Efectos de aldehídos en la salud humana

Efectos de aldehídos en la salud humana

En la ingesta del alcohol etílico se producen acetaldehídos. El metabolismo de este se efectúa principalmente en el hígado. Primero comienza con la formación de acetaldehído y ácido acético, el cual se metabolizara en el hígado, dejando que una parte pase a otros tejidos a través de la circulación sanguínea. Esto genera acetil-CoA, el cual se metabolizara por medio de la biosíntesis de ácidos grasos (en el hígado y el tejido adiposo), la formación de compuestos cetónicos (únicamente en el hígado) o el ingreso en el ciclo de Krebs, que ocasionara la formación de energía (en el hígado y el tejido muscular). Dependiendo de la masa corporal de la persona se metaboliza el alcohol; esto significa, que cuanto más grande es la persona, más grande es el hígado generado que el alcohol se metabolice rápidamente y desaparezca del torrente sanguíneo. 

El acetaldehído en el organismo se produce a través de tres sistemas enzimáticos:

a) La acción de la enzima alcohol deshidrogenasa: localizada principalmente en el hígado pero también en la retina y en la mucosa gástrica. Esta enzima, está presente en nuestro cuerpo porque necesitamos metabolizar el alcohol que se produce en cantidades discretas en la digestión de los hidratos de carbono, y en mayores cantidades por las bacterias del tracto intestinal. Utiliza el NAD como coenzima y puede oxidar alcoholes como el metanol y el retinol.

b) Sistema microsómico de oxidación del etanol (MEOS por sus siglas en inglés): implica el sistema del citocromo P-450, en su isoforma CY2E1. Hace uso del oxígeno molecular y NADPH y es exclusivamente hepático.

c) La enzima catalasa: se encuentra en los peroxisomas, usa peróxido de higrogeno como oxidante.

Generalmente el alcohol se metaboliza a través de la enzima alcohol deshidrogenasa, pero en la ingesta crónica, esta se satura y comienza a actuar el sistema MEOS y consecuentemente la catalaza (en menor grado). 

La ingesta de grandes cantidades de etanol genera concentración de niveles altos de acetaldehído en la sangre, provocando descenso de la presión sanguínea, aceleración de los latidos del corazón y sensación general de incomodidad, es decir, una resaca. Su consumo continuo puede lesionar el hígado ocasionando Cirrosis, debido a los niveles constantemente altos de acetaldehído. Existen evidencias de que el acetaldehído es carcinogénico, además que es uno de los agentes químicos de diversas respuestas orgánicas debidas a los cambios fisiológicos que experimenta el cuerpo ante niveles altos de etanol, como el ligero adormecimiento, desequilibrio ácido y deshidratación.

Toxicidad

El acetaldehído se caracteriza por ser un líquido incoloro, sistemáticamente actúa como un narcótico para el sistema nervioso central. Está presente en el humo del cigarro, y en el de la marihuana (en niveles altos); un cigarro de marihuana contiene aproximadamente 1,2 miligramos de acetaldehído. La acetona es de olor agradable y puede actuar como narcótico; esta provoca dermatitis debido a la disolución de grasas en la piel. “En los laboratorios clandestinos de droga usan frecuentemente 2-propanona en la elaboración de metanfetamina, cocaína y heroína, que es realmente asequible porque es un disolvente común encontrado en los espesadores de pinturas y en los quitaesmaltes de uñas.” (Johll, 2008, p. 216). El metanol, a veces llamado alcohol de madera, es extremadamente tóxico. Cuando el metanol entra en el cuerpo, es rápidamente absorbido por el flujo sanguíneo y pasa al hígado, donde se oxida a formaldehído. El formaldehído es un compuesto muy reactivo que destruye el poder catalítico de las enzimas y causa el endurecimiento del tejido hepático. El retinoide obtenido por la metabolización del retinal en el hígado causa daños en la salud.

