Gunnar Nordberg
Hay tres grupos principales de compuestos de arsénico (As):
- compuestos inorgánicos de arsénico
- compuestos orgánicos de arsénico
- gas arsina y arsinas sustituidas.
Ocurrencia y usos
El arsénico se encuentra ampliamente en la naturaleza y más abundantemente en los minerales de sulfuro. La arsenopirita (FeAsS) es la más abundante.
Arsénico elemental
El arsénico elemental se utiliza en aleaciones para aumentar su dureza y resistencia al calor (p. ej., aleaciones con plomo en la fabricación de perdigones y rejillas de baterías). También se utiliza en la fabricación de ciertos tipos de vidrio, como componente de dispositivos eléctricos y como agente dopante en productos de estado sólido de germanio y silicio.
Compuestos inorgánicos trivalentes
Tricloruro de arsénico (AsCl3) se utiliza en la industria cerámica y en la fabricación de arsenicales que contienen cloro. Trióxido de arsénico (Como2O3), o arsénico blanco, es útil en la purificación de gas de síntesis y como materia prima para todos los compuestos de arsénico. También es un conservante para pieles y madera, un mordiente textil, un reactivo en la flotación de minerales y un agente decolorante y refinador en la fabricación de vidrio. Arsenito de calcio (Ca(Como2H2O4)) y acetoarsenito cúprico (usualmente considerado Cu(COOCH3)2 3Cu(AsO2)2) son insecticidas. El acetoarsenito cúprico también se usa para pintar barcos y submarinos. Arsenito de sodio (NaAsO2) se emplea como herbicida, inhibidor de la corrosión y como agente secante en la industria textil. trisulfuro de arsénico es un componente del vidrio transmisor de infrarrojos y un agente de depilación en la industria del curtido. También se utiliza en la fabricación de pirotecnia y semiconductores.
Compuestos inorgánicos pentavalentes
Ácido arsénico (H3ComoO4·½H2O) se encuentra en la fabricación de arsenatos, procesos de fabricación de vidrio y de tratamiento de la madera. Pentóxido de arsénico (Como2O5), un herbicida y un conservante de la madera, también se utiliza en la fabricación de vidrio coloreado.
Arseniato de calcio (California3(AsO4)2) se utiliza como insecticida.
Compuestos orgánicos de arsénico
Ácido cacodílico ((CH3)2AsOOH) se utiliza como herbicida y defoliante. Ácido arsanílico (NH2C6H4ComoO(OH)2) encuentra uso como cebo para saltamontes y como aditivo en alimentos para animales. Los compuestos orgánicos de arsénico en organismos marinos se presentan en concentraciones correspondientes a una concentración de arsénico en el rango de 1 a 100 mg/kg en organismos marinos como camarones y peces. Este arsénico se compone principalmente de arsenobetaína y arsenocolina, compuestos orgánicos de arsénico de baja toxicidad.
El gas arsina y las arsinas sustituidas. El gas arsina se utiliza en síntesis orgánicas y en el procesamiento de componentes electrónicos de estado sólido. El gas arsina también puede generarse inadvertidamente en procesos industriales cuando se forma hidrógeno naciente y hay arsénico presente.
Las arsinas sustituidas son compuestos arsenicales orgánicos trivalentes que, dependiendo del número de grupos alquilo o fenilo que tengan unidos al núcleo de arsénico, se conocen como arsinas mono-, di- o tri-sustituidas. dicloroetilarsina (C2H5AsCl2), o etildicloroarsina, es un líquido incoloro de olor irritante. Este compuesto, como el siguiente, fue desarrollado como un potencial agente de guerra química.
Dicloro(2-clorovinil-)arsina (ClCH:CHAsCl2), o clorovinildicloroarsina (lewisita), es un líquido verde oliva con olor a germanio. Fue desarrollado como un potencial agente de guerra, pero nunca se usó. El agente dimercaprol o antilewisita británica (BAL) se desarrolló como antídoto.
dimetil-arsina (CH3)2ceniza, o hidruro de cacodilo y trimetilarsina (CH3)3como), o trimetilarsénico, Ambos son líquidos incoloros. Estos dos compuestos se pueden producir después de la transformación metabólica de compuestos de arsénico por bacterias y hongos.
