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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE MEDICINA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE TECNOLOGIA MÉDICA

Curso de TOXICOLOGÍA

Informe de Seminario N°2

“Determinación de alcoholes y glicoles”

Grupo B1

Apellidos y Nombres:

Ocho Montes, Yeni

Ortiz Gomez Tamin Nohely

-2012-

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1. Introducción

Aunque se trata de una droga legal, el alcohol etílico contribuye a más muertes en los

jóvenes que el conjunto de todas las drogas ilegales. El consumo excesivo de etanol es el

responsable o contribuyente de muchos accidentes de tráfico, accidentes laborales,

conductas violentas, suicidios, accidentes por fuego y ahogamientos. [1] En el Perú el

11% de los accidentes de tránsito son atribuidos al consumo de alcohol. [2]

No solo el alcohol etílico sino que otros alcoholes como metanol, isopropanol y glicoles

como el etilen glicol están presentes en un gran número de productos farmacéuticos

(antitusígenos, descongestionantes, etc.), cosméticos (colonias, lociones para después del

afeitado, perfumes, etc.), detergentes, lacas, productos de limpieza del hogar y bebidas,

siendo frecuente la ingestión accidental de estos productos por los niños.

Diversos métodos cualitativos y cuantitativos que emplean como muestras aliento, saliva,

sangre, cabello y orina han sido desarrollados para demostrar la presencia de estos

alcoholes y glicoles

2. Análisis Químico de alcoholes y glicoles

La principal propiedad que caracteriza tanto a los alcoholes como a los glicoles es la

presencia de grupos hidroxilo en su estructura química lo que les confiere su naturaleza

polar; sin embargo es también la presencia de grupos hidroxilo lo que los diferencia, pues

los glicoles como el etilenglicol o propilenglicol son considerados dioles ya que poseen dos

grupos hidroxilo en su composición química a diferencia de los monoles como el metanol

que solo poseen uno.

Por tanto solo estaríamos hablando de un grupo químico, el de los alcoholes, cuyas

propiedades físicas como solubilidad, densidad y color son semejantes tanto para

alcoholes como glicoles. Mientras que la temperatura de ebullición de los glicoles es más

alta, los alcoholes poseen un comportamiento más volátil.

Es debido a sus características físicas y químicas los que los hace idóneos como

disolventes, desinfectantes, anticongelantes o estabilizantes.

Los alcoholes más importantes en toxicología son el etanol, el metanol, el isopropanol y el

etilenglicol. [3]

3

Tabla 1 Características físicas de los alcoholes y glicoles. [3]

Alcoholes Glicoles

Color Incoloros Incoloros Olor Aromático Inodoros

Solubilidad Agua/grasas Agua/grasas Densidad (aprox.) 0.8 gr/ml 0.8 gr/ml Punto ebullición Bajo (volátiles) Alto

Punto congelación Bajo Muy bajo Uso principal Disolventes Disolventes

Anticongelantes

Tabla 2 Características químicas, utilización y fuentes de alcoholes y glicoles. [3]

Fórmula química

Pm Usos más comunes

Fuentes del tóxico

Alcoholes Metanol CH3OH 32 Disolvente

Desnaturalizante Alcohol de quemar

Barnices Etanol CH3-CH2OH 46 Disolvente

Antiséptico Bebidas

alcohólicas Colonias

Alcohol isopropílico

CH3-CHOH-CH3

60 Disolvente Antiséptico

Disolventes

Glicoles Etilenglicol CH2OH-

CH2OH 62 Disolvente

Anticongelante Anticongelantes

Propilenglicol CH3-CHOH-CH2OH

76 Solvente farmacéutico

Productos farmacéuticos

Dietilenglicol CH2OH-CH2-O-CH2-CH2OH

106 Disolvente Excipiente

farmacéutico

Disolventes

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3. Análisis Toxicocinético de alcoholes y glicoles

