Etion

El etión (C ₉ H ₂₂ O ₄ P ₂ S ₄ ) es un insecticida organofosforado . Se sabe que afecta a la enzima neuronal acetilcolinesterasa y altera su función.

El etión se registró por primera vez en los EE. UU. como insecticida en la década de 1950. Desde entonces, el uso anual de etión ha variado según el rendimiento general de los cultivos y las condiciones climáticas. Por ejemplo, 1999 fue un año muy seco; dado que la sequía redujo los rendimientos, el uso de etión fue menos rentable económicamente. ^[3] Desde 1998, la EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos) ha realizado estudios de evaluación de riesgos (entre otros) . Las evaluaciones de riesgos para el etión se presentaron en una reunión informativa con las partes interesadas el 14 de julio de 1999 en Florida , a la que siguió una oportunidad para que el público hiciera comentarios sobre la gestión de riesgos de este pesticida. ^[4]

El etión fue una de las muchas sustancias aprobadas para su uso basándose en datos de Industrial Bio-Test Laboratories , que más tarde se descubrió que había incurrido en mala conducta científica y fraude, lo que llevó a la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura y a la Organización Mundial de la Salud a recomendar el nuevo análisis del etión en 1982. ^[5]

El etión se produce en condiciones de pH controlado mediante la reacción de dibromometano con ácido dietil ditiofosfórico en etanol . ^{[6] [7]} Otros métodos de síntesis incluyen la reacción de bromuro de metileno y dietil fosforoditioato de sodio o la reacción de ácido dietil ditiofosfórico y formaldehído . ^[7]

El etión es una molécula lipofílica pequeña, lo que favorece su rápida absorción pasiva a través de las membranas celulares . Por lo tanto, la absorción a través de la piel, los pulmones y el intestino hacia la sangre se produce mediante difusión pasiva . El etión se metaboliza en el hígado mediante desulfuración , lo que produce el metabolito etión monoxon. Esta transformación provoca daño hepático. ^[6]

El etión monoxón es un inhibidor de la neuroenzima colinesterasa (ChE), que normalmente facilita la transmisión de impulsos nerviosos ; por lo tanto, se produce un daño secundario en el cerebro. Debido a que la estructura química del etión monoxón es similar a la de un organofosforado, se cree que su mecanismo de envenenamiento es el mismo. ^[6] Véase la figura, "Inhibición de la colinesterasa por el etión monoxón". La figura representa la inhibición enzimática como un proceso de dos pasos. Aquí, un grupo hidroxilo (OH) de un residuo de serina en el sitio activo de ChE es fosforilado por un organofosforado, lo que causa inhibición enzimática e impide que el grupo hidroxilo de la serina participe en la hidrólisis de otra enzima llamada acetilcolinesterasa (Ach). La forma fosforilada de la enzima es muy estable y, dependiendo de los grupos R y R ′ unidos al fósforo, esta inhibición puede ser reversible o irreversible. ^[8]

Las cabras expuestas al etión mostraron distinciones claras en la excreción , la vida media de absorción y la biodisponibilidad . Estas diferencias dependen del método de administración . La inyección intravenosa resultó en una vida media de 2 horas, mientras que la administración oral resultó en una vida media de 10 horas. La administración dérmica condujo a una vida media de 85 horas. Estas diferencias en los tiempos de vida media se pueden correlacionar con diferencias en la biodisponibilidad. La biodisponibilidad del etión a través de la administración oral fue inferior al 5%, mientras que la biodisponibilidad a través de la administración dérmica del etión fue del 20%. ^[9]

En un estudio realizado en ratas, se descubrió que el etión se metaboliza fácilmente después de la administración oral. Las muestras de orina de ratas contenían de cuatro a seis metabolitos polares solubles en agua del etión . ^[10]

Un estudio realizado entre pollos reveló más sobre la distribución espontánea del etión en el cuerpo. En un estudio representativo, se examinaron los tejidos de hígado, músculo y grasa después de 10 días de exposición al etión. En los tres casos, se encontró etión o derivados del etión, lo que indica que está ampliamente distribuido en el cuerpo. También se investigaron los huevos de gallina y se descubrió que la clara del huevo alcanza una concentración constante de derivado de etión después de cuatro días, mientras que la concentración en la yema seguía aumentando después de diez días. En los pollos investigados, también se encontró la presencia de alrededor de seis metabolitos polares solubles en agua. ^[10]

