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Intoxicación por monóxido de carbono

La intoxicación por monóxido de carbono suele producirse por la inhalación de monóxido de carbono (CO) en niveles excesivos. [ 3 ] Los síntomas a menudo se describen como " simi...

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La intoxicación por monóxido de carbono suele producirse por la inhalación de monóxido de carbono (CO) en niveles excesivos. [ 3 ] Los síntomas a menudo se describen como " similares a los de la gripe " y comúnmente incluyen dolor de cabeza , mareos , debilidad, vómitos, dolor de pecho y confusión . [ 1 ] Las exposiciones elevadas pueden provocar pérdida de conciencia , arritmias , convulsiones o la muerte. [ 1 ] [ 2 ] La "piel roja cereza" descrita clásicamente rara vez ocurre. [ 2 ] Las complicaciones a largo plazo pueden incluir fatiga crónica, problemas de memoria y problemas de movimiento. [ 5 ] Según el Valor Límite Umbral – Promedio Ponderado en el Tiempo, los humanos toleran 25 mL de CO/m 3 durante 8 horas/día durante una semana laboral de 40 horas. [ 6 ]

El CO es un gas incoloro e inodoro que inicialmente no es irritante. [ 5 ] Se produce durante la combustión incompleta de materia orgánica . [ 5 ] Esto puede ocurrir en equipos de cocina, vehículos motorizados o calentadores que utilizan combustibles a base de carbono . [ 1 ] El monóxido de carbono causa principalmente efectos adversos al combinarse con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina (símbolo COHb o HbCO), lo que impide que la sangre transporte oxígeno y expulse dióxido de carbono como carbaminohemoglobina . [ 5 ] Además, muchas otras hemoproteínas como la mioglobina , el citocromo P450 y la citocromo oxidasa mitocondrial se ven afectadas, junto con otros objetivos celulares metálicos y no metálicos. [ 2 ] [ 7 ]

El diagnóstico se basa generalmente en un nivel de HbCO superior al 3 % en no fumadores y superior al 10 % en fumadores. [ 2 ] El umbral biológico de tolerancia a la carboxihemoglobina se acepta generalmente en un 15 % de COHb, lo que significa que la toxicidad se observa de forma constante en niveles superiores a esta concentración. [ 8 ] La FDA ha establecido previamente un umbral del 14 % de COHb en ciertos ensayos clínicos que evalúan el potencial terapéutico del monóxido de carbono. [ 9 ] En general, un 30 % de COHb se considera intoxicación grave por monóxido de carbono. [ 10 ] El nivel de carboxihemoglobina no mortal más alto notificado fue del 73 % de COHb. [ 10 ]

Los esfuerzos para prevenir el envenenamiento incluyen detectores de monóxido de carbono , ventilación adecuada de aparatos de gas , limpieza de chimeneas y mantenimiento de los sistemas de escape de los vehículos. [ 1 ] El tratamiento del envenenamiento generalmente consiste en administrar oxígeno al 100% junto con cuidados de apoyo . [ 2 ] [ 5 ] Este procedimiento se suele llevar a cabo hasta que los síntomas desaparecen y el nivel de HbCO es inferior al 3%/10%. [ 2 ]

La intoxicación por monóxido de carbono es relativamente común y provoca más de 20 000 visitas anuales a urgencias en Estados Unidos. [ 1 ] [ 11 ] Es el tipo de intoxicación mortal más común en muchos países. [ 12 ] En Estados Unidos, los casos no relacionados con incendios provocan más de 400 muertes al año. [ 1 ] Las intoxicaciones ocurren con mayor frecuencia en invierno, particularmente por el uso de generadores portátiles durante los cortes de energía . [ 2 ] [ 13 ] Los efectos tóxicos del CO se conocen desde la antigüedad . [ 14 ] [ 10 ] El descubrimiento de que la hemoglobina se ve afectada por el CO surgió con una investigación de James Watt y Thomas Beddoes sobre el potencial terapéutico del hidrocarbonato en 1793, y posteriormente fue confirmado por Claude Bernard entre 1846 y 1857. [ 10 ]

Fondo

El monóxido de carbono no es tóxico para todas las formas de vida, y su toxicidad es un ejemplo clásico de hormesis dependiente de la dosis . Pequeñas cantidades de monóxido de carbono se producen naturalmente a través de numerosas reacciones enzimáticas y no enzimáticas en diversos reinos filogenéticos, donde puede funcionar como un importante neurotransmisor (subcategorizado como gasotransmisor ) y un potencial agente terapéutico. [ 15 ] En el caso de los procariotas , algunas bacterias producen, consumen y responden al monóxido de carbono, mientras que otros microbios son susceptibles a su toxicidad. [ 7 ] Actualmente, no se conocen efectos adversos en las plantas fotosintéticas. [ 16 ]

Generalmente se considera que los efectos nocivos del monóxido de carbono se deben a su fuerte unión con el grupo hemo prostético de las hemoproteínas , lo que interfiere con las funciones celulares. Por ejemplo, el monóxido de carbono se une a la hemoglobina para formar carboxihemoglobina , la cual afecta el intercambio de gases y la respiración celular . La inhalación de concentraciones excesivas de este gas puede provocar hipoxia , daños en el sistema nervioso e incluso la muerte .

Como lo demostró Esther Killick , [ 10 ] diferentes especies y diferentes personas de diversos grupos demográficos pueden tener diferentes niveles de tolerancia al monóxido de carbono. [ 17 ] El nivel de tolerancia al monóxido de carbono de cualquier persona se ve alterado por varios factores, incluyendo la genética (mutaciones de la hemoglobina), el comportamiento como el nivel de actividad, la tasa de ventilación , una enfermedad cerebral o cardiovascular preexistente , el gasto cardíaco , la anemia , la enfermedad de células falciformes y otros trastornos hematológicos, la geografía y la presión barométrica , y la tasa metabólica . [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 10 ]

Fisiología

El monóxido de carbono se produce de forma natural mediante numerosas reacciones enzimáticas y no enzimáticas fisiológicamente relevantes [ 7 ], cuyo mejor ejemplo es la hemooxigenasa, que cataliza la biotransformación del hemo (una protoporfirina de hierro ) en biliverdina y, finalmente, en bilirrubina . [ 21 ] Aparte de la señalización fisiológica , la mayor parte del monóxido de carbono se almacena como carboxihemoglobina en niveles no tóxicos inferiores al 3 % de HbCO. [ 22 ]

