Toxicología de Metales Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe M.C. Leticia García Rico Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe QUE ES UN METAL ? Propiedades Físicas * Conductividad eléctrica * Conductividad térmica * Brillo * Maleable Propiedades Químicas * Donadores de electrones * Formación de óxidos + e E Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Tabla Periódica Li Na K Rb Cs Fr H Be Mg Ca Sr Ba Ra Y Ti Sc La Ac Zr Hf V Unq Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn As P Ge Si Al Ga Cl Ar Se S TI Ta Nb Tc Ru Rh Pd Ag In Cd Sb Sn os Mo Re W Hg Pt Ir Au Uns Unh Unp Pm Uun Une Uno Pb Sm Np Te Eu Bi Pu At I Am Po Gd Br Kr Xe Rn Cm Ne N O F He B C Ce Pr Th U Nd Pa Lu Yb Tm Er Ho Dy Tb Lw No Md Fm Es Cf Bk IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA Lantanidos Actinidos Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe La deficiencia y/o exposición a metales tiene diferentes efectos sobre la salud Metales Pesados Entumecimiento de brazos y piernas Fallas renales Visión borrosa Problemas al hablar Pérdida auditiva Esencial Na, K, Ca, Mg, Mn, Fe,……. No esenciales Cd, Pb, Hg, As, Ni, Al, ……… Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe v o r b l e s I: Carencia II: Insuficiencia III: Función Fisiológica óptima IV: Inicio alteraciones V: Tóxicos Concentración I II III IV V E f e c t o s T ó x i c o Soria et al., 1995 Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Metales y Medio Ambiente * Ampliamente distribuidos Naturales Antropogénico Fuentes Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Distribución Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Metales y Medio Ambiente * No son biodegradables * Estables * Persistentes * Acumulativos * Biotransformables Concentración Efecto Subletal Agudo Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

(De Gregori et al., 1996; García y Dorronsoro, 2000) Transporte Bioacumulación Reacción Dimetilación Reducción Metilación (De Gregori et al., 1996; García y Dorronsoro, 2000)

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Los Metales y la Sociedad * Decisivos para el progreso de la sociedad * Ampliamente utilizados en la sociedad moderna * Cumplen funciones indispensables * Sus formas pueden cambiar pero la unidad básica no se crea ni se destruye durante la actividad humana Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Metales y Sistemas Biológicos * Composición estructural: hueso, tejidos blandos * Enzimas * Control de la transcripción * Contracción muscular * Reacciones nerviosas * Transporte y distribución de oxígeno Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Toxicocinética a) Vías de entrada * Inhalatoria * Dérmica * Oral * Transferencia placentaria/Leche materna Absorción: Difusión simple b) Transporte y acumulación *Unidos a la fracción macromolecular de proteínas plasmáticas, enlazándose con grupos funcionales. Sulfhidrilos amino fosfatados carboxilados Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Mecanismos de Acción Tóxica Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe a) Alteraciones de la estructura celular * Se Fija en la membrana reaccionando con sus constituyentes * Se intercambia con elementos que cumplen una función biológica. b) Alteraciones de la función celular * Modificación de la permeabilidad de la membrana * Modificación de la actividad enzimática (deshidrogenasas) c) Participación en procesos inmunitarios *Capacidad inmunodepresora *Capacidad alergizante Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe *La acumulación depende de la afinidad química del metal respecto al receptor. Hígado Riñón c) Eliminación * Renal * Gastrointestinal: Bilis *Glutatión GSH- dependiente *Metalotioneínas * Sudoración Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Factores que Influyen en la Toxicidad de Metales a) Factores exógenos Edad Dieta: proteína, vitamina C, metales esenciales Interacciones entre metales Hábitos: cigarro, alcohol Forma química Sexo Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Potencial Tóxico de los Metales Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe * Interacción con metales esenciales Efectos tóxicos * Carcinonogénisis * Genotoxicidad * Neurotoxicidad * Inmunotoxicidad * Cardiotoxicidad * Teratogenicidad * Toxicidad del Sistema reproductor Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Función de los Metales en las Proteínas * Catalítica: M:Subtrato, Enzima:Subtrato * Estructural: Estabilizador de la estructura plegada * Combinación de ligandos: Se une a oxígeno *Transferencia de electrones: Ganancia y/o perdida de electrones *Regulación: Determina la función de la proteína Las células acumulan ciertos metales y limitan la entrada de otros, creando así gradientes de concentración con respecto a su entorno. Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Zona de Homeostasis A: No esenciales B: Esenciales Concentración de metales A B Crecimiento celular Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Respuesta Celular a los Cambios en la Disponibilidad de Nutrientes I Control intracelular de las concentraciones de metales •Regulado por la combinación de mecanismos (importación, secuestro) II Control distribución de metales a los sitios de utilización •El transporte es especifico y mediado por proteínas (chaperones) •La reacción puede ocurrir dentro de los organelos Ejem. Fe:mitocondria; Cu:mitocondria, aparato de golgi III Control de la unión de metales a proteínas •Presencia de ligandos Ejem. AA, grupos funcionales •Control termodinámico Ejem. ácidos y bases de Lewis, química de coordinación, quelación •Control cinético Ejem. Proteínas “Chaperonas” insertan metales en los grupos funcionales •Biodisponibilidad IV Regulación de los mecanismos de destoxificación •Moléculas (metalotioneinas) capaces de atrapar y/o enlazar metales •Inducción de la respuesta al estrés Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