Peligros
Compuestos inorgánicos de arsénico
Aspectos generales de la toxicidad. Aunque es posible que cantidades muy pequeñas de ciertos compuestos de arsénico puedan tener efectos beneficiosos, como lo indican algunos estudios en animales, los compuestos de arsénico, particularmente los inorgánicos, se consideran venenos muy potentes. La toxicidad aguda varía ampliamente entre los compuestos, dependiendo de su estado de valencia y solubilidad en medios biológicos. Los compuestos trivalentes solubles son los más tóxicos. La absorción de compuestos inorgánicos de arsénico del tracto gastrointestinal es casi completa, pero la absorción puede retrasarse para formas menos solubles como el trióxido de arsénico en forma de partículas. La absorción después de la inhalación también es casi completa, ya que incluso el material menos soluble depositado en la mucosa respiratoria se transferirá al tracto gastrointestinal y posteriormente se absorberá.
En la industria puede ocurrir exposición ocupacional a compuestos inorgánicos de arsénico por inhalación, ingestión o contacto con la piel con absorción posterior. Pueden ocurrir efectos agudos en el punto de entrada si la exposición es excesiva. La dermatitis puede ocurrir como un síntoma agudo, pero es más a menudo el resultado de la toxicidad de la exposición a largo plazo, a veces posterior a la sensibilización (ver la sección “Exposición a largo plazo (envenenamiento crónico)”).
Envenenamiento agudo
La exposición a altas dosis de compuestos inorgánicos de arsénico por una combinación de inhalación e ingestión puede ocurrir como resultado de accidentes en industrias donde se manejan grandes cantidades de arsénico (p. ej., trióxido de arsénico). Dependiendo de la dosis, pueden desarrollarse varios síntomas, y cuando las dosis son excesivas, pueden ocurrir casos fatales. Pueden aparecer síntomas de conjuntivitis, bronquitis y disnea, seguidos de molestias gastrointestinales con vómitos y, posteriormente, afectación cardíaca con shock irreversible, en el transcurso de horas. Se informó que el arsénico en sangre estaba por encima de 3 mg/l en un caso con desenlace fatal.
Con la exposición a dosis subletales de compuestos de arsénico irritantes en el aire (p. ej., trióxido de arsénico), puede haber síntomas relacionados con daño agudo a las membranas mucosas del sistema respiratorio y síntomas agudos de la piel expuesta. En tales casos, se producen irritaciones graves de las mucosas nasales, laringe y bronquios, así como conjuntivitis y dermatitis. La perforación del tabique nasal se puede observar en algunas personas solo después de unas pocas semanas después de la exposición. Se cree que se desarrolla cierta tolerancia contra el envenenamiento agudo con la exposición repetida. Este fenómeno, sin embargo, no está bien documentado en la literatura científica.
Los efectos por ingestión accidental de arsenicales inorgánicos, principalmente trióxido de arsénico, han sido descritos en la literatura. Sin embargo, tales incidentes son raros en la industria actual. Los casos de envenenamiento se caracterizan por daño gastrointestinal profundo, que resulta en vómitos y diarrea intensos, que pueden provocar shock y oliguria y albuminuria subsiguientes. Otros síntomas agudos son edema facial, calambres musculares y anomalías cardíacas. Los síntomas pueden ocurrir unos minutos después de la exposición al veneno en solución, pero pueden demorarse varias horas si el compuesto de arsénico está en forma sólida o si se toma con una comida. Cuando se ingiere como partículas, la toxicidad también depende de la solubilidad y el tamaño de las partículas del compuesto ingerido. Se ha informado que la dosis fatal de trióxido de arsénico ingerido oscila entre 70 y 180 mg. La muerte puede ocurrir dentro de las 24 horas, pero el curso habitual es de 3 a 7 días. La intoxicación aguda con compuestos de arsénico suele ir acompañada de anemia y leucopenia, especialmente granulocitopenia. En los supervivientes, estos efectos suelen ser reversibles en 2 a 3 semanas. El agrandamiento reversible del hígado también se observa en el envenenamiento agudo, pero las pruebas de función hepática y las enzimas hepáticas suelen ser normales.
