Toxicología

Agentes quelantes

Un quelante, o secuestrante, o antagonista de metales pesados, es una sustancia que formacomplejos con iones de metales pesados. A estos complejos se los conoce como quelatos, palabra que proviene de la palabra griega chele que significa "garra".

Una de las aplicaciones de los quelantes es evitar la toxicidad de los metales pesados para los seres vivos.- ................................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=bedd054b5da52510777d850f737f4478ffc539bf&writer=rdf2latex&return_to=Agente+quelante

¡Compuestos quelantes, compuestos secuestrantes! Eso es lo que gritarían los participantes en una manifestación anti-quelantes. Si estáis en el mundillo científico, escuchareis a menudo las palabras quelante, quelación, quelado…y si no estais en el mundillo, dicen que el saber no ocupa lugar, aunque estoy en desacuerdo con esa afirmación. Vamos a tratar de darle una vueltecita al concepto de compuesto quelante, trataremos de entenderlo y ver las importantes aplicaciones de un compuesto quelante.

Un quelante, o secuestrante, o antagonista de metales pesados, o “venpaquimetalpesadoquetecapture” es una sustancia que forma complejos fuertes con iones de metales pesados. A estos complejos se los conoce como quelatos, y generalmente evitan que estos metales pesados puedan reaccionar. El ser un complejo fuerte significa que la disociación de este complejo es costosa, por lo cual, una vez capturado el metal pesado, lo normal es que no lo deje escapar.  

¿Porque nos importa secuestrar metales pesados? Los metales pesados, como pesados que son, no pueden ser metabolizados por nuestro organismo, lo que a la larga puede significar que, cuando los niveles de metal pesado acumulado pasan de un límite, nuestro organismo pueda sufrir una intoxicación por el metal pesado. Una intoxicación por plomo, uranio, plutonio, no es nada agradable y puede significar la muerte del organismo, y con ello el fin de nuestra maravillosa vida. Por suerte, tenemos los compuestos quelantes que pueden ayudarnos a bloquear los metales pesados.

Centrémonos un poco en la Química, esa gran ciencia. Los metales pesados, particularmente los que pertenecen a la serie de los metales de transición, pueden reaccionar con ligandos que contienen O, S y N, por suerte o por desgracia, elementos muy abundantes en las estructuras orgánicas, como las que forman la materia viva, como las que nos forman a nosotros.

La investigación toxicológica de algunos quelantes propuestos como aditivos alimentarios (para evitar la deterioración del alimento por metales pesados) , llevó a la observación de que la fuerte afinidad por los cationes calcio que caracteriza al ácido etilendiaminotetraacético (EDTA para los freaks de laboratorio) da como resultado una disminución de la concentración de calcio en suero. ¿Qué ha pasado? Pues es simple, el EDTA, como quelante, capturaba los cationes de calcio. Así surgió el planteamiento, muy bien pensado de…¿podrían usarse los quelantes como “fármacos”? ¿Podría un quelante frenar la intoxicación por metales pesados (que puede darse en determinadas condiciones) secuestrandolos y con ello inactivandolos? ¿Podrían los quelantes tener más funciones terapéuticas?

El mecanismo de quelación ha sido utilizado por los farmacólogos en el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos para pruebas clínicas en una amplia gama de alteraciones patológicas en las que se requiere eliminar iones metálicos de los tejidos, o bien introducirlos en el organismo con propósitos metabólicos.

Los quelatos son complejos formados por la unión de un metal. y un compuesto que contiene dos o más ligandos potenciales, que es lo que conocemos como compuesto quelante. El proceso de formación del quelato se conoce como quelación. La estabilidad de los quelatos varía con el metal y con los átomos ligantes. Por ejemplo, el mercurio y el plomo tienen mayor afinidad por el azufre y el nitrógeno que por el oxígeno. Esta variación de la estabilidad es la base para el mecanismo de acción de los compuestos quelantes en el cuerpo humano, y en el uso de estos compuestos como agentes terapéuticos. 

Los quelatos resultantes que se forman en el cuerpo son solubles en agua y se excretan intactos en gran parte por la orina, a una velocidad mucho más rápida que la esperada para el metal en sí, lo que supone que en caso de intoxicación por metal pesado, su quelación resultará en una eliminación más rápida, en una detoxificación más rápida. ¿Cuales serian las características de un agente quelante ideal, desde el punto de vista terapéutico?

