Portal latinoamericano de toxicología
Intoxicación por plaguicidas y transmisión del impulso nervioso
Autor: Dr. Nimish Vyas
Traductor: Ing.Agr. Pedro Daniel Leiva – pdleiva@pergamino.inta.gov.ar . Grupo Protección Vegetal – INTA Pergamino
Diapositiva 1
La ACh viaja a través del espacio intersináptico hacia la próxima célula o músculo (en la unión neuromuscular), se une a los receptores y excita la próxima célula. Si la próxima célula es un nervio, el PAE continúa, si se trata de un músculo, se produce una contracción.
Diapositiva 2
Para eliminar el exceso de acetilcolina (ACh) del espacio intersináptico, se libera la enzima acetilcolinesterasa (AChE). De no encontrarse presente la enzima, se produce la estimulación continua de la próxima célula nerviosa y esto resulta perjudicial. La AChE separa la ACh en sus componentes: acetil y colina, que son reabsorbidos por la primer célula nerviosa (la célula nerviosa precedente) y reciclado para formar más acetilcolina.
Las diapositivas 1 y 2 corresponden al normal funcionamiento de la transmisión del impulso nervioso. Este proceso ocurre en milisegundos.
Diapositiva 3
Diapositiva 4
El plaguicida posee sitios de unión a la enzima (AChE) similares a los del acetilcolina (ACh). Pero la ligazón entre el plaguicida y la enzima es mucho, mucho, mucho más fuerte que aquella entre la enzima (AChE) y el sustrato natural (ACh).
(1) Acetilcolina (ACh)—-> colina + ácido acético
+ E
AChE
(2) Plaguicida —–> plaguicida-AChE-complejo AChE
(1) La enzima AChE se une al ACh y libera sus componentes,
luego queda nuevamente disponible para otra reacción.
E= energía
(2) El plaguicida secuestra la enzima y se produce una acumulación
de ACh
Diapositiva 5
La unión entre el plaguicida y la enzima (Plaguicida-AChE) puede mantenerse por varios minutos, días, semanas o meses dependiendo de las características del plaguicida y de la especie animal interviniente. Para los CAR la ligazón con la enzima resulta más débil que con los OF, y por lo tanto, la recuperación es rápida si el animal intoxicado sobrevive a la exposición del tóxico. Los pájaros que han sobrevivido a una exposición de carbamatos (ej: Carbofurán, Aldicarb) comenzaron a mostrar signos de recuperación alrededor de los 30 minutos posteriores a una exposición, y en unas pocas horas pueden alcanzar una recuperación total. Las uniones OF-AChE son más fuertes y pueden no disociarse naturalmente demorando días, semanas o meses y por lo tanto se los conoce como inhibidores irreversibles de la AChE (a los CAR se los conoce como inhibidores reversibles). Las uniones OF-AChE se pueden revertir sólo si se le administra al animal intoxicado atropina, etc.; o in vitro, si se le suministra 2-PAM (pralidoxima).
OF-AChE + 2-PAM —–> AChE + [OF+2-PAM]
Las uniones CAR-AChE se pueden revertir in vitro por incubación
de la muestra a temperatura corporal (37ºC) durante aproximadamente
una hora. Cuando se liberan los plaguicidas (OF y CAR) y la
enzima (AChE), se dice que la enzima ha sido reactivada.
La diapositiva 5 muestra la reactivación de CAR-AChE.
Puede haber reactivación después de la muerte
del animal, situación que se designa como reactivación
espontánea. Ejemplo: si se analizan animales muertos
por envenenamiento con CAR, puede que no se registre depresión
de la AChE; y en consecuencia para reunir evidencia sobre
la causa de muerte por efecto de CAR, es necesario analizar
muchos cadáveres.
