Intoxicaciones por hidrocarburos: etiología, toxicidad y diagnóstico forense

INTOXICACIONES ORIGINADAS POR HIDROCARBUROS

Etiología, Metabolismo, Mecanismo de Acción y Toxicidad

HIDROC. HALOGENADOS TOX.42 TEMA 42º: INTOXICACIONES ORIGINADAS POR HIDROCARBUROS. ETIOLOGÍA. METABOLISMO, MECANISMO DE ACCIÓN Y TOXICIDAD. DIAGNÓSTICO CLÍNICO Y NECRÓPSICO. INVESTIGACIÓN TOXICOLÓGICA Y PROBLEMAS MÉDICO- FORENSES.

- INTOXICACIONES ORIGINADAS POR HIDROCARBUROS. ETIOLOGÍA. METABOLISMO, MECANISMO DE ACCIÓN Y TOXICIDAD. DIAGNÓSTICO CLÍNICO.

Los hidrocarburos son compuestos químicos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno. Los átomos de carbono, unidos entre sí forman el esqueleto de la molécula. Según las características del enlace entre los carbonos se dividen en:

1. Hidrocarburos alifáticos.
   1. Saturados.
      1. Alcanos (metano, etano, propano, butano)
      2. Cicloalcanos
   2. Insaturados.
      1. Alquenos, dienos, polienos, y los correspondientes cicloalquenos.
      2. Alquinos y cicloalquinos.
2. Hidrocarburos aromáticos.
   1. Bencenoides
   2. No bencenoides
3. Hidrocarburos heterocíclicos.

Sobre los eslabones del hidrocarburo, pueden sustituirse átomos de hidrógeno por otras moléculas o grupos funcionales, lo que da lugar a los hidrocarburos sustituidos, que difieren del hidrocarburo original en sus características tanto químicas como físicas, lo que les otorga una especial importancia industrial.

Los hidrocarburos son muy abundantes en la naturaleza. Sus fuentes de extracción más importantes son el petróleo y el gas natural. Asimismo, se encuentran en pizarras bituminosas, ceras de insectos y plantas, etc.

Arden con facilidad, y son inmiscibles con el agua. Se emplean como combustibles, disolventes y 1HIDROC. HALOGENADOS TOX. 42 materia prima en la química de síntesis.

HIDROCARBUROS ALIFATICOS

Hidrocarburos Alifáticos Saturados

Características Físico-Químicas de los Hidrocarburos Alifáticos Saturados

Tienen como formula general CnH2n+2 los de cadena abierta, y CnH2n los de cadena cerrada o cicloalcanos. También se conocen como hidrocarburos parafínicos, por su alta estabilidad química.

A temperatura ambiente son estables frente a la mayor parte de ácidos, álcalis o agentes oxidantes o reductores. Sus reacciones químicas más trascendentes son las sustituciones de hidrógenos por otras moléculas o radicales funcionales, en especial por átomos de halogeno para formar los haluros de alquilo. Algunos alcanos pueden isomerizarse a moléculas más ramificadas, lo que se aprovecha en la fabricación de gasolinas para aumentar el octanaje. A temperaturas elevadas (500 - 700ºC) los alcanos superiores se rompen y generan alcanos más cortos. A temperaturas inferiores a la de combustión, experimentan fenómenos de autooxidación, formando ácidos orgánicos y otros compuestos corrosivos, por lo que se les suele adicionar sustancias antioxidantes.

Fuentes de Producción y Usos de los Alcanos

Los alcanos se extraen, fundamentalmente, del gas natural y del petróleo. Sus tres usos son como combustibles, disolventes y materias primas. La gran volatilidad de los alcanos cortos favorece las intoxicaciones por vía respiratoria, cuando se utilizan en lugares poco ventilados. El empleo como disolventes da lugar a numerosas intoxicaciones que revisten especial gravedad en el caso del hexano. Por último la adicción a inhalantes ocasiona intoxicaciones agudas y crónicas por alcanos.

Toxocinética de los Alcanos

Absorción. Los alcanos en forma líquida o gaseosa se absorben bien por todas las vías. Según aumenta el número de átomos de carbono, disminuye su absorción. La forma más frecuente de absorción es la respiratoria. Tienen olores agradables, por lo que las víctimas no suelen eludir la exposición. A los pegamentos de uso no industrial, ricos en hidrocarburos tóxicos, se les adicionan compuestos de olor picante para dificultar su absorción.