Después de abordar de forma comparativa la constitución química de los alcoholes y

glicoles, es necesario abordar lo procesos que involucran la interacción entre el tóxico y el

organismo, producto de la administración ya sea de manera accidental o intencional de

este tipo de compuestos; para conocer estos mecanismos de transformación según la

toxicocinética, merece responder la pregunta ¿Cuáles son los procesos de

biotransformación que sufren los alcoholes? Si abordamos los compuestos más

representativos de este grupo químico como son el etanol, isopropanol y metanol se

menciona que una vez en el organismo pueden ser absorbidos principalmente por el

tracto gastrointestinal; el etanol lo es ,también, a nivel pulmonar. Además de estos

mecanismos de absorción, el metanol incluso puede absorberse a nivel renal, a pesar de

serlo en un bajo porcentaje comparado con el 20% a nivel respiratorio y el 3% por vía

renal. [4]

Posterior a la absorción, el principal mecanismo del que es sujeto un compuesto

alcohólico son las reacciones de oxidación mediada por la enzima alcohol deshidrogenasa.

Así, el etanol es transformado en acetaldehído, posteriormente la enzima acetaldehído

deshidrogenasa lo convierta en acetato el cual es disociado a dióxido de carbono y agua;

estas moléculas encuentran su principal forma de excreción por vía renal y pulmonar. [5]

Tanto el acetaldehído como el acetato son metabolitos involucrados en la inhibición de la

gluconeogénesis (esto explica la disminución de los niveles de glucosa sérica) por tanto un

acumulo de ácido láctico y la consecuente acidosis metabólica que caracteriza el

diagnóstico clínico.

El metabolismo del isopropanol es más simple pero particular; pues, una parte puede ser

degradado hasta acetona y otra, puede continuar como isopropanol, ambos también

pueden ser excretados a nivel renal y pulmonar.

El metanol, al ofrecer otras vías de absorción para su ingreso como toxico, se transforma

en formaldehido después en ácido fórmico o formato, pudiendo luego disociarse como

dióxido de carbono y agua. Es importante señalar que es el formato más que otros

metabolitos el que ejerce sus efectos tóxicos, porque es capaz de bloquear la enzima del

último eslabón de la cadena respiratoria, la citocromo oxidasa; interrumpiendo el proceso

de respiración intracelular, lo cual conduce inevitablemente a una acidosis metabólica.

La siguiente interrogante busca saber ¿Por qué procesos de biotransformación pasan los

glicoles? Debido a ciertas propiedades químicas que comparte con los alcoholes, los

glicoles no están exentos de ser metabolizados o biotransformados por la enzima

oxidativa, la alcohol deshidrogenasa. Si bien es cierto que papel protagónico de ésta es

5

importante, también lo es saber dónde se lleva a cabo. Los diversos procesos de

transformación tanto de alcoholes y glicoles a través de la enzima alcohol deshidrogenasa

se dan primordialmente en el hígado [5]; órgano detoxificador por excelencia.

Por tanto, el etilenglicol es metabolizado hasta glicoaldehido, luego en ácido glicólico

(glicolato) para después ser degradado a glioxilato, cuya capacidad de inhibir la

respiración celular nos lleva a un cuadro de acidosis metabólica por aumento de ácido

láctico, ya antes señalada. Además, se señala que el etilenglicol puede sufrir una

transformación alterna hasta ácido oxálico, el cual establece uniones con el calcio

formando depósitos de oxalato de calcio que podrían precipitar en órganos blandos como

riñón, pulmón o cerebro.

Conociendo la forma cómo el organismo humano busca metabolizar estos compuestos

tóxicos a fin de minimizar sus efectos adversos, podremos abordar el como éstos y sus

respectivos metabolitos interfieren con los sistemas orgánicos de nuestro cuerpo.