Terapéutica

Pequeñas cantidades de CO son beneficiosas y existen enzimas que lo producen en momentos de estrés oxidativo. [ 21 ] Se están desarrollando diversos fármacos para introducir pequeñas cantidades de CO; estos fármacos se denominan comúnmente moléculas liberadoras de monóxido de carbono . [ 15 ] [ 23 ] Históricamente, el potencial terapéutico de los aires artificiales , en particular el monóxido de carbono como hidrocarbonato , fue investigado por Thomas Beddoes , James Watt , Tiberius Cavallo , James Lind , Humphry Davy y otros en numerosos laboratorios, como el Pneumatic Institution . [ 10 ]

Signos y síntomas

En promedio, las exposiciones a 100 ppm o más son peligrosas para la salud humana. [ 24 ] La OMS recomienda niveles máximos de exposición a CO en interiores durante 24 horas de 4 mg/m³ ( 3,5 ppm a 20  °C). [ 25 ] La exposición aguda no debe exceder los 10 mg/m³ ( 8,7 ppm a 20  °C) en 8 horas, los 35 mg/m³ ( 31 ppm a 20  °C) en una hora y los 100 mg/m³ ( 87 ppm a 20  °C) en 15 minutos. [ 26 ]

Intoxicación aguda

Síntomas de toxicidad por CO

Las principales manifestaciones de la intoxicación por monóxido de carbono se desarrollan en los sistemas orgánicos más dependientes del uso de oxígeno, el sistema nervioso central y el corazón . [ 29 ] Los síntomas iniciales de la intoxicación aguda por monóxido de carbono incluyen dolor de cabeza , náuseas , malestar general y fatiga . [ 30 ] Estos síntomas a menudo se confunden con un virus como la gripe u otras enfermedades como intoxicación alimentaria o gastroenteritis . [ 22 ] El dolor de cabeza es el síntoma más común de la intoxicación aguda por monóxido de carbono; a menudo se describe como sordo, frontal y continuo. [ 31 ] El aumento de la exposición produce anomalías cardíacas que incluyen frecuencia cardíaca rápida , presión arterial baja y arritmia cardíaca ; [ 32 ] [ 33 ] los síntomas del sistema nervioso central incluyen delirio , alucinaciones , mareo , marcha inestable , confusión , convulsiones , depresión del sistema nervioso central , inconsciencia , paro respiratorio y muerte . [ 34 ] [ 35 ] Los síntomas menos comunes de intoxicación aguda por monóxido de carbono incluyen isquemia miocárdica , fibrilación auricular , neumonía , edema pulmonar , hiperglucemia , acidosis láctica , necrosis muscular , insuficiencia renal aguda , lesiones cutáneas y problemas visuales y auditivos. [ 32 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] La exposición al monóxido de carbono puede provocar una esperanza de vida significativamente más corta debido al daño cardíaco. [ 39 ]

Una de las principales preocupaciones tras una intoxicación aguda por monóxido de carbono son las graves manifestaciones neurológicas tardías que pueden presentarse. Los problemas pueden incluir dificultad con las funciones intelectuales superiores, pérdida de memoria a corto plazo , demencia , amnesia , psicosis , irritabilidad, marcha extraña , trastornos del habla, síndromes similares a la enfermedad de Parkinson , ceguera cortical y estado de ánimo deprimido . [ 22 ] [ 40 ] La depresión puede presentarse en personas que no tenían antecedentes de depresión. [ 41 ] Estas secuelas neurológicas tardías pueden ocurrir hasta en el 50% de las personas intoxicadas después de 2 a 40 días. [ 22 ] Es difícil predecir quién desarrollará secuelas tardías; sin embargo, la edad avanzada, la pérdida de conciencia durante la intoxicación y las anomalías neurológicas iniciales pueden aumentar la probabilidad de desarrollar síntomas tardíos. [ 42 ]

Intoxicación crónica

La exposición crónica a niveles relativamente bajos de monóxido de carbono puede causar dolores de cabeza persistentes, mareos, depresión, confusión, pérdida de memoria, náuseas, trastornos auditivos y vómitos. [ 43 ] [ 44 ] Se desconoce si la exposición crónica a niveles bajos puede causar daño neurológico permanente. [ 22 ] Por lo general, al cesar la exposición al monóxido de carbono, los síntomas suelen resolverse por sí solos, a menos que haya habido un episodio de intoxicación aguda grave. [ 43 ] Sin embargo, un caso observó pérdida de memoria permanente y problemas de aprendizaje después de una exposición de tres años a niveles relativamente bajos de monóxido de carbono provenientes de un horno defectuoso. [ 45 ]

La exposición crónica puede empeorar los síntomas cardiovasculares en algunas personas. [ 43 ] La exposición crónica al monóxido de carbono podría aumentar el riesgo de desarrollar aterosclerosis . [ 46 ] [ 47 ] Las exposiciones prolongadas al monóxido de carbono representan el mayor riesgo para las personas con cardiopatía coronaria y para las mujeres embarazadas. [ 48 ]

En animales de experimentación, el monóxido de carbono parece empeorar la pérdida auditiva inducida por ruido en condiciones de exposición al ruido que, de otro modo, tendrían efectos limitados sobre la audición. [ 49 ] En humanos, se ha informado de pérdida auditiva tras intoxicación por monóxido de carbono. [ 44 ] A diferencia de los hallazgos en estudios con animales, la exposición al ruido no fue un factor necesario para que se produjeran los problemas auditivos.

Envenenamiento mortal

Un signo clásico de intoxicación por monóxido de carbono se observa con mayor frecuencia en los muertos que en los vivos: se ha descrito a las personas con mejillas rojas y aspecto saludable. Sin embargo, dado que esta apariencia "rojo cereza" es más común en los muertos, no se considera un signo diagnóstico útil en la medicina clínica. En los exámenes de autopsia, la apariencia de intoxicación por monóxido de carbono es notable porque las personas muertas no embalsamadas normalmente son azuladas y pálidas, mientras que las personas muertas intoxicadas por monóxido de carbono pueden presentar una coloración inusualmente viva. [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] El efecto colorante del monóxido de carbono en tales circunstancias post mortem es, por lo tanto, análogo a su uso como colorante rojo en la industria comercial de procesamiento de carne .

