmente absorbidas por la piel Fenol y sus derivados Disolventes clorados Compuestos aromáticos Tetraetilo de plomo Plaguicidas organoclorados

47 VÍA GASTROINTESTINAL

48 ABSORCIÓN GASTROINTESTINAL FACTORES QUE INFLUYEN EN EL VACIAMIENTO GÁSTRICO Aceleran el vaciamiento: La condición de ayuno Administración de soluciones alcalinizantes Ansiedad Antieméticos Q.F. LUIS JOSÉ (Metoclopramida) TORRES SANTILLA

49 ABSORCIÓN GASTROINTESTINAL FACTORES QUE INFLUYEN EN EL VACIAMIENTO GÁSTRICO Retardan o prolongan: Presencia de grasas y ácidos grasos en la dieta Comidas abundantes y/o muy viscosas Alta concentración de electrolitos y de hidrógeno

50 ABSORCIÓN GASTROINTESTINAL FACTORES QUE INFLUYEN EN EL VACIAMIENTO GÁSTRICO Retardan o prolongan: Administración de fármacos como: antiespasmódicos (atropina) analgésicos narcóticos (morfina) psicofármacos (imipramina, amitriptilina, clorpromazina, desipramina)

51 VÍA INHALATORIA

52 FACTORES QUE FAVORECEN LA ABSORCIÓN PULMONAR: Extensa área pulmonar, más o menos 90 m 2 y amplitud del área de los alveólos, entre m 2 Gran permeabilidad del epitelio alveolar Riego sanguíneo muy rico por la alta vascularización

53 FACTORES QUE FAVORECEN LA ABSORCIÓN PULMONAR: Contacto constante del sistema respiratorio con el ambiente externo El agente químico absorbido puede alcanzar centros vitales como el SNC y otros órganos sin pasar por el hígado, ya que van directamente al torrente circulatorio

54 ABSORCIÓN PULMONAR DEPÓSITO DE PARTÍCULAS: Depende de: Características físicas de las partículas (dimensión, forma, densidad y configuración) que determinan su comportamiento aerodinámico Factores anatómicos, fisiológicos y patológicos, del tracto respiratorio

55 ABSORCIÓN PULMONAR DEPÓSITO DE PARTÍCULAS: Depende de: Características de la ventilación: - volumen - flujo - velocidad del aire inspirado.

56 El depósito ocurre en tres regiones fundamentales: Cambio de dirección Brusco Menos brusco Pequeño Nasofaringe (5-30 µ m) impacto inercial Tráquea Bronquios Bronquiolos (1-5 µ m) Sedimentación Alvéolos (<1 µ m) Velocidad del aire Difusión 0

57 ELIMINACIÓN DE LAS PARTÍCULAS: Disolución en el sitio de depósito (partículas solubles) Las insolubles se pueden retirar por varios mecanismos: traqueobronquial, son transportadas hacia la faringe por los cilios, se ingieren o se expectoran desintegración fagocitosis paso a la sangre

58 DISTRIBUCIÓN Fase posterior a la absorción en que la sustancia química es distribuida por la sangre a los distintos tejidos.

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60 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DISTRIBUCIÓN INICIAL Propiedades fisicoquímicas de la sustancia (liposolubilidad, etc.) Flujo de la sangre a los diversos órganos Concentración relativa en sangre

61 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DISTRIBUCIÓN FINAL Tasa de penetración de la sustancia, a través de las membranas Sitios de fijación disponibles (en el plasma y tejidos) y afinidad por los mismos

62 FIJACIÓN Los xenobióticos se fijan reversiblemente con sustratos como albúmina, globulinas, mucopolisacáridos, nucleoproteínas y fosfolípidos.

63 FIJACIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS Fracción más importante es la albúmina (tamaño mayor y su superficie relativamente grande), quien fija tanto aniones como cationes. La fijación es función de la concentración de la sustancia y puede ser reversible o irreversible, dependiendo de la intensidad de fijación del enlace fisicoquímico,

64 FIJACIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS Existe un equilibrio entre el tóxico en su forma libre y ligado. La fracción libre es la activa La fracción ligada a las proteínas se comporta como un depósito inerte.