En las personas que sobreviven a una intoxicación aguda, las alteraciones nerviosas periféricas se desarrollan con frecuencia unas pocas semanas después de la ingestión.
Exposición a largo plazo (envenenamiento crónico)
Aspectos generales. El envenenamiento crónico por arsénico puede ocurrir en trabajadores expuestos durante mucho tiempo a concentraciones excesivas de compuestos de arsénico en el aire. Los efectos locales en las membranas mucosas de las vías respiratorias y la piel son características destacadas. También se puede producir afectación del sistema nervioso y circulatorio y del hígado, así como cáncer de las vías respiratorias.
Con la exposición a largo plazo al arsénico a través de la ingestión de alimentos, agua potable o medicamentos, los síntomas son en parte diferentes de los que se presentan después de la exposición por inhalación. Los síntomas abdominales vagos (diarrea o estreñimiento, enrojecimiento de la piel, pigmentación e hiperqueratosis) dominan el cuadro clínico. Además, puede haber compromiso vascular, que en un área reportada dio lugar a gangrena periférica.
La anemia y la leucocitopenia a menudo ocurren en el envenenamiento crónico por arsénico. La afectación hepática se ha visto con más frecuencia en personas expuestas durante mucho tiempo por ingestión oral que en aquellas expuestas por inhalación, particularmente en trabajadores de viñedos que se considera que han estado expuestos principalmente a través del consumo de vino contaminado. El cáncer de piel se presenta con excesiva frecuencia en este tipo de intoxicaciones.
Trastornos vasculares. La exposición oral a largo plazo al arsénico inorgánico a través del agua potable puede dar lugar a trastornos vasculares periféricos con el fenómeno de Raynaud. En un área de Taiwán, China, se ha producido gangrena periférica (la llamada enfermedad de Blackfoot). Estas manifestaciones graves de afectación vascular periférica no se han observado en personas expuestas ocupacionalmente, pero se han encontrado ligeros cambios con el fenómeno de Raynaud y una mayor prevalencia de presión arterial periférica baja al enfriarse en trabajadores expuestos durante mucho tiempo a arsénico inorgánico en el aire (dosis de arsénico absorbido se dan a continuación.
Trastornos dermatológicos. Las lesiones cutáneas por arsénico difieren un poco, según el tipo de exposición. Sí se presentan síntomas eczematoides de diversos grados de severidad. En la exposición ocupacional al arsénico principalmente transportado por el aire, pueden producirse lesiones en la piel por irritación local. Pueden presentarse dos tipos de trastornos dermatológicos:
- un tipo eczematoso con eritema (enrojecimiento), hinchazón y pápulas o vesículas
- un tipo folicular con eritema e inflamación folicular o pústulas foliculares.
La dermatitis se localiza principalmente en las áreas más expuestas, como la cara, la nuca, los antebrazos, las muñecas y las manos. Sin embargo, también puede ocurrir en el escroto, las superficies internas de los muslos, la parte superior del pecho y la espalda, la parte inferior de las piernas y alrededor de los tobillos. La hiperpigmentación y las queratosis no son características destacadas de este tipo de lesiones arsenicales. Las pruebas de parche han demostrado que la dermatitis se debe al arsénico, no a las impurezas presentes en el trióxido de arsénico crudo. Las lesiones dérmicas crónicas pueden seguir a este tipo de reacción inicial, según la concentración y la duración de la exposición. Estas lesiones crónicas pueden ocurrir después de muchos años de exposición ocupacional o ambiental. Hiperqueratosis, verrugas y melanosis de la piel son los signos conspicuos.