Epidemiología

Se desconoce el número real de casos de intoxicación por monóxido de carbono, ya que muchas exposiciones no letales pasan desapercibidas. [ 30 ] [ 53 ] Según los datos disponibles, la intoxicación por monóxido de carbono es la causa más común de lesiones y muertes por intoxicación en todo el mundo. [ 54 ] La intoxicación suele ser más frecuente durante los meses de invierno. [ 29 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] Esto se debe al mayor uso doméstico de hornos de gas, calentadores de gas o queroseno y estufas de cocina durante los meses de invierno, que, si están defectuosos o se utilizan sin la ventilación adecuada, pueden producir monóxido de carbono en exceso. [ 29 ] [ 58 ] La detección de monóxido de carbono y la intoxicación también aumentan durante los cortes de energía, cuando los aparatos eléctricos de calefacción y cocina dejan de funcionar y los residentes pueden recurrir temporalmente a calentadores, estufas y parrillas que queman combustible (algunos de los cuales son seguros solo para uso exterior, pero que, sin embargo, se queman erróneamente en interiores). [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]

Se estima que más de 40 000 personas al año buscan atención médica por intoxicación con monóxido de carbono en Estados Unidos. [ 62 ] El 95 % de las muertes por intoxicación con monóxido de carbono en Australia se deben a calentadores de gas. [ 63 ] [ 64 ] En muchos países industrializados, el monóxido de carbono es la causa de más del 50 % de las intoxicaciones mortales. [ 12 ] En Estados Unidos, aproximadamente 200 personas mueren cada año por intoxicación con monóxido de carbono asociada con equipos de calefacción domésticos que queman combustible. [ 65 ] La intoxicación con monóxido de carbono contribuye a las aproximadamente 5613 muertes por inhalación de humo que ocurren cada año en Estados Unidos. [ 66 ] Los CDC informan: «Cada año, más de 500 estadounidenses mueren por intoxicación accidental con monóxido de carbono, y más de 2000 se suicidan intoxicándose intencionalmente». [ 67 ] Durante el período de 10 años comprendido entre 1979 y 1988, se produjeron 56 133 muertes por intoxicación con monóxido de carbono en Estados Unidos, de las cuales 25 889 fueron suicidios, lo que deja 30 244 muertes no intencionadas. [ 66 ] Un informe de Nueva Zelanda mostró que 206 personas murieron por intoxicación con monóxido de carbono en los años 2001 y 2002. En total, la intoxicación con monóxido de carbono fue responsable del 43,9 % de las muertes por intoxicación en ese país. [ 68 ] En Corea del Sur , 1950 personas se intoxicaron con monóxido de carbono, con 254 muertes entre 2001 y 2003. [ 69 ] Un informe de Jerusalén mostró que 3,53 por cada 100 000 personas se intoxicaron anualmente entre 2001 y 2006. [ 70 ] En Hubei , China, se reportaron 218 muertes por intoxicación durante un período de 10 años, de las cuales el 16,5 % fueron por exposición a monóxido de carbono. [ 71 ]

Causas

El monóxido de carbono es un producto de la combustión de materia orgánica en condiciones de suministro restringido de oxígeno, lo que impide la oxidación completa a dióxido de carbono (CO₂ ) . Las fuentes de monóxido de carbono incluyen el humo del cigarrillo, incendios domésticos, hornos defectuosos , calentadores, estufas de leña , [ 77 ] gases de escape de vehículos de combustión interna , generadores eléctricos , equipos que funcionan con propano , como estufas portátiles, y herramientas que funcionan con gasolina, como sopladores de hojas , cortadoras de césped, hidrolavadoras, sierras para cortar concreto, allanadoras eléctricas y soldadoras. [ 22 ] [ 43 ] [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] La exposición suele ocurrir cuando se utiliza el equipo en edificios o espacios semicerrados. [ 22 ]

Viajar en la parte trasera de camionetas ha provocado intoxicaciones en niños. [ 83 ] Los automóviles con el motor en marcha y el tubo de escape bloqueado por la nieve han provocado intoxicaciones en los ocupantes. [ 84 ] Cualquier perforación entre el colector de escape y la cubierta puede provocar que los gases de escape lleguen a la cabina. Los generadores y los motores de propulsión en embarcaciones, especialmente en casas flotantes , han provocado exposiciones fatales al monóxido de carbono. [ 85 ] [ 86 ]

También puede producirse una intoxicación tras el uso de un equipo autónomo de respiración subacuática (SCUBA) debido a compresores de aire de buceo defectuosos . [ 87 ]

En las cuevas, el monóxido de carbono puede acumularse en cámaras cerradas debido a la presencia de materia orgánica en descomposición. [ 88 ] En las minas de carbón, puede producirse una combustión incompleta durante las explosiones, lo que da lugar a la producción de gas residual . Este gas contiene hasta un 3 % de CO y puede ser mortal con una sola inhalación. [ 76 ] Tras una explosión en una mina de carbón, las minas adyacentes interconectadas pueden volverse peligrosas debido a la fuga de gas residual de una mina a otra. Un incidente de este tipo ocurrió tras la explosión de Trimdon Grange , que causó la muerte de varios hombres en la mina Kelloe . [ 89 ]

Otra fuente de intoxicación es la exposición al disolvente orgánico diclorometano , también conocido como cloruro de metileno, presente en algunos decapantes de pintura , [ 90 ] ya que el metabolismo del diclorometano produce monóxido de carbono. [ 91 ] [ 92 ] [ 53 ] En noviembre de 2019, entró en vigor en Estados Unidos una prohibición de la EPA sobre el diclorometano en decapantes de pintura para uso doméstico. [ 93 ]

Prevención

Detector de monóxido de carbono conectado a una toma de corriente norteamericana.

Detectores

Un monitor de monóxido de carbono sujeto al uniforme de un paramédico.