4. Análisis Toxicodinámico de alcoholes y glicoles

Los signos y síntomas de envenenamiento por alcoholes, por citar la intoxicación por

etanol es debido a sus metabolitos incluyendo al Acetaldehído, responsable de inhibir el

proceso de gluconeogénesis provocando una hipoglicemia con la consecuente

acumulación de ácido láctico contribuyendo al cuadro de acidosis metabólica

característica de este tipo de intoxicación, pudiendo alterar la funcionalidad de las

membranas de células neuronales conllevando a una depresión de sistema nervioso

central a nivel de la coordinación motora y una evidente disminución de los reflejos.

Además, la Gap osmolar se ve incrementada tanto como en la intoxicación por

isopropanol, metanol o etilenglicol; sin embargo, el anión gap no esta tan aumentado

como si se observa tras la ingestión de metanol y etilenglicol.

El anión gap (12 – 16 mEq/L) es una aproximación matemática de la diferencia entre los

aniones y cationes del suero no medidos [6].Para efectos del presente tema, los aniones

no medidos pueden ser fosfatos, sulfatos u ácidos orgánicos (ácido fórmico, por ejemplo)

cuyos precursores son los alcoholes orgánicos ya tratados con antelación. Así, el

organismo buscara amortiguarlos con HCO3 como mecanismo compensatorio que

provocara que el anión gap aumente. Este parámetro es muy utilizado en el diagnostico

de acidosis metabólica. Del mismo modo la Gap osmolar es necesaria para identificar la

6

presencia de sustancias toxicas, pues tras la intoxicación con etanol, metanol o etilenglicol

la osmolaridad plasmática se eleva.

Una característica en el diagnostico diferencial de intoxicación por isopropanol es la

determinación de cetonas en orina así como niveles séricos de acetona en suero

sanguíneo, estos metabolitos no se encuentran en la intoxicación por otros alcoholes.

Por otro lado, la formación de cristales de oxalato de calcio caracteriza la intoxicación por

etilenglicol, a esta característica casi exclusiva se suma la no detección del olor en el

aliento a diferencia de los demás alcoholes que tras su ingesta masiva es detectable en el

aliento.

Los problemas visuales son consecuencia del consumo de metanol, pues su metabolito

formaldehido es capaz de inhibir la fosforilación oxidativa retiniana provocando trastornos

de la visión. [4]También se observa un aumento de anión gap y la gap osmolar sumado

una severa acidosis metabólica sospechando también de una intoxicación por etilenglicol;

pero esta, puede presentar los signos y síntomas clínicos distribuidos en 3 etapas: dentro

las 12 horas de la intoxicación puede presentarse depresión de sistema nervioso central,

cuadro de acidosis metabólica con preservación de la función visual.

La segunda etapa involucra (12-24h) taquicardia o taquipnea, hipertensión y colapso en la

circulación. La tercera etapa (24-72h) puede hallarse proteinuria, hematuria, hipocalcemia

y un posible fallo renal.

Ante las consecuencias adversas que ocasionan estos tóxicos existe tratamiento

diferencial de acuerdo al tipo de alcohol ingerido. Así, es muy efectivo procedimientos de

lavado gástrico antes de las 2 horas de la intoxicación, uso de bicarbonato de sodio para

restablecer el equilibrio acido base del cuerpo tras la acidosis metabólica.

La administración de etanol es muy común en una intoxicación con metanol, basado en l

principio de que el etanol inhibe competitivamente el metabolismo del metanol por la

alcohol deshidrogenasa, ya que tiene una afinidad por la enzima de hasta 20 veces que la

del metanol, por tanto esto tratara de evitar que se formen los metabolitos tóxicos como

acido fórmico o formato. [5]

5. Métodos cualitativos para la determinación de alcoholes y glicoles

La prueba cualitativa más utilizada es la prueba del aliento para etanol: En la actualidad

hay diferentes tipos de probadores de aliento de alcohol, que van desde equipos

desechables hasta equipos que proveen resultados legalmente admisibles (pruebas

cuantitativas).