La recuperación de animales envenenados por OF ocurre principalmente por síntesis de nueva enzima AChE y por liberación del plaguicida en el hígado. La recuperación de animales envenenados por CAR ocurre principalmente por la naturaleza reversible de la unión CAR-AChE. La síntesis de nueva enzima y la acción recuperadora del hígado resultan de importancia secundaria pues la recuperación es rápida (30 minutos a 1 hora).
Diapositiva 6
El sistema retorna a la normalidad en el animal que sobrevive; el tiempo de recuperación depende de la especie, el principio activo del insecticida y la magnitud de la exposición.
DIAGNOSTICANDO EXPOSICION Y EFECTOS
La enzima AChE es un buen indicador biológico porque: a) confirma la exposición por depresión enzimática en análisis de cerebro y plasma; b) es un indicador de efecto porque mide la respuesta letal de una exposición al plaguicida cuando se analiza en tejido cerebral.
La interpretación de la actividad colinesterásica luego de una exposición a plaguicidas depende del conocimiento de sus valores normales. Los factores que afectan los valores basales dependen de la especie, la edad, los antecedentes y las características del plaguicida. La actividad enzimática se mide en mmoles de acetilcolina yodada hidrolizada por minuto y gramo de tejido, en peso seco a 25ºC.
El modo de acción del efecto de los plaguicidas es:
a) acetilcolina (ACh) + acetilcolinesterasa (AChE) ——>
acetil + colina
b) pesticida + AChE ——> inhibición de AChE +
acumulación de acetilcolina
Las técnicas de diagnóstico se basan en la prueba colorimétrica denominada reacción de Hill (E.F. Hill, 1988). Los análisis de reactivación enzimática in vitro se hacen con 2-PAM para insecticidas organofosforados e incubación para los carbamatos.
Los síntomas de intoxicación en humanos que se asocian con una exposición aguda a los inhibidores de la colinesterasa son: ataxia (intranquilidad), acción muscular sin coordinación, fluctuaciones de la presión sanguínea, convulsiones, calambres intestinales, cianosis (tinte azulado de membranas y piel), diarrea, disnea (dificultad para respirar), fasciculación (contracción muscular incoordinada), dolor de cabeza, lacrimación (excesiva formación de lágrimas), letargo, miosis (contracción de pupilas: pupila puntiforme), miastenia (debilidad muscular), náuseas, edemas pulmonares (acumulación de líquido en los pulmones), salivación, hablar balbuceante, transpiración excesiva, taquicardia (latidos rápidos del corazón), contracciones espasmódicas del esfínter anal, temblores, incontinencia urinaria y vómitos.
Los organofosforados actúan a nivel del sistema nervioso
central (SNC) y los carbamatos a nivel de las uniones neuromusculares
(UNM). En consecuencia la aparición de síntomas
es lenta para los OF y muy rápida para los CAR.
Consecuencia de los sitios de acción (SNC/UNM) y la
reversibilidad de las uniones químicas de los plaguicidas
con la enzima, los niveles de la enzima en cerebro para los
CAR no sufre variaciones y la recuperación del paciente
es rápida. Las intoxicaciones con OF se detectan por
depresión de la colinesterasa en tejido cerebral, y
si el paciente sobrevive a la exposición, su recuperación
es lenta.
La cuantificación de la depresión de colinesterasas resulta inferior en plasma respecto de cerebro; esto por la rápida recuperación y alta variación. El análisis de plasma tiene la ventaja de una simple muestra de sangre sin necesidad de sacrificar al animal.
