martes, 21 de septiembre de 2010

Intoxicación por Monóxido de Carbono: rol de la bomba Sodio-Potasio ATPasa

La demanda de oxigeno del sistema nervioso central es continua y de su aporte segundo a segundo depende la integridad funcional y estructural del encéfalo; de allí que el impacto de la isquemia sobre el sistema nervioso central sea dramático. La capacidad del encéfalo de almacenar oxigeno o fosfatos de alta energía es minúscula y el margen de seguridad frente a la deprivación de oxigeno es también mínimo; por lo cual la falta de riego sanguíneo al cerebro genera un alto riesgo de daño permanente o de muerte. 

Aunque al cerebro del adulto corresponde solo 2% del peso tisular total, éste consume cerca de 25% del oxigeno inhalado. El efecto de la falta de oxigeno sobre la función cerebral fue descrito desde 1875 por Croce Spinelli no obstante lo cual, la anoxo-isquemia cerebral continúa representando un reto diagnóstico y terapéutico aún en los albores del siglo XXI.

Intoxicación por Monóxido de Carbono
El paro cardiorrespiratorio (PCR) por su parte, cobra cerca de 400.000 vidas en los Estados Unidos cada año; no existen cifras que permitan medir la carga de tal evento en Colombia, pero resulta aplicable entre nosotros la reflexión de que a pesar de los esfuerzos que se hacen en Norteamérica para entrenar personal, desarrollar mecanismos de alarma o hacer expeditos y eficaces los sistemas de trasporte de víctimas de paro cardiorrespiratorio, no se han observado cambios apreciables en el resultado final del PCR extra hospitalario. 

En algunas regiones las tasas de supervivencia son menores 5%. La investigación en paro circulatorio es difícil; aunque existen cerca de 10.000 publicaciones, menos de 10% son verdaderos ensayos clínicos y muchas intervenciones en apariencia útiles en el modelo animal, fracasan en su aplicación en seres humanos, debido quizá a las diferencias intrínsecas interespecies, al tiempo que en el laboratorio las múltiples variables del evento son controladas, situación opuesta a la de la vida real. El factor más importante en este juicio es el tiempo de inicio del paro, condición imposible de establecer en el evento real.

Marco teórico

No ha sido fácil establecer los efectos netos de la falta de oxigeno tisular en condiciones de isquemia cerebral, debido a que tanto la falta de oxigeno como la de glucosa, al igual que la acumulación de Co2 y otros productos de deshecho metabólico ocurren de manera simultánea y cada uno de ellos aporta al deterioro funcional. No obstante, la ausencia de oxigeno es sin duda un factor determinante.

Esa falta de oxigeno genera una rápida alteración de la barrera hematoencefálica, con edema cerebral subsecuente y colapso de la pequeña vasculatura que condiciona el fenómeno de no-reperfusión.


Los mecanismos que defienden al encéfalo de la isquemia y que tienen como propósito mantener la cifra mágica de Flujo Sanguíneo Cerebral (FSC) de 50 ml x 100 gm/min son diversos; contribuyen la acidosis, la reducción de la presión parcial de oxigeno y el aumento de la de C02, todos los cuales producen vasodilatación en un primer esfuerzo por mantener el FSC. 

A este proceso compensador contribuye el mecanismo de autoregulación cerebral, mediante el cual se requieren presiones arteriales medias inferiores a 60 mm de Hg para producir hipoperfusión; de manera similar el FSC responde de manera compensadora a la baja en la presión parcial de O2 y al incremento de C02. Algo similar ocurre en respuesta al pH del espacio extracelular con incremento del FSC por reducción en la resistencia vascular en relación con el incremento de lactato.

En condiciones normales, la glucosa es el único sustrato utilizado por el cerebro en su metabolismo oxidativo. Durante anoxo-isquemia, el tejido cerebral cambia su metabolismo a glicólisis anaerobia y rompe uniones de compuestos de fosfato (fosfocreatina y adenositrifosfato) para obtener energía; en un minuto de isquémia hay una abrupta caída de energía derivada de esas fuentes y la ineficacia energética del metabolismo anaerobio es superada rápidamente por la demanda. Los acontecimientos subsecuentes incluyen la pérdida de los gradiantes iónicos trans – membranas debido a la falla de la bomba de sodio potasio ATPasa y otras bombas iónicas dependientes de energía; las neuronas y las células gliales se despolarizan por la entrada de sodio, cloro, calcio y agua al citoplasma.