En un estudio realizado en cabras, se examinaron los tejidos del corazón y los riñones después de un período de exposición al etión y se encontraron derivados del etión en estos tejidos. Este estudio indica que los niveles más altos se encontraron en el hígado y los riñones, y los niveles más bajos en la grasa. También se detectaron derivados en la leche de las cabras. ^[10]

La biotransformación del etión ocurre en el hígado, donde sufre una desulfuración para formar el metabolito activo etión monoxón. La enzima citocromo P-450 cataliza este paso. ^[6] Debido a que contiene un oxígeno activo , el etión monoxón es un inhibidor de la neuroenzima colinesterasa (ChE). La ChE puede desfosforilar organofosforados, por lo que en el siguiente paso de la biotransformación, el etión monoxón se desfosforila y la ChE se fosforila. ^[8] El paso posterior en el proceso de biotransformación aún no se conoce por completo, pero se entiende que esto sucede a través de esterasas en la sangre y el hígado (1). Además de la desfosforilación del etión monoxón por ChE, es probable que el etión monoxón se oxide parcialmente hacia etión dioxón. ^[10]

Después de la separación de disolventes de la orina de ratas que habían sido alimentadas con etión, se hizo evidente que los metabolitos encontrados en la orina estaban disueltos en un 99% en la fase acuosa. Esto significa que solo había niveles no significativos (<1 %) presentes en la fase orgánica y que los metabolitos son muy hidrófilos . ^[10]

En un estudio paralelo en cabras, se utilizó etión marcado radiactivamente con ¹⁴ C incorporado . Después de la identificación de los residuos ^{de 14} C en los órganos de las cabras, como el hígado, el corazón, los riñones, los músculos y el tejido adiposo, pareció que 0,03 ppm o menos de los compuestos de ¹⁴ C presentes eran etión no metabolizado. Los metabolitos etión monoxón y etión dioxón tampoco se detectaron en ninguna muestra con un umbral sustancial (0,005-0,01 ppm). En total, entre el 64% y el 75% de los metabolitos de los tejidos eran solubles en metanol. Después de la adición de una proteasa , se solubilizó otro 17% a 32%. En la fase acuosa, se encontraron al menos cuatro metabolitos radiactivos diferentes. Sin embargo, la caracterización de estos compuestos fue repetidamente infructuosa debido a su alta volatilidad . Un compuesto quedó atrapado en el riñón y se identificó como formaldehído. Esto es una indicación de que el ¹⁴ C del etión se utiliza en la formación de productos naturales. ^[10]

La exposición al etión puede producirse por ingestión, absorción a través de la piel e inhalación. La exposición puede provocar vómitos, diarrea, dolor de cabeza, sudoración y confusión. Una intoxicación grave puede provocar fatiga, contracciones musculares involuntarias, pérdida de reflejos y dificultad para hablar. En casos aún más graves, la muerte se producirá como resultado de una insuficiencia respiratoria o un paro cardíaco . ^[6]

En el caso de la exposición a través del contacto con la piel, la dosis mínima para matar a una rata fue de 150 mg/kg para los machos y de 50 mg/kg para las hembras. El tiempo mínimo de supervivencia fue de 6 horas para las ratas hembras y de 3 horas para las ratas macho, y el tiempo máximo de muerte fue de 3 días para las hembras y de 7 días para los machos. La DL50 fue de 245 mg/kg para las ratas macho y de 62 mg/kg para las ratas hembra. ^[6]

La exposición por ingestión a dosis de 10 mg/kg/día y 2 mg/kg/día no mostró ningún efecto histopatológico en el tracto respiratorio de ratas, como tampoco lo mostraron las pruebas de 13 semanas en perros (8,25 mg/kg/día). ^{[6] [11]}

Los valores de LD50 para el etión puro en ratas son de 208 mg/kg, y para el etión técnico son de 21 a 191 mg/kg. Otros valores de LD50 orales informados son de 40 mg/kg en ratones y cobayas. Además, la inhalación de etión es muy tóxica: durante un estudio que analizaba el etión de grado técnico , se encontró una LC50 de 2,31 mg/m^3 en ratas macho y de 0,45 mg/m^3 en ratas hembra. Otros datos informaron una LC50 de 4 horas en ratas de 0,864 mg/L. ^{[6] [12] [13]}