La prevención sigue siendo un tema vital de salud pública , que requiere educación pública sobre el funcionamiento seguro de electrodomésticos, calentadores, chimeneas y motores de combustión interna, así como un mayor énfasis en la instalación de detectores de monóxido de carbono . [ 55 ] El monóxido de carbono es insípido, inodoro e incoloro, por lo que no se puede detectar mediante señales visuales ni olfativas. [ 94 ]

La Comisión de Seguridad de Productos para el Consumidor de los Estados Unidos ha declarado que "los detectores de monóxido de carbono son tan importantes para la seguridad del hogar como los detectores de humo", y recomienda que cada hogar tenga al menos un detector de monóxido de carbono, y preferiblemente uno en cada nivel del edificio. [ 65 ] Estos dispositivos, que son relativamente económicos [ 95 ] y están ampliamente disponibles, funcionan con baterías o con corriente alterna, con o sin batería de respaldo. [ 96 ] En los edificios, los detectores de monóxido de carbono generalmente se instalan cerca de los calentadores y otros equipos. Si se detecta un nivel relativamente alto de monóxido de carbono, el dispositivo activa una alarma, lo que da a las personas la oportunidad de evacuar y ventilar el edificio. [ 95 ] [ 97 ] A diferencia de los detectores de humo , [ 98 ] los detectores de monóxido de carbono no necesitan colocarse cerca del techo. [ 99 ]

El uso de detectores de monóxido de carbono se ha estandarizado en muchas áreas. En los EE. UU., la NFPA 720-2009, [ 100 ] las directrices para detectores de monóxido de carbono publicadas por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios , exige la colocación de detectores/alarmas de monóxido de carbono en cada nivel de la residencia, incluido el sótano, además de las áreas exteriores para dormir. En las casas nuevas, los detectores alimentados por CA deben tener respaldo de batería y estar interconectados para garantizar una alerta temprana de los ocupantes en todos los niveles. [ 100 ] La NFPA 720-2009 es la primera norma nacional de monóxido de carbono que aborda los dispositivos en edificios no residenciales. Estas directrices, que ahora se aplican a escuelas, centros de salud, residencias de ancianos y otros edificios no residenciales, incluyen tres puntos principales: [ 100 ]

1. Una fuente de alimentación secundaria (batería de respaldo) debe alimentar todos los aparatos de notificación de monóxido de carbono durante al menos 12 horas,
2. Los detectores deben estar en el techo de la misma habitación que los aparatos de combustión instalados permanentemente, y
3. Los detectores deben estar ubicados en cada nivel habitable y en cada zona de climatización del edificio.

Las compañías de gas suelen recomendar que se realice el mantenimiento de los aparatos de gas al menos una vez al año. [ 101 ]

La norma NFPA no necesariamente se aplica por ley. Desde abril de 2006, el estado de Massachusetts, en Estados Unidos, exige la presencia de detectores en todas las viviendas con posibles fuentes de CO, independientemente de la antigüedad del edificio y de si son propiedad de sus ocupantes o están alquiladas. [ 102 ] Esta medida es aplicada por inspectores municipales y se inspiró en la muerte de Nicole Garofalo, de 7 años, en 2005, debido a que la nieve bloqueó una salida de calefacción de su casa. [ 103 ] Otras jurisdicciones pueden no tener ningún requisito o solo exigir detectores para construcciones nuevas o en el momento de la venta.

Recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud

Los siguientes valores de referencia (valores en ppm redondeados) y períodos de exposición promedio ponderados en el tiempo se han determinado de tal manera que no se supere el nivel de carboxihemoglobina (COHb) del 2,5 %, incluso cuando un sujeto normal realiza ejercicio ligero o moderado:

  • 100  mg/m³ ( 87 ppm) durante 15 min
  • 60  mg/m³ ( 52 ppm) durante 30 min
  • 30  mg/m³ ( 26 ppm) durante 1 h
  • 10  mg/m³ ( 9 ppm) durante 8 h
  • 7  mg/m 3 (6 ppm) durante 24 h (para la calidad del aire interior , de modo que no se supere el 2 % de COHb para la exposición crónica) [ 26 ]

Diagnóstico

Monitor de saturación de carboxihemoglobina en la punta del dedo (SpCO%). Nota: Esto no es lo mismo que un oxímetro de pulso (SpO2%), aunque algunos modelos (como este) miden tanto la saturación de oxígeno como la de monóxido de carbono.
Monitor de CO en el aliento que muestra la concentración de monóxido de carbono de una muestra de aliento exhalado (en ppm) con su correspondiente concentración porcentual de carboxihemoglobina.
Monitor de prueba de aliento de CO
Cuando se trata de monóxido de carbono, el tiempo es crucial. En el torrente sanguíneo, el monóxido de carbono tiene una afinidad con la hemoglobina unas 200 veces mayor que la del oxígeno.

Dado que muchos síntomas de intoxicación por monóxido de carbono también se presentan en otros tipos de intoxicaciones e infecciones (como la gripe), el diagnóstico suele ser difícil. [ 53 ] [ 104 ] Un historial de posible exposición al monóxido de carbono, como la exposición a un incendio residencial, puede sugerir intoxicación, pero el diagnóstico se confirma midiendo los niveles de monóxido de carbono en la sangre. Esto se puede determinar midiendo la cantidad de carboxihemoglobina en comparación con la cantidad de hemoglobina en la sangre. [ 22 ]

La proporción de moléculas de carboxihemoglobina respecto a las de hemoglobina en una persona promedio puede ser de hasta el 5%, aunque los fumadores que consumen dos paquetes al día pueden alcanzar niveles de hasta el 9%. [ 105 ] En personas intoxicadas sintomáticas, suelen estar en el rango del 10 al 30%, mientras que las personas que fallecen pueden presentar niveles sanguíneos post mortem del 30 al 90%. [ 106 ] [ 107 ]

Dado que las personas pueden seguir experimentando síntomas significativos de intoxicación por CO mucho después de que su concentración de carboxihemoglobina en sangre haya vuelto a la normalidad, presentarse a un examen con un nivel normal de carboxihemoglobina (lo que puede ocurrir en etapas avanzadas de la intoxicación) no descarta la intoxicación. [ 108 ]

Medición

El monóxido de carbono puede cuantificarse en la sangre mediante métodos espectrofotométricos o técnicas cromatográficas para confirmar un diagnóstico de intoxicación en una persona o para colaborar en la investigación forense de un caso de exposición mortal.