PM 6000-7000 Da Residuos AA 60 to 68 20 Cys

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Mímica Molecular y Iónica Permite explicar el mecanismo (s) de transporte y toxicidad de metales Mímica Molecular Es la conjugación de un metal tóxico con un ligando endógeno, de tal forma que el conjugado resultante imita el comportamiento del sustrato endógeno Metilmercurio-Cisteína CH3Hg+ + S-CH2-CH-COO NH3+ Metilmercurio+Cisteína ®Efecto en la síntesis de proteínas por imitación con la metionina ®Presencia de Hg en el cerebro Metilmercurio (complejo) CH3Hg-S-CH2-CH-COO NH3+ CH3-S -CH2-CH2-CH-COO NH3+ Metionina Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

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Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Mímica Iónica Es la competencia entre metales endógenos y los tóxicos en los sistemas biológicos. Ejem. Sulfatos CrVI O- -O O MoVI O- -O O SVI O- -O O O- O- O- Estructuras similares y totalmente ionizadas; divalentes a valores fisiológicos de pH. Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Mecanismos Generales de Destoxificación Formación de complejos con ligandos Ocurren naturalmente (GSH) Son inducidos por activación de genes (MT) Inmovilización en la célula Plomo en huesos Cadmio en riñón Cambios en las formas químicas Metilación Cambios en las formas óxido/reducción Antioxidantes, oxidantes, enzimas Catalasa Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Destoxificación de Metales [] y toxicidad metales Unión a proteínas y a otros ligandos Ferretina-Fe GHS-Cd, Cu Inducción de proteínas MT- Cd, Hg, Cu, Zn Proteínas estrés por calor- As, Cd, Hg Fitoqueratinas- levaduras, plantas Inducción/Activación de enzimas antioxidantes SOD Catalasa GSH peroxidasa Proteínas de transporte de la membrana bacteriana ATPasa (plásmidos)-Cd, Ag, As Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe 1 30 60 90 120 137 146 156 176 182 187 193 202 208 216 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 Gradient Absorbance at 250 nm I’ II’ NaCl concentration (M) 1 30 60 90 120 137 146 156 176 182 187 193 202 208 216 200 400 600 800 1000 1200 1400 Cadmium Zinc Copper Concentration (ng/mL) Number of Fraction Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe García-Rico et al., 2000

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Efectos Tóxicos de los Arsenicales Metilados Trivalentes iAsV iAsIII MAsV MAsIII DMAsV DMAsIII - GSH GSSG Redox Balance TRx (red) TRx (ox) Expresión de genes + AP1 Daño al ADN Citocinas Respuesta inflamatoria Proliferación celular Apoptosis Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Del Razo, 2005