65 EJEMPLOS DE FIJACIÓN EN SITIOS DE ELECCIÓN Melanina de ojo Compuestos policíclicos aromáticos Huesos y dientes Algunos metales y aniones orgánicos: ej. Plomo, fluoruros, estroncio y uranio. Tetraciclina

66 EJEMPLOS DE FIJACIÓN EN SITIOS DE ELECCIÓN Barrera hematoencefálica Organofosforados y organoclorados Monoxido de carbono Tetraetilo de plomo Organomercuriales Cloroformo Mercurio Arsénico Tetracloruro de carbono

67 EJEMPLOS DE FIJACIÓN EN SITIOS DE ELECCIÓN Placenta DDT Tricloroetileno Plomo Cadmio Grasas Insecticidas organoclorados Bifenilos policlorados (BPC) Alcohol

68 Transformación metabólica que convierte a una sustancia química exógena en un derivado (metabolito), en el organismo. METABOLISMO

69 CONSECUENCIAS DE LA BIOTRANSFORMACIÓN Favorecer la eliminación por formación de compuestos más polares Reducir la toxicidad del agente químico (caso más frecuente) Transformar el producto original en compuestos mas activos

70 CONSECUENCIAS DE LA BIOTRANSFORMACIÓN Metanol Ácido fórmico Parathión Paraoxón Anilina Fenilhidroxilamina

71 BIOTRANSFORMACIÓN Implican la incorporación de grupos funcionales reactivos como son: OH, NH+2, COOH, COO=, epóxido, SH, etc.

72 BIOTRANSFORMACIÓN Requieren la participación de enzimas oxidasas, reductasas, deshidrogenasas, etc. (se encuentran principalmente en los microsomas hepáticos)

73 BIOTRANSFORMACIÓN Importante intervención de Citocromos como el P-450 y el b-5, en presencia de Oxígeno, Nicotinamida adenin dinucleótido, en su forma reducida (NADPH)

74 BIOTRANSFORMACIÓN Se produce en: Hígado Otros: Riñón, tracto gastrointestinal, pulmón, placenta y en sangre

75 FASES DE LA BIOTRANSFORMACIÓN Los xenobióticos se biotransforman en 2 fases: Fase I, o presintética: Comprende reacciones de oxidación, reducción e hidrólisis Fase II, o sintética: Comprende reacciones de conjugación.

76 BIOTRANSFORMACIÓN DEL BENCENO OH Bencil glucurónido Fase I Fase II OSO 3 H Benceno Fenol Sulfato de fenilo

77 Excreción de la sustancia en su forma original o como metabolitos, por diferentes vías: orina, bilis, heces, aire expirado y en menor grado por la leche, sudor, saliva y las secreciones del TGI. ELIMINACIÓN

78 ELIMINACIÓN VÍAS DE ELIMINACIÓN: A través de: Orina Bilis Heces Aire expirado Secreciones del TGI Saliva Sudor Leche

79 Excreción Renal

80 Excreción renal: Los riñones son la ruta más importante para la excreción Factores que influyen en la excreción renal de tóxicos: filtración glomerular flujo plasmático renal pka del agente químico reabsorción tubular ph de la orina

81 Los tres mecanismos de excreción renal son: Filtración glomerular Transporte o difusión tubular pasiva Transporte tubular activo

82 TOXICOCINÉTICA DEL METILMERCURIO APARATO GASTROINTESTINAL ~95% Hg++ demetilación SANGRE MeHg SNC HÍGADO PLACENTA RIÑÓN FETO (SNC) ORINA Hg++ principalmente PELO HECES Hg++ ÓRGANO CRÍTICO INDICADOR BIOLÓGICO Fuente: G. Corey ECO/1998

83 Toxicocinética es lo que el organismo le hace al tóxico Toxicodinámica es lo que el tóxico le hace al organismo

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