Distribución. Difunden sobre todo al SNC durante la intoxicación aguda, y si el tiempo de exposición es prolongado, también al tejido adiposo dando lugar a fenómenos de redistribución.

Biotransformación. Se realiza en el sistema microsomal hepático. Son convertidos en alcoholes secundarios o en cetonas, más hidrosolubles y que pueden eliminarse por la orina, o continuar su proceso biotransformativo por fragmentación de la molécula.

Eliminación. Su nula hidrosolubilidad dificulta la excreción, que sólo puede hacerse en el caso de los 2HIDROC. HALOGENADOS TOX.42 alcanos volátiles, a través del aire exhalado. La eliminación biliar da lugar a reabsorción intestinal, por lo que carece de eficacia. Según aumenta la volatilidad del compuesto, se incrementa el porcentaje de la dosis absorbida que se elimina inmodificada por el pulmón. Los metabolitos, alcoholes secundarios y cetonas, se excretan por la orina.

Toxicidad de los Alcanos

Depresión del SNC. Aparece sólo en los alcanos de más de dos átomos de carbono. Se disuelven en las membranas neuronales, haciendolas más fluidas e interfiriendo en su funcionamiento. La impregnación del encéfalo da lugar a disminución del nivel o pérdida de consciencia, coma y paro respiratorio. La acción repetida ocasiona lesiones y degeneración, tanto de la corteza como de la sustancia blanca, con proliferación de la micrología y atrofia cortical, dando lugar a la demenciación progresiva del paciente.

Aspiración pulmonar. Los alcanos líquidos, cuando penetran en el árbol traqueobronquial, aprovechan el efecto del surfactante pulmonar para distribuirse en el parénquima pulmonar, generando atelectasias, zonas de neumonía química y edema pulmonar hemorrágico. Si el enfermo sobrevive a esta primera fase, en las horas siguientes aparece una sobreinfección bacteriana. También se producen estas alteraciones en las exposiciones crónicas, comunes en los niños de corta edad, cuando se emplean aceites de baño sin tomas las debidas precauciones. Las lesiones se presentan con mayor frecuencia en el pulmón derecho. El líquido aspirado es fagocitado por macrófagos. Aparecen siempre células gigantes multinucleadas, y a continuación los fibroblastos invaden la lesión. La eliminación de concentraciones elevadas de estos compuestos a través del pulmón, como sucede en las ingestiones, puede ser causa de lesión pulmonar.

Lesiones dérmicas. Los alcanos líquidos destruyen el manto ácido protector de la piel y favorecen la aparición de eccemas de contacto irritativos y /o alérgicos.

Hepatopatías y neuropatías. Hay casos de neuropatías intersticiales y glomerulopatías tras la exposición prolongada a estos disolventes.

Hemólisis. La absorción masiva puede ocasionar hemólisis por destrucción-disolución-lesión de la membrana eritrocitaria.

Cuadros Clínicos por Alcanos

Intoxicación aguda. El metano, etano y en menor grado el propano, son gases asfixiantes que actúan desplazando el oxígeno de la mezcla aspirada. El propano y los alcanos de más de 4 átomos de carbono, que son lo bastante volátiles o fluidos para poderse absorber, actúan como gases anestésicos depresores del SNC. En la intoxicación por vía respiratoria, tras un breve período de embriaguez, con leve irritación de la mucosa respiratoria y conjuntivas, la víctima disminuye su nivel de consciencia hasta entrar en coma, y 3HIDROC. HALOGENADOS TOX. 42 muere por depresión respiratoria. El diagnóstico es sencillo y se hace por los antecedentes de la intoxicación del lugar donde se ha producido. El olor, a veces, puede detectarse en el aliento, y casi siempre en la ropa que llevaba, cuero cabelludo.

En la ingestión, el cuadro es similar pero con la particularidad de la aparición casi constante de complicaciones pulmonares. Son frecuentes los cuadros de aspiración pulmonar: a) al tragar; b) en las maniobras de vómito espontáneas en los minutos siguientes a la ingestión, y c) como iatrogenia si el lavado de estómago no se realiza de forma adecuada. La dificultad respiratoria es evidente en la exploración si la cantidad aspirada es suficiente, y si no, aparece en el curso de las siguientes horas. Radiológicamente se describen como neumonías intersticiales, que afectan el pulmón derecho con más frecuencia que el izquierdo, y que evolucionan con rapidez. Es por ello conveniente hacer una radiografía de tórax en el momento de su ingreso, y repetirla a las 24 - 48 horas.