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Del Razo, 2005

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Mutagenicidad. Alteraciones producidas en la expresión genética Mutación. Cambios permanentes en la secuencia de nucleótidos Teratogenicidad. Malformaciones producidas a nivel embrionario Neurotoxicidad. Alteraciones producidas en el sistema nervioso central Carcinogenicidad. Capacidad de producir células dañadas Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe El entendimiento del metabolismo es importante para la comprensión de los efectos tóxicos asociados a la exposición a metales Metabolismo Epidemiología Efectos en la Salud Mecanismo Toxicocinética Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Del Razo, 2005

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Sistema Reproductor Mutagenicidad Teratogenicidad Neurotoxicidad Carcinogenicidad Clinica Toxicología Metales pesados Biodisponibilidad Alimentos Ingesta Métodos Control Detección Procesamiento Niveles Evaluaciones Toxicologicas Especiación Montoro et al., 2000 Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

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Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Bioindicadores Metales Alimentos Marcador Enzimas Organismos Proteínas Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Biodisponibilidad Complejos Metal-Lípidos Partículas sólidas Menores a 0.5 µ (solubles en agua) Complejos Metal-Proteína Cd+2, Cu+2, Pb+2 Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Concentración As (µg/g) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P. Peñasco Caborca Guaymas Hermosillo FV FIII FII FI Concentración As (µg/g) Valenzuela, 2004 Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Ingesta Metal Alimento Ingesta Límites FAO/OMS %IDM (μg/día) (μg/día) 900 68.93 Cu x 11,000 7465.71 Zn 243 198.96 Pb 68 5.11 Cd 49 11.42 Hg 154 2.25 As 7.66 67.87 81.88 7.51 23.31 1.46 Leyva, 2005 Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Intoxicación por Metales Pb, Cu, Hg, Grecia, Roma: Saturnismo Cd itai itai 1955, Japón: Osteomalasia Hg Minamata 1952, Japón Etilmercurio-ptoluen sulfamida, 1956 Iraq Etilmercurio, 1971 Paquistán Metilmercurio,1972 Iraq As Mn…….??? Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Regulaciones Uso Emisión Métodos detección Normas Oficiales Ingesta Diaria Toxicología Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe CASO 3: Masculino de 16 meses de edad, residente de Tacuala Nay. Que es presentado a urgencias por vómitos de 3, de contenido alimentario de intensidad progresiva desde 3 días previos, agregándose irritabilidad y somnolencia. Se había proporcionado Bonadoxina en gotas y soluciones iv por 24 h., sin alivio de la sintomatología. Se recabó después la información de cuadros diarréicos previos de 1 a 2 semanas durante los cuales se le administró por “empírica” varias dosis de “greta”. Exploración física inicial: Peso 9 Kg., talla 81 cm. , TA 90/60, FC 120, Tema 36.5 C, Somnolencia leve, resequedad de mucosas, nuca laxa, cardiopulmonar normal y leve distensión abdominal, sin megalias. PARACLINICOS: INGRESO: Hgb 8.6, Hct 27, Leucocitos 13,800, diferencial 3 bandas, hipocromía y plasma ictérico. BT 2.42, BD 1.77, BI 0.65, Examen de orina con albúmina de 30 mg%, Coproporfirinas +800. Evolución: los siguientes 3 días se caracterizó por disminución progresiva del estado de conciencia, hipotonía alternando períodos de irritabilidad, crisis convulsivas generalizadas por 8 horas continuas y estado de coma. Se inició tratamiento quelante desapareciendo las convulsiones, el nivel de conciencia, Se recupera progresivamente y cuatro días más es egresado tolerando la vía oral y con marcha vacilante. Examenes de control: Dos meses después: Plomo en sangre 45.3, Coproporfirinas negativas, Acido delta amino levulínico 0.57 mg/dL. Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

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Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Digestión Seca Húmeda Detección EAA Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe

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Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe Digestión Cromatografía I. Iónico Afinidad Detección AA Cd Cu Se Pb Na Mn Fe K Hg As Se Al Fe