El etión causa efectos tóxicos tras su absorción a través de la piel, la ingestión y la inhalación, y puede causar quemaduras cuando la piel se expone a él. ^[6] Según Extoxnet, ^[14] cualquier forma de exposición podría provocar los siguientes síntomas: palidez, náuseas, vómitos, diarrea, calambres abdominales, dolor de cabeza, mareos, dolor ocular, visión borrosa, constricción o dilatación de las pupilas, lágrimas, salivación, sudoración y confusión pueden desarrollarse en un plazo de 12 horas. El envenenamiento grave puede provocar coordinación distorsionada, pérdida de reflejos, dificultad para hablar, fatiga y debilidad, temblores de la lengua y los párpados, contracciones musculares involuntarias y también puede provocar parálisis y problemas respiratorios. En casos más graves, el envenenamiento por etión puede provocar secreción involuntaria de orina o heces, latidos cardíacos irregulares, psicosis, pérdida de conciencia y, en algunos casos, coma o muerte. La muerte es el resultado de insuficiencia respiratoria o paro cardíaco. ^{[6] [14]} También se ha descubierto que la hipotermia, los bloqueos cardíacos AC y las arritmias son posibles consecuencias del envenenamiento por etión. ^[6] El etión también puede provocar síntomas retardados de otros organofosforados.

En conejos que recibieron 250 mg/kg de etión de grado técnico durante 21 días, la exposición dérmica provocó un aumento de los casos de eritema y descamación . También provocó la inhibición de la acetilcolinesterasa cerebral a 1 mg/kg/día y se determinó que el NOAEL era de 0,8 mg/kg/día. En cobayas, la ALS del etión provocó un ligero eritema que desapareció en 48 horas y se determinó que el compuesto no era un sensibilizador de la piel . ^[6]

En un estudio para determinar la LD50 del etión, 80 ratas adultas macho y 60 hembras fueron expuestas por vía dérmica a etión disuelto en xileno . Se encontró que la dosis más baja para matar a una rata era de 150 mg/kg para los machos y 50 mg/kg para las hembras. El tiempo mínimo de supervivencia fue de 6 horas para las hembras y de 3 horas para los machos, mientras que el tiempo máximo de muerte fue de 3 días para las hembras y de 7 días para los machos. La LD50 fue de 245 mg/kg para los machos y de 62 mg/kg para las hembras. El contacto de la piel con organofosforados, en general, puede causar sudoración localizada y contracciones musculares involuntarias. Otros estudios encontraron que la LC50 por vía dérmica era de 915 mg/kg en cobayas y de 890 mg/kg en conejos. ^[6]

El etión también puede causar un ligero enrojecimiento e inflamación en los ojos y la piel que desaparecen en 48 horas. También se sabe que causa visión borrosa, constricción de las pupilas y dolor. ^{[6] [14]}

Un niño de seis meses experimentó excursiones superficiales y retracciones intercostales después de ingerir accidentalmente 15,7 mg/kg de etión. Los síntomas comenzaron una hora después de la ingestión y fueron tratados. Cinco horas después de la ingestión, se produjo un paro respiratorio y se necesitó ventilación mecánica durante tres horas. Los exámenes posteriores a la semana, al mes y al año sugirieron que se había producido una recuperación completa. El mismo niño también mostró la aparición de taquicardia , saliva espumosa (1 hora después de la ingestión), deposiciones acuosas (90 minutos después de la ingestión), aumento del recuento de glóbulos blancos en la orina, incapacidad para controlar la cabeza y las extremidades, espasmos ocasionales, pupilas no reactivas a la luz, movimientos oculares sin propósito, hígado y bazo palpables, y hubo algunos síntomas de parálisis. ^{[6] [15]}

Las pruebas en ratas con 10 mg/kg/día y 2 mg/kg/día no mostraron ningún efecto histopatológico en el tracto respiratorio , ni tampoco las pruebas de 13 semanas en perros (8,25 mg/kg/día). Los valores _{de LD50} para etión puro en ratas de 208 mg/kg, y para etión de grado técnico de 21 a 191 mg/kg. Otros valores de LD50 orales informados (para el producto técnico) son 40 mg/kg en ratones y cobayas. En un grupo de seis voluntarios machos no se observaron diferencias en la presión arterial o la frecuencia del pulso, ni en ratones ni en perros. Se produjo diarrea en ratones expuestos por vía oral a etión, también se presentaron signos graves de neurotoxicidad . Los efectos fueron consistentes con la sobreestimulación colinérgica del tracto gastrointestinal. ^[6]

No se observaron efectos hematológicos en un experimento con seis voluntarios machos, ni en ratas o perros. Los voluntarios no mostraron diferencias en el tono muscular después de una exposición oral de duración intermedia, ni tampoco los animales de prueba a diferentes exposiciones. Sin embargo, se sabe que el etión puede provocar temblores y fasciculaciones musculares . Los estudios de experimentación con animales en ratas y perros no mostraron ningún efecto sobre los riñones y el hígado, pero un estudio diferente mostró una mayor incidencia en la orina de color naranja. Los estudios de experimentación con animales en ratas y perros tampoco mostraron efectos dérmicos u oculares. ^[6]