Un CO-oxímetro puede utilizarse para determinar los niveles de carboxihemoglobina. [ 109 ] [ 110 ] Los CO-oxímetros de pulso estiman la carboxihemoglobina con un clip de dedo no invasivo similar a un oxímetro de pulso . [ 111 ] Estos dispositivos funcionan haciendo pasar varias longitudes de onda de luz a través de la yema del dedo y midiendo la absorción de luz de los diferentes tipos de hemoglobina en los capilares. [ 112 ] El uso de un oxímetro de pulso regular no es eficaz en el diagnóstico de intoxicación por monóxido de carbono [ 113 ] ya que estos dispositivos pueden no ser capaces de distinguir la carboxihemoglobina de la oxihemoglobina. [ 114 ] La monitorización de CO en el aliento ofrece una alternativa a la CO-oximetría de pulso. Se ha demostrado que los niveles de carboxihemoglobina tienen una fuerte correlación con la concentración de CO en el aliento. [ 115 ] [ 116 ] Sin embargo, muchos de estos dispositivos requieren que el usuario inhale profundamente y contenga la respiración para permitir que el CO en la sangre escape a los pulmones antes de que se pueda realizar la medición. Dado que esto no es posible en personas inconscientes, estos dispositivos podrían no ser apropiados para su uso en la detección de intoxicación por monóxido de carbono en situaciones de emergencia in situ.

Diagnóstico diferencial

Hay muchas afecciones que deben considerarse en el diagnóstico diferencial de la intoxicación por monóxido de carbono. [ 29 ] [ 35 ] Los primeros síntomas, especialmente en exposiciones a niveles bajos, suelen ser inespecíficos y fácilmente confundibles con otras enfermedades, típicamente síndromes virales similares a la gripe , depresión , síndrome de fatiga crónica , dolor torácico y migraña u otros dolores de cabeza. [ 117 ] El monóxido de carbono ha sido denominado un "gran imitador" debido a que la presentación de la intoxicación es diversa e inespecífica. [ 29 ] Otras afecciones incluidas en el diagnóstico diferencial incluyen el síndrome de dificultad respiratoria aguda , el mal de altura , la acidosis láctica , la cetoacidosis diabética , la meningitis , la metahemoglobinemia o la intoxicación por opioides o alcohol tóxico. [ 35 ]

Tratamiento

El tratamiento inicial para la intoxicación por monóxido de carbono consiste en retirar inmediatamente a la persona de la exposición sin poner en peligro a otras personas. Quienes estén inconscientes pueden requerir RCP en el lugar. [ 50 ] La administración de oxígeno mediante mascarilla sin reinhalación reduce la vida media del monóxido de carbono de 320 minutos, cuando se respira aire normal, a solo 80 minutos. [ 34 ] El oxígeno acelera la disociación del monóxido de carbono de la carboxihemoglobina , convirtiéndolo así de nuevo en hemoglobina . [ 17 ] [ 119 ] Debido a los posibles efectos graves en el bebé, las mujeres embarazadas reciben tratamiento con oxígeno durante períodos más prolongados que las personas no embarazadas. [ 120 ]

Oxígeno hiperbárico

Una mujer dentro de una cámara hiperbárica de oxígeno

El oxígeno hiperbárico también se utiliza en el tratamiento de la intoxicación por monóxido de carbono, ya que puede acelerar la disociación del CO de la carboxihemoglobina [ 17 ] y la citocromo oxidasa [ 121 ] en mayor medida que el oxígeno normal. El oxígeno hiperbárico a tres veces la presión atmosférica reduce la vida media del monóxido de carbono a 23 minutos, en comparación con 80 minutos para el oxígeno a presión atmosférica normal. [ 17 ] También puede mejorar el transporte de oxígeno a los tejidos por el plasma, evitando parcialmente la transferencia normal a través de la hemoglobina. [ 119 ] Sin embargo, es controvertido si el oxígeno hiperbárico realmente ofrece algún beneficio adicional sobre el oxígeno normal de alto flujo, en términos de mayor supervivencia o mejores resultados a largo plazo. [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ] [ 125 ] [ 126 ] [ 127 ] Se han realizado ensayos controlados aleatorios en los que se han comparado las dos opciones de tratamiento; [ 128 ] [ 129 ] [ 130 ] [ 131 ] [ 132 ] [ 133 ] De los seis realizados, cuatro encontraron que el oxígeno hiperbárico mejoraba el resultado y dos no encontraron ningún beneficio para el oxígeno hiperbárico. [ 122 ] Algunos de estos ensayos han sido criticados por aparentes fallas en su implementación. [ 134 ] [ 135 ] [ 136 ] [ 137 ] Una revisión de toda la literatura concluyó que el papel del oxígeno hiperbárico no está claro y la evidencia disponible no confirma ni niega un beneficio médicamente significativo. Los autores sugirieron un ensayo multicéntrico grande, bien diseñado y auditado externamente para comparar el oxígeno normal con el oxígeno hiperbárico. [ 122 ] Si bien la terapia de oxígeno hiperbárico se usa para intoxicaciones graves, el beneficio sobre la administración estándar de oxígeno no está claro. [ 2 ] [ 123 ]

Otro

Puede ser necesario un tratamiento adicional para otras complicaciones como convulsiones , hipotensión, anomalías cardíacas, edema pulmonar y acidosis . La hipotensión requiere tratamiento con líquidos intravenosos; pueden ser necesarios vasopresores para tratar la depresión miocárdica. [ 138 ] Las arritmias cardíacas se tratan con protocolos estándar de soporte vital cardíaco avanzado . [ 22 ] Si es grave, la acidosis metabólica se trata con bicarbonato de sodio . El tratamiento con bicarbonato de sodio es controvertido ya que la acidosis puede aumentar la disponibilidad de oxígeno tisular. [ 139 ] El tratamiento de la acidosis puede consistir únicamente en oxigenoterapia. [ 22 ] [ 35 ] El desarrollo tardío de deterioro neuropsiquiátrico es una de las complicaciones más graves de la intoxicación por monóxido de carbono. El daño cerebral se confirma mediante resonancia magnética o tomografía computarizada . [ 30 ] [ 140 ] [ 141 ] A menudo se requiere un seguimiento extenso y tratamiento de apoyo para el daño neurológico tardío. [ 34 ] Los resultados suelen ser difíciles de predecir tras una intoxicación, [ 142 ] especialmente en personas con síntomas de paro cardíaco , coma , acidosis metabólica o niveles elevados de carboxihemoglobina. [ 35 ] Un estudio informó que aproximadamente el 30% de las personas con intoxicación grave por monóxido de carbono tendrán un desenlace fatal. [ 53 ] Se ha informado que la terapia electroconvulsiva (TEC) puede aumentar la probabilidad de secuelas neuropsiquiátricas tardías (SNT) tras una intoxicación por monóxido de carbono (CO). [ 143 ] También se puede utilizar un dispositivo que proporciona dióxido de carbono para estimular una respiración más rápida (vendido bajo la marca ClearMate). [ 144 ]

