Toxicidad de los agentes nerviosos

TOXICOLOGÍA
CONTENIDOS
• Definición de “arma química”
• Definición y clasificación de agentes químicos tóxicos
– Estructura química
– Propiedades físico‐químicas
– Mecanismos de acción
Definiciones
Arma química: es cualquier sustancia química tóxica o sus
precursores que pueden causar la muerte o lesiones, incapacidad
temporaria o irritación sensorial a través de sus propiedades
tóxicas. Cualquier equipo, dispositivo o munición diseñado para la
dispersión de las sustancias químicas tóxicas o sus precursores,
también son considerados armas químicas.
Agentes químicos tóxicos: toda sustancia química que, por su
acción sobre los procesos vitales pueda causar muerte,
incapacidad temporal o lesiones permanentes a seres
humanos o animales.
Precursor: cualquier reactivo químico que intervenga por
cualquier método en cualquier fase de la producción de una
sustancia tóxica.
Criterios de clasificación de los agentes
químicos tóxicos
1. Según su persistencia: persistentes o no en el medio ambiente
2. Según su principal efecto sobre los seres humanos: letales o no
letales
3. Según el tipo de sustancia química utilizada: organofosfonatos,
organofosfatos, tioéteres clorinados, aminas clorinadas, arsinas
clorinadas, alcaloides, benzilatos, carbonilcloruro (fosgeno) y
sus derivados, sustancias inorgánicas (cloro, cianuro de hidrógeno),
etc.
4. Según su almacenamiento / uso: arma química binaria, armas
químicas con espesantes
5. Según la principal sintomatología: es la más comúnmente utilizada
Clasificación de los agentes químicos tóxicos
según la principal sintomatología
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Nerviosos
Vesicantes
Sanguíneos
Asfixiantes
Lacrimógenos / Irritantes / Vomitivos
Psicotrópicos
Herbicidas y otros CITs
Toxinas (ricina y saxitoxina)
Agentes de guerra química
Letalidad relativa en relación al cloro (por vía inhalatoria)
VX
Sarin
Mostaza
Cianuro de
hidrógeno
Fosgeno
Cloruro de
cianógeno
Cloro
NBC Centre of Competence, Spiez, Suiza
1. Agentes nerviosos
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
GA (Tabun)
GB (Sarin)
GD (Soman)
GF (Ciclosarin)
Tabun
ƒ VX
VX
Sarin
Comparación entre agentes nerviosos
Tabun
Sarin
Soman
Ciclosarin
VX
Peso molecular
161.2
140.1
182.2
180.2
267.4
Densidad (g/cm3)*
1.073
1.089
1.022
1.120
1.008
Punto de
ebullición (ºC)
247
147
167
92**
300
Punto de fusión
(°C)
-50
-56
-42
< -30
-39
Presión de vapor
(mmHg)*
0.07
2.9
0.3
0.06
0.0007
Volatilidad
(mg/m3)*
600
17000
3900
600
10
Solubilidad en
agua (%)*
10
∞
2
2
3***
* A 25ºC, ** a 10 mm Hg, *** ∞ < 9.5ºC
Chemical weapons, FOI
Propiedades físicas de los agentes nerviosos
ƒ Son líquidos claros, incoloros (en estado puro) y
no son “gases”
ƒ Son inodoros
ƒ Temperatura de congelación <0º C
ƒ Temperatura de evaporación >150º C
ƒ Volatilidad: GB>GD>GA>GF>>VX
ƒ Solubildad en agua: GB>GA>GD>VX>GF
ƒ Persistencia en el ambiente: V>G
Toxicidad de los agentes nerviosos
CL50
mg-min/m3
mg/70kg
GA
400
1000
GB
100
1700
GD
70
50
GF
50
30
VX
10
10
DL50
DL50 del VX
VX
DL50 para 70 kg: 10 mg
Mecanismo de toxicidad de los agentes nerviosos
Transmisión nerviosa normal
1. Un impulso nervioso es
transmitido a través de las
neuronas
2. La acetilcolina es liberada
y cruza el espacio
intersináptico entre las
neuronas
Mecanismo de toxicidad de los agentes nerviosos
Transmisión nerviosa normal
3. La acetilcolina estimula la
célula blanco
4. La acetilcolinesteresa es
liberada para desactivar a
la acetilcolina
Mecanismo de toxicidad de los agentes nerviosos
Transmisión nerviosa normal
5. La célula blanco se relaja
Mecanismo de toxicidad de los agentes nerviosos
Acción del agente nervioso
1. El agente nervioso inactiva
a la acetilcolinesterasa
2. Se acumula un exceso de
acetilcolina
- La acción de los músculos se vuelve
incontrolada
- Los músculos se fatigan y colapsan
- Las glándulas secretan
continuamente lágrimas, sudor o
mucus
Exposición de baja a mediana
Regla de Haber
1000 mg / m3
Concentración
Concentración
en el área de
ataque
100 mg / m3
0.1 min.