Los conejos que recibieron 2,5 mg/kg/día de etión mostraron una disminución del peso corporal, pero no se observaron efectos con 0,6 mg/kg/día. La disminución corporal, combinada con un menor consumo de alimentos, se observó en los conejos que recibieron 9,6 mg/kg/día. Los perros machos y hembras que recibieron 0,71 mg/kg/día no mostraron un cambio en el peso corporal, pero los perros que recibieron 6,9 y 8,25 mg/kg/día mostraron una reducción del consumo de alimentos y del peso corporal. ^[6]

En un estudio con voluntarios humanos, se observó una disminución de la colinesterasa plasmática durante los períodos de tratamiento con 0,075 mg/kg/día (disminución del 16%), 0,1 mg/kg/día (disminución del 23%) y 0,15 mg/kg/día (disminución del 31%). Esta disminución se recuperó parcialmente después de 7 días y se recuperó por completo después de 12 días. No se observó ningún efecto sobre la acetilcolinesterasa eritrocitaria ni signos de efectos neurológicos adversos. Otro estudio mostró efectos neurológicos graves después de una única exposición oral en ratas. En las ratas macho, se produjo salivación, temblores, sangrado nasal, micción, diarrea y convulsiones con 100 mg/kg, y en las ratas hembra, con 10 mg/kg. En un estudio con ratas albinas, se observó que la acetilcolinesterasa cerebral se inhibió en un 22%, la acetilcolinesterasa eritrocitaria en un 87% y la colinesterasa plasmática en un 100% en ratas macho después de ser alimentadas con 9 mg/kg/día de etión durante 93 días. Después de 14 días de recuperación, la colinesterasa plasmática se recuperó por completo y la acetilcolinesterasa eritrocitaria se recuperó en un 63%. No se observaron efectos con 1 mg/kg/día. En un estudio con varias ratas, los investigadores no observaron efectos sobre la acetilcolinesterasa eritrocitaria con 0, 0,1, 0,2 y 2 mg/kg/día de etión. En un estudio de 90 días con perros, en el que los machos recibieron 6,9 mg/kg/día y las hembras 8,25 mg/kg/día, se observaron ataxia, emesis, miosis y temblores. La acetilcolinesterasa cerebral y eritrocitaria se inhibió (61-64% y 93-04%, respectivamente). Con 0,71 mg/kg/día en perros machos, la reducción de la acetilcolinesterasa cerebral fue del 23%. No se observaron efectos con 0,06 y 0,01 mg/kg/día. Con base en estos hallazgos, se estableció un nivel de riesgo mínimo de 0,002 mg/kg/día para la exposición oral de duración aguda e intermedia. Los investigadores también calcularon un nivel de riesgo mínimo de duración crónica de 0,0004 mg/kg/día. ^[6]

En un estudio en el que las ratas recibieron un máximo de 1,25 mg/kg/día, no se observaron efectos sobre la reproducción. En un estudio sobre ratas de río preñadas, que comieron 2,5 mg/kg/día, se observó que los fetos tenían una mayor incidencia de osificación tardía del pubis. Otro estudio encontró que los fetos de conejas preñadas, que comieron 9,6 mg/kg/día, tuvieron una mayor incidencia de centros esternales fusionados. ^[6]

El etión es bastante tóxico y letal por inhalación. Un estudio sobre etión de grado técnico encontró una CL50 de 2,31 mg/m3 en ratas macho y de 0,45 mg/m3 en ratas hembra. Otros datos informaron una CL50 de 4 horas en ratas de 0,864 mg/L. Como se dijo anteriormente, el etión también puede provocar constricción pupilar, calambres musculares, salivación excesiva, sudoración, náuseas, mareos, dificultad para respirar, convulsiones y pérdida del conocimiento. Una sensación de opresión en el pecho y rinorrea también son muy comunes después de la inhalación. ^{[6] [16]}

No existen indicios de que el etión sea cancerígeno en ratas y ratones. Cuando se alimentó a ratas y ratones con etión durante dos años, los animales no desarrollaron cáncer más rápidamente que el grupo de control de animales que no recibieron etión. El Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos (DHHS), la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) o la EPA no han clasificado al etión como cancerígeno. ^[14]