Fisiopatología

Los mecanismos precisos por los cuales el monóxido de carbono induce efectos en los sistemas corporales son complejos y aún no se comprenden completamente. [ 30 ] Los mecanismos conocidos incluyen la unión del monóxido de carbono a la hemoglobina , la mioglobina y la citocromo c oxidasa mitocondrial , restringiendo el suministro de oxígeno, y la peroxidación lipídica cerebral causada por el monóxido de carbono . [ 34 ] [ 50 ] [ 145 ]

Hemoglobina

El monóxido de carbono tiene un coeficiente de difusión mayor que el oxígeno, y la principal enzima del cuerpo humano que lo produce es la hemooxigenasa , presente en casi todas las células y plaquetas. [ 7 ] La mayor parte del CO producido endógenamente se almacena unido a la hemoglobina como carboxihemoglobina . La comprensión simplificada del mecanismo de toxicidad del monóxido de carbono se basa en que el exceso de carboxihemoglobina disminuye la capacidad de la sangre para suministrar oxígeno a los tejidos de todo el cuerpo. En los humanos, la afinidad entre la hemoglobina y el monóxido de carbono es aproximadamente 240 veces mayor que la afinidad entre la hemoglobina y el oxígeno. [ 50 ] [ 146 ] [ 147 ] Sin embargo, ciertas mutaciones, como la mutación Hb-Kirklareli, tienen una afinidad relativa 80 000 veces mayor por el monóxido de carbono que por el oxígeno, lo que provoca que la carboxihemoglobina sistémica alcance un nivel sostenido del 16 % de COHb. [ 10 ]

La hemoglobina es un tetrámero con cuatro grupos hemo prostéticos que sirven como sitios de unión de oxígeno. El glóbulo rojo promedio contiene 250 millones de moléculas de hemoglobina, por lo tanto, 1000 millones de sitios hemo capaces de unirse al gas. [ 7 ] La unión del monóxido de carbono en cualquiera de estos sitios aumenta la afinidad por el oxígeno de los tres sitios restantes, lo que hace que la molécula de hemoglobina retenga oxígeno que de otro modo se entregaría al tejido; por lo tanto, la unión del monóxido de carbono en cualquier sitio puede ser tan peligrosa como la unión del monóxido de carbono en todos los sitios. [ 145 ] El suministro de oxígeno está impulsado en gran medida por el efecto Bohr y el efecto Haldane . Para proporcionar una sinopsis simplificada del mecanismo molecular del intercambio de gases sistémico en términos sencillos , se creía ampliamente que, tras la inhalación de aire, la unión del oxígeno a cualquiera de los sitios hemo desencadena un cambio conformacional en la unidad globina /proteína de la hemoglobina que luego permite la unión de oxígeno adicional a cada uno de los otros sitios hemo vacantes. Al llegar a las células/tejidos, la liberación de oxígeno en el tejido es impulsada por la "acidificación" del pH local (es decir, una concentración relativamente mayor de protones/ iones de hidrógeno "ácidos" ) causada por un aumento en la biotransformación del dióxido de carbono residual en ácido carbónico a través de la anhidrasa carbónica . En otras palabras, la sangre arterial oxigenada llega a las células en el "estado R de la hemoglobina", que tiene residuos de aminoácidos desprotonados/no ionizados (en lo que respecta al nitrógeno/ aminas ) debido al entorno de pH arterial menos ácido (la sangre arterial tiene un pH promedio de 7,407, mientras que la sangre venosa es ligeramente más ácida, con un pH de 7,371). El estado T de la hemoglobina se desoxigena en la sangre venosa parcialmente debido a la protonación/ionización causada por el ambiente ácido, lo que provoca una conformación inadecuada para la unión del oxígeno (en otras palabras, el oxígeno es expulsado al llegar a la célula porque el ácido ataca las aminas de la hemoglobina, causando la ionización/protonación de los residuos de amina, lo que resulta en un cambio conformacional inadecuado para retener el oxígeno). Además, el mecanismo de formación de carbaminohemoglobina genera iones de hidrógeno ácidos adicionales que pueden estabilizar aún más la hemoglobina desoxigenada protonada/ionizada. Al regresar la sangre venosa a los pulmones y exhalar dióxido de carbono, la sangre se desacidifica (véase también: hiperventilación ).) permitiendo la desprotonación/unionización de la hemoglobina para luego reactivar la unión del oxígeno como parte de la transición a la sangre arterial (nótese que este proceso es complejo debido a la participación de quimiorreceptores y otras funciones fisiológicas). El monóxido de carbono no se "expulsa" debido al ácido, por lo tanto, la intoxicación por monóxido de carbono altera este proceso fisiológico, de ahí que la sangre venosa de los pacientes intoxicados sea de un rojo brillante similar a la sangre arterial, ya que el carbonilo/monóxido de carbono se retiene. La hemoglobina es oscura en la sangre venosa desoxigenada, pero tiene un color rojo brillante cuando transporta sangre en la sangre arterial oxigenada y cuando se convierte en carboxihemoglobina tanto en la sangre arterial como en la venosa, por lo que los cadáveres envenenados e incluso las carnes comerciales tratadas con monóxido de carbono adquieren un tono rojizo vivo antinatural. [ 148 ]

En concentraciones tóxicas, el monóxido de carbono, en forma de carboxihemoglobina, interfiere significativamente con la respiración y el intercambio de gases al inhibir simultáneamente la captación y el suministro de oxígeno a las células y prevenir la formación de carbaminohemoglobina , que representa aproximadamente el 30 % de la exportación de dióxido de carbono. Por lo tanto, un paciente con intoxicación por monóxido de carbono puede experimentar hipoxia grave [ 22 ] y acidosis (potencialmente acidosis respiratoria y metabólica ), además de las toxicidades del exceso de monóxido de carbono que inhibe numerosas hemoproteínas y objetivos metálicos y no metálicos que afectan la maquinaria celular.