7

Los dispositivos desechables proveen resultados preliminares sin valor legal. Son los más

económicos, aunque de un solo uso, y se utilizaron inicialmente para determinar si la

persona debe someterse a un análisis oficial para su confirmación. Consisten en ampollas

de vidrio cerradas que contienen cristales de dicromato de potasio en un medio de ácido

sulfúrico. Antes de su uso se rompe la ampolla en una bolsa hermética y se sopla durante

un tiempo normalizado. El alcohol del aliento se detecta por el cambio de color (del

amarillo al azul verdoso) de los cristales de dicromato de potasio. [7]

En el caso de intoxicaciones por metanol, isopropanol y etilenglicol; el diagnostico

oportuno se realiza con el cuadro clínico sugestivo mas pruebas de laboratorio

complementarias.

6. Pruebas complementarias

Las pruebas complementarias se realizan previo antecedente o sospecha de exposición a

alguna de las sustancias anteriormente mencionas, que unidas al cuadro clínico sugestivo

permitirán brindar un tratamiento oportuno mientras se van realizando las pruebas

confirmatorias de valor cuantitativo.

Un incremento en el gap osmolar es evidenciado en la presencia de todos los alcoholes. En

adición, metanol, etanol y etilen glicol también resultan en un incremento en acidosis

metabólica con un incremento de anión gap, separándolos del isopropanol. Una pista

relevante para la ingestión de isopropanol es positividad para acetona en la orina o en la

sangre, sin estar acompañado de hiperglicemia. En adición a un incremento en el gap

osmolar y acidosis anión gap, la ingesta de etilen glicol puede resultar en una análisis de

orina positivo para la presencia de cristales de oxalato de calcio, porque éste es

convertido a oxalato, que puede quelar calcio y resultar en hipocalcemia. [8]

En el caso de etilenglicol la formación de cristales de oxalato de calcio no es muy

abundante; sin embargo, este dato es característico de esta intoxicación. Así el examen de

orina con lámpara de Wood mostrara fluorescencia al incidir sobre los cristales de oxalato

de calcio, dato indirecto que señala la intoxicación por etilenglicol. [9]

Diagnostico Diferencial de la Intoxicación por Alcohol.

Alcohol Gap Osmolar Acidosis Anión Gap Exámenes Auxiliares

Etanol Incrementado Presente --------

Etilenglicol Incrementado Presente Cristales de Oxalato de Calcio.

Isopropanol Incrementado Ausente Acetonemia, Acetonuria( no hiperglucemia)

Metanol Incrementado Presente ---------

8

7. Métodos Cuantitativos para la determinación de alcoholes

Los fluidos corporales, tales como sangre, orina, aliento, saliva, y el cabello se han

utilizado para las pruebas de alcohol. El aliento no es un fluido corporal, pero es

comúnmente utilizado por las autoridades policiales para detectar la presencia de alcohol.

Las pruebas de alcohol en orina son los menos costosos de todos, y pueden detectar la

ingesta de alcohol principalmente en la última semana, o más de regular la bebida. Una

prueba de orina positiva, sin embargo, no indica que la persona estaba bajo la influencia

del alcohol en el momento de la prueba.

Las pruebas en sangre miden la cantidad de alcohol en la sangre en el momento en que se

toma la muestra, pero no revela cuánto tiempo una persona ha estado bebiendo, es uno

de los métodos más precisos pero también más caro. La determinación de alcohol en

saliva es a menudo es un método preferido para la prueba de alcohol en comparación con

las pruebas de alcohol en la sangre, ya que la concentración de alcohol en la saliva es muy

probable que sea similar al contenido de la sangre que está en la sangre. Una prueba de

alcohol en cabello detecta la presencia de etil glucurónido (EYG) y los ésteres etílicos

ácidos (FAEEs). Estos marcadores permanecen en el cabello de forma indefinida, siempre

y cuando la persona no se afeite o corte el cabello. Estos marcadores sólo se producen

cuando hay alcohol en la sangre, por lo que existen más marcadores cuanto más alcohol

consuma la persona. [10]

A continuación se detallaran los métodos cuantitativos para la determinación de alcoholes

mas usados.

o Prueba rápida de alcohol por saliva: Es un método semicuantitativo.