La melanosis se observa con mayor frecuencia en los párpados superior e inferior, alrededor de las sienes, en el cuello, en las areolas de los pezones y en los pliegues de las axilas. En casos severos se observa arsenomelanosis en abdomen, tórax, espalda y escroto, junto con hiperqueratosis y verrugas. En el envenenamiento crónico por arsénico, también ocurre despigmentación (es decir, leucoderma), especialmente en las áreas pigmentadas, comúnmente llamada pigmentación de “gota de lluvia”. Estas lesiones cutáneas crónicas, particularmente las hiperqueratosis, pueden convertirse en lesiones precancerosas y cancerosas. Una estría transversal de las uñas (llamadas líneas de Mees) también ocurre en el envenenamiento crónico con arsénico. Cabe señalar que las lesiones cutáneas crónicas pueden desarrollarse mucho después del cese de la exposición, cuando las concentraciones de arsénico en la piel han vuelto a la normalidad.
Las lesiones de la membrana mucosa en la exposición crónica al arsénico se informan más clásicamente como perforación del tabique nasal después de la exposición por inhalación. Esta lesión es el resultado de la irritación de las membranas mucosas de la nariz. Tal irritación también se extiende a la laringe, la tráquea y los bronquios. Tanto en la exposición por inhalación como en el envenenamiento causado por la ingestión repetida, la dermatitis de la cara y los párpados a veces se extiende a la queratoconjuntivitis.
Neuropatía periférica. Los trastornos nerviosos periféricos se encuentran con frecuencia en los sobrevivientes de envenenamiento agudo. Por lo general, comienzan unas pocas semanas después del envenenamiento agudo y la recuperación es lenta. La neuropatía se caracteriza tanto por disfunción motora como por parestesia, pero en casos menos graves puede ocurrir sólo neuropatía sensorial unilateral. A menudo, las extremidades inferiores se ven más afectadas que las superiores. En sujetos que se recuperan de envenenamiento por arsénico, pueden desarrollarse líneas de Mees en las uñas. El examen histológico ha revelado degeneración walleriana, especialmente en los axones más largos. La neuropatía periférica también puede ocurrir en la exposición al arsénico industrial, en la mayoría de los casos en una forma subclínica que solo puede detectarse mediante métodos neurofisiológicos. En un grupo de trabajadores de una fundición con una exposición a largo plazo correspondiente a una absorción total acumulada media de aproximadamente 5 g (absorción máxima de 20 g), hubo una correlación negativa entre la absorción acumulada de arsénico y la velocidad de conducción nerviosa. También hubo algunas manifestaciones clínicas leves de compromiso vascular periférico en estos trabajadores (ver arriba). En niños expuestos al arsénico, se ha informado pérdida de audición.
Efectos cancerígenos. Los compuestos inorgánicos de arsénico están clasificados por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) como cancerígenos para los pulmones y la piel. También hay alguna evidencia que sugiere que las personas expuestas a compuestos inorgánicos de arsénico sufren una mayor incidencia de angiosarcoma de hígado y posiblemente de cáncer de estómago. El cáncer de las vías respiratorias se ha informado con demasiada frecuencia entre los trabajadores dedicados a la producción de insecticidas que contienen arseniato de plomo y arseniato de calcio, en viticultores que rocían insecticidas que contienen compuestos inorgánicos de cobre y arsénico, y en trabajadores de fundiciones expuestos a compuestos inorgánicos de arsénico y arsénico. una serie de otros metales. El tiempo de latencia entre el inicio de la exposición y la aparición del cáncer es largo, normalmente entre 15 y 30 años. Se ha demostrado una acción sinérgica del tabaquismo para el cáncer de pulmón.
La exposición a largo plazo al arsénico inorgánico a través del agua potable se ha asociado con una mayor incidencia de cáncer de piel en Taiwán y Chile. Se ha demostrado que este aumento está relacionado con la concentración en el agua potable.
efectos teratogénicos. Altas dosis de compuestos de arsénico inorgánico trivalente pueden causar malformaciones en hámsteres cuando se inyectan por vía intravenosa. Con respecto a los seres humanos, no hay pruebas firmes de que los compuestos de arsénico causen malformaciones en condiciones industriales. Algunas evidencias, sin embargo, sugieren tal efecto en trabajadores en un ambiente de fundición que estuvieron expuestos simultáneamente también a una serie de otros metales así como a otros compuestos.