Mioglobina

El monóxido de carbono también se une a la hemoproteína mioglobina . Tiene una alta afinidad por la mioglobina, aproximadamente 60 veces mayor que la del oxígeno. [ 22 ] El monóxido de carbono unido a la mioglobina puede afectar su capacidad para utilizar oxígeno. [ 50 ] Esto causa una disminución del gasto cardíaco e hipotensión , lo que puede resultar en isquemia cerebral . [ 22 ] Se ha informado de un retorno tardío de los síntomas. Esto ocurre después de una recurrencia de niveles elevados de carboxihemoglobina; este efecto puede deberse a una liberación tardía de monóxido de carbono de la mioglobina, que posteriormente se une a la hemoglobina. [ 12 ]

Citocromo oxidasa

Otro mecanismo implica efectos sobre la cadena enzimática respiratoria mitocondrial responsable de la utilización eficaz del oxígeno en los tejidos. El monóxido de carbono se une a la citocromo oxidasa con menor afinidad que el oxígeno, por lo que es posible que requiera una hipoxia intracelular significativa antes de unirse. [ 149 ] Esta unión interfiere con el metabolismo aeróbico y la síntesis eficiente de adenosín trifosfato . Las células responden cambiando al metabolismo anaeróbico , lo que provoca anoxia , acidosis láctica y, finalmente, la muerte celular. [ 150 ] La tasa de disociación entre el monóxido de carbono y la citocromo oxidasa es lenta, lo que provoca un deterioro relativamente prolongado del metabolismo oxidativo . [ 30 ]

Efectos en el sistema nervioso central

El mecanismo que se cree que tiene una influencia significativa en los efectos retardados involucra células sanguíneas formadas y mediadores químicos, que causan peroxidación lipídica cerebral (degradación de ácidos grasos insaturados). El monóxido de carbono causa liberación de óxido nítrico por células endoteliales y plaquetas , y la formación de radicales libres de oxígeno incluido el peroxinitrito . [ 30 ] En el cerebro esto causa más disfunción mitocondrial, fuga capilar , secuestro de leucocitos y apoptosis . [ 14 ] El resultado de estos efectos es la peroxidación lipídica, que causa desmielinización reversible retardada de la sustancia blanca en el sistema nervioso central conocida como mielinopatía de Grinker , que puede conducir a edema y necrosis dentro del cerebro. [ 145 ] Este daño cerebral ocurre principalmente durante el período de recuperación. Esto puede resultar en déficits cognitivos, especialmente afectando la memoria y el aprendizaje, y trastornos del movimiento. Estos trastornos están típicamente relacionados con daño a la sustancia blanca cerebral y ganglios basales . [ 14 ] [ 151 ] Los cambios patológicos característicos tras una intoxicación son la necrosis bilateral de la sustancia blanca, el globo pálido , el cerebelo , el hipocampo y la corteza cerebral . [ 24 ] [ 22 ] [ 152 ]

Embarazo

La intoxicación por monóxido de carbono en mujeres embarazadas puede causar graves efectos adversos en el feto . La intoxicación provoca hipoxia en los tejidos fetales al disminuir la liberación de oxígeno materno al feto. El monóxido de carbono también atraviesa la placenta y se combina con la hemoglobina fetal , causando una hipoxia más directa en los tejidos fetales. Además, la hemoglobina fetal tiene una afinidad por el monóxido de carbono entre un 10 y un 15 % mayor que la hemoglobina adulta, lo que provoca una intoxicación más grave en el feto que en el adulto. [ 12 ] La eliminación del monóxido de carbono es más lenta en el feto, lo que lleva a una acumulación de esta sustancia tóxica. [ 153 ] El nivel de morbilidad y mortalidad fetal en la intoxicación aguda por monóxido de carbono es significativo, por lo que, a pesar de una intoxicación materna leve o tras la recuperación materna, aún puede producirse una intoxicación fetal grave o la muerte. [ 154 ]

Historia

Los seres humanos han mantenido una relación compleja con el monóxido de carbono desde que aprendieron a controlar el fuego alrededor del año 800.000 a. C. Es probable que los primeros hombres de las cavernas descubrieran la toxicidad del monóxido de carbono al introducir el fuego en sus viviendas. El desarrollo temprano de la metalurgia y las tecnologías de fundición , que surgieron alrededor del año 6000 a. C. durante la Edad del Bronce, también expusieron a la humanidad al monóxido de carbono. Además de su toxicidad, los indígenas americanos pudieron haber experimentado las propiedades neuroactivas del monóxido de carbono a través de rituales chamánicos junto al fuego. [ 10 ]

Las primeras civilizaciones desarrollaron relatos mitológicos para explicar el origen del fuego, como Vulcano , Pkharmat y Prometeo de la mitología griega, quienes compartieron el fuego con los humanos. Aristóteles (384-322 a. C.) fue el primero en registrar que la combustión del carbón producía humos tóxicos. El médico griego Galeno (129-199 d. C.) especuló que había un cambio en la composición del aire que causaba daño al ser inhalado, y los síntomas de intoxicación por CO aparecieron en las Quaestiones Medicae et Problemata Naturalia de Casio Iatrosofista alrededor del año 130 d. C. [ 10 ] Juliano el Apóstata , Celio Aureliano y otros documentaron de manera similar el conocimiento temprano de los síntomas de toxicidad de la intoxicación por monóxido de carbono causada por los humos del carbón en la era antigua. [ 10 ]

Casos documentados por Tito Livio y Cicerón aluden al uso del monóxido de carbono como método de suicidio en la antigua Roma . [ 10 ] [ 155 ] El emperador Lucio Vero usó humo para ejecutar prisioneros. [ 10 ] Muchas muertes se han relacionado con el envenenamiento por monóxido de carbono, incluyendo las del emperador Joviano , la emperatriz Fausta y Séneca . [ 10 ] La muerte más famosa por envenenamiento por monóxido de carbono posiblemente haya sido la de Cleopatra [ 10 ] o Edgar Allan Poe . [ 156 ]