La Prueba Rápida de Alcohol se basa en la alta especificidad de alcohol oxidasa

(ALOx) para el alcohol etílico en presencia de la peroxidasa y un sustrato

enzimático como tetrametilbencidina (TMB), tal y como se muestra a

continuación:

→

El color distinto en la almohadilla reactiva pudo observarse en menos de 20

segundos después de que la punta tuviera contacto con las muestras de saliva con

una concentración de alcohol etílico superior a 0,02%. [11]

9

o Examen de alcoholemia en aire espirado: Las pruebas de aliento son mayormente

utilizadas para evaluar el estado de los automovilistas, primero son sometidos a

pruebas de cribado, cuando estas pruebas cualitativas resultan positivas, se

realizan pruebas cuantitativas de valor legal. Estos dispositivos utilizan una

muestra del ambiente como blanco y una muestra estándar de aire/etanol. La

concentración de alcohol en la muestra estándar es 35 ug/100 ml de aire, dos

muestras de aliento son luego tomadas del automovilista y evaluadas. Si el mas

bajo de los resultados se encuentre entre 40ug y 50 ug/100 ml de aliento, el

conductor tiene derecho a solicitar un análisis de sangre. Si el mejor resultado es

mayor que 50ug/ml de aliento, el conductor es procesado. Estos equipos trabajan

sobre el principio de que, en presencia de un catalizador, el oxígeno en la muestra

de aire espirado convierte el etanol, en ácido acético y luego a agua y dióxido de

carbono. Una celda de combustible o celda infrarroja convierte la energía química

liberada cuando se produce la oxidación, en una tensión eléctrica detectable.

Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será el alcohol que está presente en la

muestra.[12]

La cromatografía de gases resulta hoy el método más apropiado y es la prueba

confirmatoria para la valoración de metanol e isopropanol en fluidos biológicos,

especialmente sangre.

Alcohol Método Preferente

Etanol Cromatografía de gases; Métodos Enzimáticos.

Isopropanol Cromatografía de gases (GC).

Metanol Cromatografía de gases (GC).

10

o Método Enzimático: Permite la dosificación del alcohol (etanol) en la sangre u

otros fluidos biológicos.

Fundamento:

El etanol es oxidado a acetaldehído en presencia de la enzima alcohol

deshidrogenasa.

El acetaldehído formado puede ser desplazado totalmente hacia la derecha en

condiciones alcalinas atrapando el acetaldehído formado. El acetaldehído es

oxidado en presencia de aldehído deshidrogenasa cuantitativamente a ácido

acético

En este método el NADH formado es determinado por la medida de su

absorbancia a 334, 340 ó 345 nm. [13]

8. Métodos cuantitativos de determinación de glicoles

A pesar de que la presencia de oxalato de calcio en orina es una prueba valiosa para el

diagnostico diferencial de intoxicación por etilenglicol, la medición del alcohol es la prueba

más definitiva para descartar o excluir el envenenamiento o ingestión.

Por tanto, el análisis químico nos plantea una técnica de análisis basado en un ensayo

enzimático rápido (Ensayo Catachem) por Journal, Jeunke. [8] La cual, constituye en una

herramienta para la rápida medición de los niveles de etilenglicol. El ensayo Catachem

utiliza una enzima bacteriana, la glicerol deshidrogenasa, la cual oxida al etilenglicol en

presencia de NAD, generando NADH reducido, ésta es detectada

espectrofotométricamente por un incremento en la absorbancia a 340 nm. La diferencia

en la absorbancia es directamente proporcional a la concentración de etilenglicol.