• Alta solubilidad en agua, que significará una eliminación por orina más rápida..
• Resistencia a la biotransformación, favoreciendo que el quelante llegue en su forma intacta a la zona diana, pudiendo ejercer su función.
• Capacidad para llegar a sitios donde se pudiera acumular el metal, por ejemplo, las distintas barreras físicas y químicas del organismo pueden impedir el paso del quelante a una determinada zona, y si no llega a la zona diana, su función como quelante será nula.
• Capacidad para formar complejos no tóxicos a partir de metales tóxicos, en el caso de que el quelante formase complejos tóxicos, estariamos ante el mismo problema (o peor), el quelante debe inutilizar la toxicidad del metal pesado, disminuyendo su reactividad o acumulación.
• Mantenimiento de su actividad quelante en el pH variante de los fluidos corporales y excreción rápida del quelato.
• Afinidad elevada por los metales, de nada nos sirve un quelante que fije y elimina lo primero que encuentre, como siempre en terapéutica, la afinidad y especificidad es importante.
• Poca o nula afinidad por el catión calcio Ca2+, dado que este ion tiene una gran disponibilidad para la quelación en el plasma y un quelante puede provocar hipocalcemia a pesar de poseer una elevada afinidad por los metales pesados, afectando a cualquier ruta metabólica afectada por calcio, de las cuales hay muchísimas.
• Siempre es difícil extrapolar las interacciones del quelante observadas en experimentos de laboratorio a la situación del organismo vivo, donde el número de ligandos potenciales, las barreras físico-químicas, los mecanismos del organismo, pueden variar totalmente frente a los estudios in vitro, por lo que es importante llevar a cabo observaciones in vivo para determinar la utilidad clínica de estos agentes.

La eficacia de los quelantes en el tratamiento del envenenamiento por metales pesados depende de tres principales factores, entre los que se incluyen:

• La afinidad relativa del quelante por el metal pesado.
• La distribución del quelante en el organismo, comparada con la distribución del metal.
• La capacidad del quelante para movilizar al exterior al metal tras la quelación.

Algunos ejemplos de cuando se usan los quelantes y que quelantes: Estos usos están fundados.

• En el envenenamiento por plomo se utiliza el edetato de calcio disódico (CaNa2Y) o la D-penicilamina.
• En tratamiento de la sobreexposición ocupacional a sustancias radioactivas como plutonio, torio, uranio y radioitrio se utiliza el ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA).
• En el envenenamiento por mercurio se emplea dimercaprol (BAL) en casos de exposición grave o en pacientes sintomáticos o D-penicilamina en casos de exposición leve o en pacientes que no presentan síntomas. Así mismo puede utilizarse un derivado de la penicilamina: la N-acetil-D-penicilamina (NAP) se ha usado con éxito en pacientes que requieren tratamiento contra la intoxicación por mercurio.
• En el debido a arsénico es de utilidad el dimercaprol y la continuación de la terapia se sigue con penicilamina. Así mismo, en caso de síntomatología recurrente puede emplearse un derivado del dimercaprol, el succímero del ácido 2,3 dimercaptosuccínico.
• En la intoxicación por cadmio se administra EDTA en su forma de edetato de calcio disódico. No se utiliza el dimercaprol debido a que se ha observado que incrementa la nefrotoxicidad. La terapia se instaura lo más rápidamente posible porque debido a la distribución del metal puede llegar a sitios donde el quelante no puede alcanzarlo.
• En la intoxicación por hierro se puede emplear la deferoxamina.
• En la enfermedad de Wilson, donde hay un exceso de cobre en el cuerpo, se puede usar la trientina
• En el síndrome por Sensibilidad química múltiple, en el que los enfermos experimentan una hipersensibilidad a agentes externos de uso común tales como el jabón, los perfumes y otros artículos de uso común se puede administrar EDTA.

Otros usos no están fundados, estamos en la época de la medicina alternativa, en gran parte debido a la gran y fácil difusión que tiene Internet, donde no hacen falta estudios científicos ni pruebas empíricas para hacer creer que algo funciona. Este es un blog científico y no pienso promover ese tipo de terapias alternativas, pero para los interesados, basta que busquéis por Google, YouTube, o cualquier otro buscador, y veréis como muchos defienden la “terapia quelante”, como terapia efectiva contra una enorme lista de enfermedades. Por pura química, la utilidad de los quelantes es la de eliminar los metales pesados (o compuestos con alta eficacia por el quelante), otros usos, hasta que no sean demostrados científicamente, de forma empírica, racional y lógica, no son usados en la terapéutica “legal”, por decirlo de alguna manera.