La falla energética y los cambios iónicos descritos, generan un incremento de glutamato, hiperexcitación de los receptores glutamatérgicos de N-metil-D-aspartato (NMDA) ionotróficos y metabotróficos y de los receptores del ácido amino-3-hidroxi-5-metil-4 isoxazolpropiónico
(AMPA), que contribuyen al incremento de la concentración de calcio intracelular reforzado por la estimulación de los canales de calcio dependientes de voltaje. 

El incremento intracelular de calcio y la acidosis son factores esenciales de la necrosis celular inmediata; posteriomente, la inflamación y la activación de fenómenos apoptóticos contribuirán a la magnitud del daño. Durante la isquemia y la reperfusión se generan radicales libres, entre los que se incluye el monóxido de nitrógeno (NO). Los radicales libres son moléculas altamente reactivas que se producen en los estados iniciales y tardíos de la isquemia cerebral; se producen especies reactivas de oxigeno por el metabolismo del ácido araquidónico y la NO sintasa neuronal (nNOS) las cuales encadenan mecanismos de lesión intermedios y tardíos involucrados en la infiltración de neutrófilos en el área isquémica y en la síntesis y activación de la NO sintasa inducible (iNOS) y la cicloxigenasa-2 (COX-2).

Esta secuencia de eventos conduce a la  muerte celular conocida como oncosis o necrofanerosis definida como la pérdida de la morfología celular debida lisis celular y desencadenamiento procesos inflamatorios.


La bomba sodio ATPasa en una intoxicación con monóxido de carbono

La hipoxia tisular y el daño celular directo del CO son los principales mecanismos fisiopatológicos de la intoxicación:
Transporte normal de O2 por la Hemoglobina

Formación de carboxihemoglobina. El CO se absorbe fácilmente por los pulmones, pasa a la circulación y se une a la hemoglobina, con una afinidad 240 veces mayor que la del oxígeno, formando carboxihemoglobina.
La unión del CO en uno de los cuatro lugares de transporte de la hemoglobina ocasiona un aumento de la afinidad de la misma por el oxígeno en los tres restantes. Por ello, la carboxihemoglobina es una molécula incapaz de oxigenar los tejidos.
Formación de la Carboxihemoglobina

Unión a otras proteínas. El CO se une también a la mioglobina muscular y a la mioglobina cardíaca alterando la función muscular. La disfunción del miocardio hipóxico ocasiona mala perfusión.

Daño celular directo. La unión del CO a la citocromo-c-oxidasa impide la respiración celular y la síntesis de ATP favoreciendo el metabolismo anaerobio, la acidosis láctica y la muerte celular. Además, la exposición al CO causa la degradación de ácidos grasos insaturados
(peroxidación lipídica) provocando la desmielinización reversible Intoxicaciones por monóxido de carbono del sistema nervioso central y favorece la adhesión leucocitaria en la
microvasculatura sanguínea. El daño oxidativo celular ocasionado por la hipoxia continúa durante la reoxigenación, produciéndose una lesión de reperfusión típica. El estrés oxidativo es consecuencia también de la liberación de óxido nítrico por las plaquetas y el endotelio.

La bomba de Sodio/potasio se ve seriamente afecta ya que al no recibir oxigeno no tiene de donde generar energía en forma de ATP por lo cual la célula no logra sacra el sodio del interior de esta produciendo desordenes incluso hasta causa la muerte, una muerte sin dolor. 
Patología de la Intoxicación por Monóxido de Carbono

Conclusiones

El monóxido de carbono (CO) es el gas tóxico más común; es incoloro e inodoro. Se produce en todas las combustiones incompletas, resultando especialmente peligrosos los calentadores a gas en habitaciones y cuartos de baño mal ventilados, braseros de leña, gases del tubo de escape de los automóviles, incendios, etc. El monóxido de carbono debe sus efectos asfícticos e interés biológico a su afinidad por la hemoglobina. 

Una vez inhalado pasa a la sangre y se une fuertemente a la hemoglobina formando carboxihemoglobina. Su afinidad por la misma es unas 250- 300 veces superior a la afinidad por el oxígeno, por lo que una concentración del 50% se puede alcanzar con niveles de CO inspirado del 0.08% [2]. Esta situación conlleva una disminución del transporte de oxígeno a los tejidos y anoxemia, además de una desviación hacia la izquierda de la curva de disociación de la hemoglobina.

La unión del CO a la citocromo-c-oxidasa impide la respiración celular y la síntesis de ATP favoreciendo el metabolismo anaerobio, la acidosis láctica y la muerte celular. Además, la exposición al CO causa la degradación de ácidos grasos insaturados. 

Bibliografía




Elaborado por:
Barrera Vásquez, Jhosvin.
Estudiante de Medicina Humana de la Universidad de San Martín de Porres
Chiclayo - Perú