A pesar de ser ésta una valiosa herramienta de análisis, el método preferido para la

detección y medición de etilenglicol es la Cromatografía de gases- Detección de

ionización en llama (CG-FID), considerado hasta hoy como el método “gold estándar”. [8]

Es conveniente abordar el Método de Cromatografía de Gases (CG) acoplada a una

Detección de ionización de llama (FID), es tal vez el más ampliamente utilizado por su alta

sensibilidad. La técnica cromatografía ya abordada en su momento, tiene como fin

11

principal recuperar una muestra más pura para luego detectar y posteriormente medir el

analito que deseo analizar mediante un sistema de detección como es el FID, considerado

como un tipo de detector universal pero selectivo para compuestos que presenten

enlaces C-H, son muchas las sustancias que producen señales mediante este sistema

detector. [14]

¿Cómo cuantifico la presencia del analito que deseo analizar? Pues el proceso inicia con el

suministro del gas proveniente de la columna cromatográfica, la cual se mezcla con

hidrogeno, sumado a un exceso de aire se quema hasta que genere iones, los cuales se

captan a través de un colector cilíndrico polarizado para luego poder medir

cuantitativamente la corriente iónica generada. El mecanismo por el cual se generan los

iones aún no está del todo claro; sin embargo, se le atribuye a un proceso de ionización

química: la energía de reacciones exotérmicas interaccionan con moléculas orgánicas

originando moléculas ionizadas.

9. Conclusiones

o Los alcoholes y glicoles pertenecen a un mismo grupo químico confiriéndole

propiedades cuyo usos más comunes le atribuyen ser buenos disolventes,

anticongelantes y estabilizantes.

o Los alcoholes más importantes en toxicología son el etanol, metanol, isopropanol y

etilenglicol.

o Loa procesos de biotransformación que sufre tanto los alcoholes como los glicoles

están mediados por la enzima alcohol deshidrogenasa cuya función es llevada cabo

a nivel hepático.

o El análisis comparativo toxicodinámico, muestra que el principal efecto de estos

tóxicos sobre el organismo es el desarrollo de un cuadro de acidosis metabólica.

o Con el fin de proveer un tratamiento adecuado al paciente intoxicado, se hace

uso de métodos de determinación ya cualitativos ya cuantitativos los cuales

buscan identificar al toxico promotor de daños a la salud.

o La cromatografía de gases es la prueba confirmatoria para la detección de metanol

e isopropanol.

o El método preferido para la determinación de etilenglicol es la CG-FID.

o Una plataforma de análisis químico para la detección de etilenglicol muestra que

los ensayos enzimáticos rápidos son una buena alternativa para el diagnóstico

oportuno.

12

BIBLIOGRAFIA

1. J.R Lazerte Iradi. Intoxicaciones por alcoholes.

2. Organización Mundial de la Salud. Informe sobre la Situación Mundial de la

Seguridad Vial. 2010.

3. Dra. Estela Martin. Toxicología Forense. Unidad IV. 2011.

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y 60.

5. Sharon Lover,RN,PhD. Ethanol, Isopropanol, Methanol, and Ethylene Glycol

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10. Gater. Detection Methods for Drug and Alcohol Testing. Corrections forum Sep

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11. Prueba rápida de alcohol por saliva. ABS Costa Rica. Numero de catalogo: 07RD –

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12. Buger, Alcohol Breath testing. British Medical Journal. Dec 14 2002; 325, 7377.

13. Guía de Trabajos Prácticos de Toxicología y Química Legal Universidad de Buenos

Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica (1998).

14. Ricardo Rozo Uribe. Toxicología. Prácticas & procedimientos. Guías de práctica

clínica. Vol. 2.Hospital Universitario San Ignacio.Bogotá-Colombia.2004. pag.29.