Los agentes quelantes, también conocidos como antagonistas o secuestradores de metales pesados, son sustancias que tienden a constituir sustancias complejas junto a iones metálicos de metales pesados. A dichos compuestos complejos se les denomina quelatos, un término procedente del griego chele, cuyo significado es garra, pues es precisamente la forma que adoptan estas sustancias, una forma de garra que atrapa el metal. Quizás la aplicación más relevante de los agentes quelantes es conseguir librar de la toxicidad a los metales pesados para los organismos vivos.

Los metales pesados no son metabolizables por el organismo humano, por lo que se acumulan, pudiendo provocar efectos tóxicos e indeseados al combinarse con otras sustancias reactivas que si son vitales para nuestro organismo, estas sustancias serían llamadas ligandos. Los agentes quelantes se encuentran diseñados con el fin de competir con esas sustancias reactivas, consiguiendo evitar que se produzcan los efectos tóxicos, o incluso revirtiendo a dichos efectos adversos, acelerando su desecho.

Los metales pesados, sobretodo aquellos pertenecientes al grupo de los elementos de transición, pueden sufrir reacciones con sustancias que funcionan a modo de ligando que contengan en su composición, oxígeno, azufre o nitrógeno, los cuales en los organismos vivos suelen coger la formas del –OH, -COO-, -S-S-, entre otros. El compuesto que resulta se conoce como compuesto de coordinación, y se encuentra constituido por un enlace de tipo coordinado, donde los electrones son cedidos por parte de la sustancia ligando.

El interés por estas sustancias quelantes tienen su origen en la búsqueda de control para que los residuos de elementos metálicos no produjesen deterioro en los alimentos. El estudio científico toxicológico de diversos agentes quelantes que se proponían como sustancias aditivas para los alimentos, hizo por ejemplo, que se llegase a observar que la afinidad que tenían por los cationes de calcio el EDTA ( etilendiaminotetraacético), da como resultado un descenso en cuanto a la concentración de calcio presente en el suero se refiere.

Los mecanismos quelantes han sido estudiados ampliamente por los farmacéuticos, para desarrollar novedosos agentes de tipo terapéutico para análisis clínicos en diversidad de alteraciones de tipo patológico, donde existe la necesidad de eliminar iones de tipo metálico de los tejidos o introducirlos en el organismo vivo con un fin metabólico. Así por ejemplo, han sido usados agentes quelantes del hierro para combatir anemias de tipo ferropénicas, agentes quelantes del magnesio para tratar la hipertensión, y un largo etc. Existen diversos agentes quelantes de tipo natural, de entre las que destacan sustancias tan conocidas como la clorofila, o incluso algunas vitaminas o enzimas.

Los agentes quelantes son sustancias complejas conformadas por el enlace entre un metal y un compuesto que posee dos o más de dos ligandos. Cuando se procede a crear un quelato se dice que sucede una quelación. Este proceso da como resultado un anillo de tipo heterocíclico. Así, un quelante, o agente quelante es una sustancialigando con polidientes que se asocia, coordinándose con un ion céntrico que posee dos o más de dos átomos coordinados o dativos. Los anillos cíclicos que cuentan con entre 5 y 6 “piezas” suelen poseer mayor estabilidad, por lo cual se suelen formar agentes quelantes altamente estables a través de la formación de compuestos polidentados o con múltiples ligandos. La fabricación de agentes quelantes polidentados produce unos compuestos bastante más estables que en el caso de que el metal se una tan sólo a un ligante, es decir, un átomo monodentado. Este hecho es debido a la entropía, pues una vez se sucede la primera de las coordinaciones, el resto de las etapas tienen lugar liberando los diferentes ligandos coordinados con anterioridad y incrementando de éste modo la entropía con la que cuenta el sistema.

La estabilidad que presentan los agentes quelantes cambia dependiendo del metal del que se trate. Así por ejemplo, elementos como el plomo o el mercurio poseen una afinidad superior por átomos como los de azufre que en el caso del oxígeno.

Los agentes quelantes que se forman en el organismo humano, se desechan rápidamente y de manera intacta, sobretodo por la orina disueltos en agua, incluso más velozmente de lo que cabría esperar para ciertos metales.

Loa agentes quelantes poseen diversas propiedades características, como por ejemplo la gran solubilidad en el agua, o la posibilidad de formar complejos sin toxicidad partiendo de elementos que si son tóxicos.

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