La relación entre los resultados de laboratorio y
las situaciones de campo son de alta correlación porque:
a- La inhibición de la AChE por insecticidas OF y CAR
generalmente es dependiente de la dosis e independiente de
la especie, sexo y edad.
b- Por lo tanto, la inhibición de colinesterasa en
cerebro sirve como indicador de exposición y respuesta
letal de OF y CAR.
c- Una inhibición de aprox. 2s de la AChE en cerebro
respecto de la normal, comúnmente ha demostrado ser
indicativo de exposición a agentes anticolinesterasas.
d- Una actividad de AChE cerebral inferior al 50% de la normal
ha sido utilizada para diagnosticar causa de muerte.
e- Sin embargo, las aves pueden sobrevivir con un nivel de
inhibición por debajo del 50% de depresión de
la AChE.
f- Una mortalidad proveniente de la exposición a insecticidas
OF, comúnmente se asocia con una inhibición
cerebral mayor al 80% en condiciones de campo.
g- La mortalidad debida a una exposición a insecticidas
CAR comúnmente se asocia con una inhibición
cerebral de AChE mayor al 60% en condiciones de campo.
h- Los cambios en el comportamiento (síntomas) se manifiestan
con un 40-60% de inhibición cerebral de AChE. Los efectos
sutiles, no obstante, pueden ocurrir a menores niveles de
inhibición.
LAS CONCLUSIONES DE OF VERSUS CAR SON:
PROCESOS….. OF CAR
1-Actividad inhibidora de colinesterasa Sí Sí
2-Inhibidor colinesterasa cerebral Sí Sí
3-Inhibidor colinesterasa plasmático Sí Sí
4-Inhibidor colinesterasa neuromuscular No Sí
5-Reactivación de la colinesterasa Sí (1) Sí
(2)
6-Recuperación Lenta Rápida
7-Recuperación espontánea No Sí
8-CV (%) acetilcolinesterasa cerebral(variabilidad entre muestras)
Menor Mayor
9-Número de cadáveres necesarios Menor Mayor
(3)
Referencias
OF: Organofosforados
CAR: Carbamatos
(1) Con 2 PAM (pralidoxima)
(2) Por acción espontánea en incubación
a 37º C por una hora
(3) Debido a la gran variabilidad muestral y la necesidad
de obtener un valor confiable
Aspectos a tener en cuenta para el procesamiento de muestras
– Para corto tiempo de almacenaje: hielo (0-4ºC)
– Para largo tiempo de almacenaje: freezer (-20 a -70ºC)
– Para envío de muestras: hielo seco
Los pasos adicionales respecto al plasma son:
a- Mantenga las muestras de sangre en hielo
b- Centrifugue para separar las células rojas del plasma
c- Congele ahora si el análisis se realizará
en pocos días
d- Separe el plasma en otro recipiente y congele si el análisis
se demora más de 3-5 días
e- Bajo cualquier circunstancia, la mejor opción es
la de separar el plasma en otro recipiente
f- No congele y descongele nuevamente las muestras de cerebro
y plasma. Si ello llegase a ocurrir deje registrado lo acontecido
g- Para una muestra desconocida: ¿ OF o CAR ?, incube
los tejidos/plasma a 37ºC por una hora, y mida la reactivación
de la colinesterasa.
Algunos puntos adicionales sobre medición de colinesterasas y su interpretación
Dr. Pierre Mineau – pierre.mineau@ec.gc.ca
Canadian Wildlife Service
Algunas veces la enzima puede no reactivarse, causas:
– La reactivación espontánea de una muestra
no siempre es exitosa luego de una intoxicación por
CAR. El fracaso en mostrar reactivación puede deberse
a la presencia de insecticida en la muestra. Cuando este tipo
de muestra se filtra por una columna de cromatografía
de cephadex y se extrae el plaguicida, las mismas son fácilmente
reactivadas, demostrando que en verdad había un carbamato
presente en la misma.
– Otra razón por la cual los resultados son pobres,
es porque algunas muestras ya se han reactivado antes del
hallazgo del cadáver, o mientras éste se encuentra
en tránsito.
– Cuando la reactivación de las muestras con la oxima
2-PAM es positiva, es indicadora de la presencia de un plaguicida
organofosforado. Sin embargo no siempre funciona, depende
del producto y la antigüedad de la muestra. Una vez más,
también es posible que algo del producto se halle presente
en la muestra.