Compuestos orgánicos de arsénico
Los arsenicales orgánicos usados como pesticidas o como drogas también pueden causar toxicidad, aunque tales efectos adversos no están completamente documentados en humanos.
Se han informado efectos tóxicos en el sistema nervioso en animales de experimentación después de la alimentación con altas dosis de ácido arsanílico, que se usa comúnmente como aditivo alimentario en aves y cerdos.
Los compuestos orgánicos de arsénico que se encuentran en los alimentos de origen marino, como el camarón, el cangrejo y el pescado, están formados por arsinocolina y arsinobetaína. Es bien sabido que las cantidades de arsénico orgánico que están presentes en pescados y mariscos pueden consumirse sin efectos nocivos. Estos compuestos se excretan rápidamente, principalmente a través de la orina.
Arsina gaseosa y las arsinas sustituidas. Se han registrado muchos casos de envenenamiento agudo con arsina y hay una alta tasa de mortalidad. La arsina es uno de los agentes hemolíticos más potentes que se encuentran en la industria. Su actividad hemolítica se debe a su capacidad para provocar una caída en el contenido de glutatión reducido en eritrocitos.
Los signos y síntomas del envenenamiento por arsina incluyen hemólisis, que se desarrolla después de un período de latencia que depende de la intensidad de la exposición. La inhalación de 250 ppm de gas arsina es instantáneamente letal. La exposición a 25 a 50 ppm durante 30 minutos es letal y 10 ppm pueden ser letales después de exposiciones más prolongadas. Los signos y síntomas de intoxicación son los característicos de una hemólisis aguda y masiva. Inicialmente hay una hemoglobinuria indolora, trastornos gastrointestinales como náuseas y posiblemente vómitos. También puede haber calambres abdominales y sensibilidad. Posteriormente se produce ictericia acompañada de anuria y oliguria. Puede haber evidencia de depresión de la médula ósea. Después de una exposición aguda y severa, se puede desarrollar una neuropatía periférica y aún puede estar presente varios meses después del envenenamiento. Se sabe poco acerca de la exposición repetida o crónica a la arsina, pero dado que el gas de arsina se metaboliza a arsénico inorgánico en el cuerpo, se puede suponer que existe un riesgo de síntomas similares a los de la exposición a largo plazo a compuestos de arsénico inorgánico.
El diagnóstico diferencial debe tener en cuenta las anemias hemolíticas agudas que pueden ser causadas por otros agentes químicos como la estibina o fármacos, y las anemias inmunohemolíticas secundarias.
Las arsinas sustituidas no dan lugar a la hemólisis como efecto principal, pero actúan como potentes irritantes locales y pulmonares y venenos sistémicos. El efecto local sobre la piel da lugar a ampollas bien delimitadas en el caso de la dicloro(2-clorovinil-)arsina (lewisita). El vapor induce una tos espasmódica marcada con esputo maloliente o sanguinolento, que progresa a edema pulmonar agudo. El dimercaprol (BAL) es un antídoto eficaz si se administra en las primeras etapas de la intoxicación.
Medidas de Seguridad y Salud
El tipo más común de exposición ocupacional al arsénico es a los compuestos inorgánicos de arsénico, y estas medidas de seguridad y salud están principalmente relacionadas con dichas exposiciones. Cuando existe el riesgo de exposición al gas arsina, se debe prestar especial atención a las fugas accidentales, ya que las exposiciones máximas durante intervalos cortos pueden ser motivo de especial preocupación.