1
Fritz Haber
Exposición severa
CL 50
Mínima exposición
Concentración
2
CL 50
1 minuto
2. Agentes vesicantes
ƒ Mostazas azufradas (H, HS, HD)
ƒ Mostazas nitrogenadas (HN1, HN2, HN3)
ƒ Lewisita (L)
Lewisita
Mostazas azufradas
Agentes vesicantes
Mostazas azufradas
Mostazas
nitrogenadas
Lewisita
Apariencia
líquido aceitoso
amarilloamarronado
líquido aceitoso
incoloro a
amarillento
líquido aceitoso
amarronado
Olor
ajo, mostaza,
puerros, rábano
picante
casi inodoro, de olor geranios
de jabón a pescado
Temp. ebullición
228º C
alrededor de 100º
(depende del tipo)
190º C
Temp. de fusión
14.4 º C
de -60 a -4 º C
-18º C
Densidad de vapor
5.4
alrededor de 5.5
7.2
Solubilidad en agua
No
No
No
Agentes vesicantes
Mecanismo de acción
ƒ Penetran rápidamente la piel
y las membranas mucosas
ƒ Reaccionan por alquilación
con componentes celulares
(enzimas, otras proteínas,
ADN)
ƒ Causan la muerte celular
ƒ Su daño es comparable con
el de la radiación
3. Agentes sanguíneos
ƒ Acido cianhídrico (AC)
ƒ Cloruro de cianógeno (CK)
ƒ Arsina
Cloruro de cianógeno
Acido cinhídrico
Arsina
Agentes sanguíneos
Ácido
cianhídrico
Cloruro de
cianógeno
Arsina
Apariencia
Líquido muy
volátil. Gas
incoloro o azul
pálido
Líquido
Gas incoloro
Olor
Almendras
amargas
Irritante
Ajo
Temp. ebullición
26°C
13°C
-62°C
Densidad de vapor
0.95
2.1
3.52
Utilizada como
agente de guerra
Si
Si
Si
Mecanismo de toxicidad de los compuestos
con cianuro
El cianuro impide el uso del
oxígeno por parte de las
células
El oxígeno queda retenido
en la sangre por lo que ésta
luce extremadamente roja
Algunos usos de agentes sanguíneos en la historia
Primera Guerra Mundial: 1916- Franceses
Segunda Guerra Mundial: - Zyklon B alemanes en campos de
concentración
- Japoneses contra chinos
Halabja: 1988- Irak contra kurdos
Zyklon B
Halabja: 1988
4. Agentes asfixiantes
ƒ Cloro
ƒ Fosgeno (CG)
Fosgeno
Gas cloro
Agentes asfixiantes
Gas cloro
Fosgeno
Apariencia
Gas amarillento
verdoso
Gas incoloro a
amarillo pálido
Olor
Irritante
Heno recién
cortado
Temp. ebullición
- 34º C
7.4 º C
Densidad de vapor
0.95
4.24
Utilizada como
agente de guerra
Si
Si
Agentes asfixiantes : mecanismo de acción
Cloro
HOCl y HCl
Hidrólisis
Especies reactivas
Fosgeno
HCl y C=O
Reacción con grupos funcionales de
componentes celulares
Radicales libres?
Alteración de la permeabilidad celular
5. Agentes incapacitantes: BZ
ƒ Estandarizado como arma por EE.UU. en los ‘60 (“buzz”)
ƒ Debido a la imprevisibilidad de sus efectos, su uso
militar es restringido
ƒ Inhibe en forma competitiva los receptores muscarínicos
post-sinápticos
Benzilato de 3-quinuclidinil
BZ
Uso de sustancias no letales: Moscú -2002
Sustancia: posible derivado
del fentanilo (subfentanilo)
con una hormona para
soporte respiratorio
Resultado: todos los terroristas fueron abatidos y el 16% de los rehenes murieron
6. Agentes contra disturbios: agentes lacrimógenos
ƒ Cloroacetofenona (CN)
ƒ Clorobenzilideno malononitrilo (CS)
ƒ Dibenzo (b.f)-1,4-oxacepina (CR)
ƒ Gas pimienta (capsaicina)
Estos compuestos son sólidos a
temperatura ambiente por lo que
requieren de un dispositivo
para ser dispersados en forma
de gas o aerosol
Agentes lacrimógenos
CN
CS
CR
TC50 (mg/m3) ojos
0.3
0.004
0.004
TC50 (mg/m3) vías respiratorias
0.4
0.023
0.002
IC50 (mg min /m3)
20-50
3.6
0.7
LCt50 (mg min /m3) 30 minutos
5000 15000
25000 50000
100000
7. Herbicidas y Compuestos Tóxicos
Industriales (CTIs)
Acido 2, 4, 5- triclorofenoxiacético (2,4,5 T / Agente Naranja) + Dioxinas
2,4,5 T
+
TCDD
Compuestos Tóxicos Industriales (CTIs)
Amoníaco
Ácido sulfúrico
Tricloruro de
boro
Arsina
Fluoruro
Trifluoruro de
boro
Formaldehído
Oxido de
etileno
Tricloruro de
fósforo
Fluoruro de
hidrógeno
Fosgeno
Sulfuro de
hidrógeno
Bromuro de
hidrógeno
Disulfuro de
carbono
Cloruro de
hidrógeno
Cianuro
Cloro
Hexafluoruro
de tungsteno
Ácido nítrico
dióxido de
azufre
Riesgo bajo
Riesgo medio
Riesgo alto
Acroleína
Monóxido de
carbono
Tricloruro de Tetraetilo de plomo arsénico
Dióxido de
nitrógeno
bromuro de
metilo
Bromo Tolueno 2,4 diisocianato Dibromuro de
etileno
Metil
isocianato
óxido nítrico Paratión Fosfina
Estibina
Formaldehído
Hidracinas
Acido sulfúrico
Acido nítrico
Amoníaco
8. Toxinas
Ricina
Saxitoxina
Moluscos
Dinoflagelado
Estructura molecular
de la ricina
Ricinus
communis
Saxitoxina
Pez globo
Semillas de ricino
Conclusiones
Existen al menos 8 tipos de agentes químicos tóxicos que
pueden ser utilizados como armas químicas
Las características físico-químicas de los agentes establecerán
la factibilidad y efectividad de su uso
La estructura química de los agentes determina su mecanismo
de acción
El mecanismo de acción de los agentes definirá su toxicidad
y posterior tratamiento