En el siglo XV, los mineros del carbón creían que la muerte súbita era causada por espíritus malignos ; la intoxicación por monóxido de carbono se ha relacionado con experiencias sobrenaturales y paranormales , brujería , etc., a lo largo de los siglos siguientes [ 10 ], incluyendo en la actualidad, como lo ejemplifican las investigaciones de Carrie Poppy . [ 157 ]

Georg Ernst Stahl mencionó el término carbonarii halitus en 1697 en referencia a vapores tóxicos que se creía que eran monóxido de carbono. Friedrich Hoffmann llevó a cabo la primera investigación científica moderna sobre el envenenamiento por monóxido de carbono proveniente del carbón en 1716, rechazando notablemente a los aldeanos que atribuían la muerte a supersticiones demoníacas. Herman Boerhaave realizó los primeros experimentos científicos sobre el efecto del monóxido de carbono (humos de carbón) en animales en la década de 1730. [ 10 ] A Joseph Priestley se le atribuye la primera síntesis de monóxido de carbono en 1772, al que llamó aire pesado inflamable, y Carl Wilhelm Scheele aisló monóxido de carbono del carbón en 1773, sugiriendo que era la sustancia tóxica. [ 10 ]

El riesgo dependiente de la dosis de intoxicación por monóxido de carbono como hidrocarbonato fue investigado a finales de la década de 1790 por Thomas Beddoes , James Watt , Tiberius Cavallo , James Lind , Humphry Davy y muchos otros en el contexto de la inhalación de aires artificiales , gran parte de la cual ocurrió en la Institución Neumática . [ 10 ]

William Cruickshank descubrió el monóxido de carbono como una molécula que contiene un átomo de carbono y uno de oxígeno en 1800, dando inicio así a la era moderna de investigación centrada exclusivamente en el monóxido de carbono. El mecanismo de toxicidad fue sugerido por primera vez por James Watt en 1793, seguido por Adrien Chenot en 1854 y finalmente demostrado por Claude Bernard después de 1846, según se publicó en 1857 y también de forma independiente por Felix Hoppe-Seyler ese mismo año. [ 10 ]

El primer ensayo clínico controlado que estudió la toxicidad del monóxido de carbono tuvo lugar en 1973. [ 10 ]

Detección histórica

La intoxicación por monóxido de carbono ha afectado a los mineros del carbón durante muchos siglos. En el contexto de la minería, el monóxido de carbono se conoce comúnmente como gas residual . John Scott Haldane identificó el monóxido de carbono como el componente letal del gas residual , el gas creado por la combustión , después de examinar muchos cuerpos de mineros muertos en explosiones en las minas. [ 10 ] En 1911, Haldane introdujo el uso de pequeños animales para que los mineros detectaran niveles peligrosos de monóxido de carbono bajo tierra, ya fueran ratones blancos o canarios, que tienen poca tolerancia al monóxido de carbono, lo que proporciona una alerta temprana, es decir, el canario en una mina de carbón . [ 10 ] El canario en las minas británicas fue reemplazado en 1986 por el detector electrónico de gas.

El primer método analítico cualitativo para detectar carboxihemoglobina surgió en 1858 con un método colorimétrico desarrollado por Felix Hoppe-Seyler , y el primer método de análisis cuantitativo surgió en 1880 con Josef von Fodor . [ 10 ]

Tratamiento histórico

El uso del oxígeno surgió con informes anecdóticos como el de Humphry Davy, quien fue tratado con oxígeno en 1799 tras inhalar tres cuartos de hidrocarburo ( gas de agua ). [ 10 ] Samuel Witter desarrolló un protocolo de inhalación de oxígeno en respuesta a la intoxicación por monóxido de carbono en 1814. [ 10 ] De manera similar, se recomendó un protocolo de inhalación de oxígeno para la malaria (que se traduce literalmente como "mal aire") en 1830, basándose en síntomas de malaria que coincidían con la intoxicación por monóxido de carbono. [ 10 ] Otros protocolos de oxígeno surgieron a finales del siglo XIX. [ 11 ] El uso de oxígeno hiperbárico en ratas después de una intoxicación fue estudiado por Haldane en 1895, mientras que su uso en humanos comenzó en la década de 1960. [ 155 ]

Incidentes

El peor caso de envenenamiento masivo accidental por monóxido de carbono fue el desastre ferroviario de Balvano, ocurrido el 3 de marzo de 1944 en Italia, cuando un tren de mercancías con muchos pasajeros ilegales se detuvo en un túnel, causando la muerte de más de 500 personas. [ 158 ]

Se sospecha que más de 50 personas murieron por inhalación de humo como resultado de la masacre de los Davidianos de Branch durante el asedio de Waco en 1993. [ 159 ]

El 14 de diciembre de 2024, 12 personas murieron por intoxicación con monóxido de carbono en Gudauri ( Georgia ) debido a que se colocaron generadores eléctricos que utilizaban fueloil en un área cerrada cerca de sus habitaciones. [ 160 ]

Armamentización

En la historia antigua, Aníbal ejecutó a prisioneros romanos con humos de carbón durante la Segunda Guerra Púnica . [ 10 ]

La exterminación de perros callejeros mediante una cámara de gas de monóxido de carbono se describió en 1874. [ 10 ] En 1884, apareció un artículo en Scientific American que describía el uso de una cámara de gas de monóxido de carbono para operaciones de matadero , así como para la eutanasia de diversos animales. [ 161 ]

Como parte del Holocausto durante la Segunda Guerra Mundial , los nazis utilizaron furgonetas de gas en el campo de exterminio de Chelmno y otros lugares para asesinar a unas 700.000 personas o más mediante envenenamiento con monóxido de carbono. Este método también se empleó en las cámaras de gas de varios campos de exterminio, como Treblinka , Sobibor y Belzec . El uso de monóxido de carbono en las cámaras de gas comenzó en la Operación T4 . El gas era suministrado por IG Farben en cilindros presurizados y se introducía mediante tuberías en las cámaras de gas construidas en diversos hospitales psiquiátricos, como el Centro de Eutanasia de Hartheim . Por ejemplo, se utilizaban los gases de escape de los motores de los tanques para suministrar el gas a las cámaras. [ 162 ]

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