En caso de exposición oral, se puede realizar un lavado gástrico poco después de la exposición para reducir la absorción máxima. También se sospecha que el tratamiento con carbón activo podría ser eficaz para reducir la absorción máxima. Las pautas de seguridad también recomiendan inducir el vómito para reducir la exposición oral, si la víctima aún está consciente. ^{[6] [16]}

En caso de exposición cutánea, se recomienda lavar y enjuagar con abundante agua y jabón para reducir la exposición. En caso de inhalación, se recomienda aire fresco para reducir la exposición. ^{[6] [16]}

El tratamiento de la exposición al etión se realiza de la misma manera que la exposición a otros organofosforados. El principal peligro radica en los problemas respiratorios: si hay síntomas, se utiliza como tratamiento la respiración artificial con un tubo endotraqueal . El efecto del etión sobre los músculos o los nervios se contrarresta con atropina . La pralidoxima se puede utilizar para actuar contra la intoxicación por organofosforados, que debe administrarse lo antes posible después de la intoxicación por etión, ya que su eficacia se ve inhibida por el cambio químico de la enzima etión en el cuerpo que se produce con el tiempo. ^[6]

El etión tiene influencia en el medio ambiente, ya que es persistente y, por lo tanto, puede acumularse en plantas y animales. En el caso de los pájaros cantores, el etión es muy tóxico. La LD50 en los mirlos de alas rojas es de 45 mg/kg. Sin embargo, es moderadamente tóxico para aves como la codorniz bobwhite (LD50 es de 128,8 mg/kg) y los estorninos (LD50 es superior a 304 mg/kg). Estas aves se clasificarían como "aves de tamaño mediano". En el caso de aves de caza de tierras altas más grandes (como el faisán de collar y aves acuáticas como el pato real), el etión varía de apenas tóxico a no tóxico. Sin embargo, el etión es muy tóxico para los organismos acuáticos como los peces de agua dulce y marinos, y es extremadamente tóxico para los invertebrados de agua dulce , con una LD50 promedio de 0,056 μg/L a 0,0077 mg/L. La LD50 para invertebrados marinos y estuarinos es de 0,04 a 0,05 mg/L. ^[17]

En un estudio de toxicidad crónica , se alimentó a ratas con 0, 0,1, 0,2 o 2 mg/kg/día de etión durante 18 meses y no se observaron efectos tóxicos graves. El único cambio significativo fue una disminución de los niveles de colinesterasa en el grupo con la dosis más alta. Por lo tanto, el NOEL de este estudio fue de 0,2 mg/kg. La LD50 oral para el etión puro en ratas es de 208 mg/kg. La LD50 dérmica en ratas es de 62 mg/kg, 890 mg/kg en conejos y 915 mg/kg en cobayas. Para las ratas, la LD50 de 4 horas es de 0,864 mg/L de etión. ^[14]

Los insecticidas como el etión pueden detectarse mediante diversos métodos de análisis químico. Sin embargo, algunos métodos de análisis no son específicos para esta sustancia. En un método introducido recientemente, la interacción de nanopartículas de plata (AgNP) con etión da como resultado la atenuación de la intensidad de la dispersión del relé de resonancia (RRS). Se demostró que el cambio en la RRS estaba correlacionado linealmente con la concentración de etión (rango: 10,0–900 mg/L). Otra ventaja de este método sobre los métodos de detección generales es que el etión puede medirse en solo 3 minutos sin necesidad de pretratamiento de la muestra. A partir de pruebas de interferencia , se demostró que este método logra una buena selectividad para el etión. El límite de detección (LOD) fue de 3,7 mg/L y el límite de cuantificación (LOQ) fue de 11,0 mg/L. Las desviaciones estándar relativas (RSD) para las muestras que contenían 15,0 y 60,0 mg/L de etión en agua fueron 4,1 y 0,2 mg/L, respectivamente. ^[18]

El etión sigue siendo un importante contaminante ambiental en Australia, entre otros lugares, debido a su antiguo uso en la agricultura. Sin embargo, hay algunos microbios que pueden convertir el etión en compuestos menos tóxicos. Se ha demostrado que algunas bacterias Pseudomonas y Azospirillum degradan el etión cuando se cultivan en un medio con sales mínimas , donde el etión era la única fuente de carbono. El análisis de los compuestos presentes en el medio después de la digestión bacteriana del etión demostró que no había productos de degradación hidrolítica abiótica del etión (por ejemplo, etión dioxón o etión monoxón). Es probable que la biodigestión del etión se utilice para favorecer el crecimiento rápido de estas bacterias. ^[19]