El mejor medio de prevención es mantener la exposición muy por debajo de los límites de exposición aceptados. Por lo tanto, es importante un programa de medición de las concentraciones de arsénico en el aire. Además de la exposición por inhalación, debe vigilarse la exposición oral a través de ropa, manos, tabaco, etc. contaminados, y el control biológico del arsénico inorgánico en la orina puede ser útil para evaluar las dosis absorbidas. Los trabajadores deberían estar provistos de ropa protectora adecuada, botas protectoras y, cuando exista el riesgo de que se exceda el límite de exposición al arsénico en el aire, equipo de protección respiratoria. Los casilleros deben estar provistos de compartimentos separados para la ropa de trabajo y personal, y deben estar disponibles instalaciones sanitarias adyacentes de alto nivel. No se debe permitir fumar, comer ni beber en el lugar de trabajo. Se deben realizar exámenes médicos previos al empleo. No se recomienda emplear personas con diabetes preexistente, enfermedades cardiovasculares, anemia, enfermedades alérgicas u otras enfermedades de la piel, lesiones neurológicas, hepáticas o renales, en trabajos de arsénico. Se deben realizar exámenes médicos periódicos de todos los empleados expuestos al arsénico, con especial atención a los posibles síntomas relacionados con el arsénico.
La determinación del nivel de arsénico inorgánico y sus metabolitos en la orina permite estimar la dosis total de arsénico inorgánico absorbida por varias vías de exposición. Solo cuando el arsénico inorgánico y sus metabolitos pueden medirse específicamente, este método es útil. El arsénico total en la orina a menudo puede dar información errónea sobre la exposición industrial, ya que incluso una sola comida de pescado u otros organismos marinos (que contienen cantidades considerables de compuestos orgánicos no tóxicos de arsénico) puede causar concentraciones muy elevadas de arsénico en la orina durante varios días.
Tratamiento
Envenenamiento por gas arsina. Cuando hay razones para creer que ha habido una exposición considerable al gas arsina, o al observar los primeros síntomas (p. ej., hemoglobinuria y dolor abdominal), se requiere la remoción inmediata del individuo del ambiente contaminado y atención médica inmediata. El tratamiento recomendado, si hay evidencia de deterioro de la función renal, consiste en transfusión de sangre de reemplazo total asociada con diálisis artificial prolongada. La diuresis forzada ha resultado útil en algunos casos, mientras que, en opinión de la mayoría de los autores, el tratamiento con BAL u otros agentes quelantes parece tener un efecto limitado.
La exposición a las arsinas sustituidas debe tratarse de la misma manera que el envenenamiento por arsénico inorgánico (ver más abajo).
Envenenamiento por arsénico inorgánico. Si ha habido exposición a dosis que se puede estimar que dan lugar a una intoxicación aguda, o si se presentan síntomas graves del sistema respiratorio, la piel o el tracto gastrointestinal en el curso de exposiciones a largo plazo, el trabajador debe retirarse inmediatamente de exposición y tratado con un agente complejante.
El agente clásico que se ha usado más ampliamente en tales situaciones es el 2,3-dimercapto-1-propanol o anti-lewisita británica (BAL, dimercaprol). La pronta administración en tales casos es vital: para obtener el máximo beneficio, dicho tratamiento debe administrarse dentro de las 4 horas posteriores a la intoxicación. Otros productos farmacéuticos que pueden usarse son 2,3-dimercaptopropanosulfonato de sodio (DMPS o unitiol) o ácido meso-2,3-dimercaptosuccínico (DMSA). Es menos probable que estos medicamentos produzcan efectos secundarios y se cree que son más efectivos que el BAL. Se ha informado que la administración intravenosa de N-acetilcisteína en un caso es valiosa; además, es obligatorio el tratamiento general, como la prevención de una mayor absorción mediante la eliminación de la exposición y la minimización de la absorción del tracto gastrointestinal mediante lavado gástrico y la administración por sonda gástrica de agentes quelantes o carbón. Si es factible, se puede utilizar una terapia de apoyo general, como el mantenimiento de la respiración y la circulación, el mantenimiento del equilibrio hídrico y electrolítico y el control de los efectos sobre el sistema nervioso, así como la eliminación del veneno absorbido mediante hemodiálisis y exanguinotransfusión.
Las lesiones cutáneas agudas, como la dermatitis de contacto, y las manifestaciones leves de afectación vascular periférica, como el síndrome de Raynaud, por lo general no requieren otro tratamiento que la eliminación de la exposición.