Intoxicación crónica. La única forma interesante es la producida por el hexano, que provoca polineuropatías en miembros superiores e inferiores, que afectan la vía sensitiva y motora, y que si evolucionan al grado extremo, llegan a producir parálisis completas. La alteración se inicia en los miembros inferiores, y después se instaura en los superiores. La afectación fundamental es de carácter motor, bilateral y simétrico. En sus fases iniciales, es fácil detectarla por pruebas neurofisiológicas. La velocidad de conducción es un indicador eficaz del trastorno nervioso periférico. Las lesiones una vez establecidas no son reversibles. La exposición crónica a hidrocarburos alifáticos con acciones narcóticas es causa de síndromes demenciales.

Hidrocarburos Alifáticos Insaturados

Tienen un comportamiento semejante al de los alcanos, aunque su reactividad química es superior, y la posibilidad de formar epóxidos en el proceso biotransformativo, los hace más peligroso.

Características Físico-Químicas de los Alquenos y Alquinos

Alquenos. Las propiedades físicas son similares a las de los alcanos. El punto de ebullición es tanto más alto cuanto mayor sea el número de dobles enlaces. Dan lugar con facilidad , a reacciones de sustitución. Experimentan reacciones de polimerización. Mediante la acción de los ácidos se forman alcoholes. A su vez, la reacción de alcoholes y alquenos bajo la acción de ácidos genera éteres. El etileno, propileno y butadieno son los alquenos con mayor importancia industrial. Su empleo es masivo como materia prima de plásticos y otras moléculas.

Alquinos. Tienen puntos de ebullición de 10 a 20ºC más altos que los correspondientes alquenos. En presencia de sales de mercurio y ácido sulfúrico se hidratan, lo que se aprovecha para producir alcohol vinílico a partir del acetileno. También reaccionan con el ácido cianhídrico formando nitrilos y en amoníaco 4HIDROC. HALOGENADOS TOX.42 líquido con amidas de distintos metales dando acetilidos metálicos explosivos.

Principales Usos y Fuentes de Producción de Alquenos y Alquinos

La fuente principal de alquenos es el cracking del petróleo y gas natural. Entre los alquinos, el miembro más importante, el acetileno, se sintetiza por cracking térmico del metano, y en menor proporción mediante reacción del carburo de calcio con agua.

Se emplean en la síntesis de alcoholes y glicoles, como aditivos de gasolinas y materias primas para la síntesis de polímeros. Los más representativos son el eteno y el isopreno. El primero se utiliza en la síntesis de etileno y glicol, y como monómero del polietileno.

Dentro de los alquinos, el elemento de mayor importancia es el acetileno o etino, que se usa como combustible y materia prima en reacciones de síntesis química o de plásticos. El acetileno licuado es muy sensible a los golpes, por lo que se comercializa disuelto en acetona, envasado en balas metálicas rellenas de asbesto o piedra pómez.

Efectos Tóxicos de los Hidrocarburos Alifáticos Insaturados

Son parecidos a los de los alcanos.

Derivados Halogenados de los Hidrocarburos Alifáticos

Son importantes productos químicos en los modernos procesos industriales. Su uso como disolventes, propelentes, refrigerantes, anestésicos, insecticidas, intermediarios químicos, etc., sumado a los graves efectos tóxicos, les convierte en objeto de estudio. Su interés no se extingue en los riesgos ocupacionales, sino que es la globalidad de la población la que está sometida a sus posibilidades.

Podemos definir los hidrocarburos halogenados como hidrocarburos en los que uno o varios de sus átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de halógenos. Tanto los derivados halogenados de los hidrocarburos alifáticos, o haluros de alquilo, como los de los hidrocarburos aromáticos tienen relevantes aplicaciones industriales. Habitualmente el más utilizado es el cloro. Los hidrocarburos halogenados son químicamente muy estables.

Desde el punto de vista físico-químico, son más densos, y tienen temperaturas de ebullición más altas, y de fusión más bajas que sus homólogos no sustituidos. No son inflamables e incluso algunos se han usado para la extinción de fuegos, si bien se degradan bajo la acción de altas temperaturas, dando lugar a gases irritantes, como el fosgeno o el cloro gaseoso.

Existen varios procedimientos industriales de síntesis. De entre ellos, es la halogenación directa el más empleado. El manejo de gases halógenos a elevada presión y temperatura es una fuente común de accidentes laborales y ambientales.

Los hidrocarburos alifáticos halogenados se absorben bien en general. La volatilidad favorece la 5