Análisis de cetonas

Análisis de cetonas 

Los cuerpos cetónicos son el subproducto del metabolismo de las grasas, el ácido acetoacético, el beta-hidroxibutirico y acetona, son aquellos que se encuentran en el organismo, cuando este presenta incapacidad de metabolizar carbohidratos (diabetes mellitus), dietas, vótimos persistentes, enfermedad de Von Gierke, etc. El análisis de estos se da por la prueba de Rothera (utiliza nitroprusiato, y se forma un anillo rojo púrpura). En la actualidad las tiras de Cetoxis son una prueba rápida de cuerpos cetónicos  (Vasudevan & Sreekumari. 2012, p. 318).  Cuando una tira es positiva para glucosa (glucosa > 250-300mg/dl) también deben evaluarse las cetonas y debe sospecharse el diagnostico de diabetes mellitus. Las razones para prueba de cetonas da falso positivo en orina muy acida de alta densidad y de color anormal, y en la que contiene metabolitos de la levodopa, sulfonato sódico de 2-mercaptoctano y otros compuestos que contienen sulfhidrilos; como en la medicación de Captopril (inhibidor de la enzima convertidora de angiotensina); y el M-Dopa (Metildopa) ambos usados para el tratamiento de presión arterial elevada, y falso negativo, cuando la permanencia de cuerpos cetónicos es prolongada. Una de las anormalidades detectadas en las tiras reactivas son los cuerpos cetónicos, esto se interpreta como esterasa de leucocitos (análisis de glóbulos blancos en la orina) por diabetes mellitus. El manejo y control de la diabetes mellitus tipo 1, requiere el control de las cetonas urinarias. La cetonuria (alta concentración de cuerpos cetónicos en la orina) indica deficiencia de insulina, produce desequilibrio electrolítico, deshidratación y empeora causando acidosis hasta un coma diabético. Según King & Schaub (2010); las proporciones de los cuerpos cetónicos en la orina son: 78% de ácido beta-hidroxibutírico, 20% de ácido acetoacético y 2% de acetona. Las pruebas de tiras reactivas se basan en la reacción del nitroprusiato de sodio (nitroferricianuro). En esta reacción, el ácido acetoacético en medio alcalino reacciona con el nitroprusiato de sodio para producir un complejo de color magenta. La prueba no mide el ácido hidroxibutírico, y es sensible a la acetona cuando se adiciona glicina a la reacción; sin embargo se puede presuponer su existencia ya que estos provienen del ácido acetoacético. 

Los análisis de cetonas en la orina, indican: diabetes mellitus no controlada, inanición, ingestión excesiva de ácido acetilsalicílico, cetoacidosis del alcoholismo, enfermedades febriles en lactantes y niños, alimentación adelgazante, vómitos prolongados, anorexia, ayuno, alimentación con alto contenido de proteínas, consumo de isopropanol y deshidratación. (Deska, 2009, p. 71)

En la sangre se mide por las tiras reactivas cetonas B. Este examen de cetonas en suero (en sangre) comienza el análisis cuando se ha colocado suficiente sangre. Las lecturas son: superior a 1.5 mmol/L y la glucosa es superior a 300mg/dl (16mmol/L) hay riesgo de desarrollar cetoacidosis diabética. Entre 0,6 a 1,5 mmol/L y el nivel de glucosa es alto, se está desarrollando un problema que puede requerir asistencia médica. Y dentro del rango normal cuando es inferior a 0.6 mmol/L.

LAS CETONAS EN LA SALUD HUMANA

LAS CETONAS EN LA SALUD HUMANA

Las cetonas son fuente alternativa de energía para el cerebro. Cuando el cuerpo humano consume la grasa almacenada, el hígado la selecciona para convertirla en cetonas, las cuales servirán de energía para el cerebro. Las cetonas son combustibles normales de respiración y como fuente de energía, el musculo cardíaco y la corteza renal prefiere usar las cetonas envés de glucosa. El 25% de la cetona es más eficiente que el azúcar en la sangre, de acuerdo a Perlmutter: “Los cuerpos de cetona son excelentes neuroprotectores, pues reducen la producción de radicales libres en el cerebro, incrementan la biogénesis mitocondrial y estimulan la producción de antioxidantes vinculados con el cerebro.”

Según Perlmutter (2014); la ingesta de carbohidratos (refinados e integrales) está asociada a la diabetes, Alzheimer, enfermedades cardiovasculares y ciertos tipos de enfermedades neurológicas; esto habilita la reversión de estas enfermedades a través de la nutrición. Por ello se considera positivo la dieta cetogénica, de la cual se obtiene 80-90% de calorías de la grasa, y el resto de los carbohidratos y proteínas. Esta dieta disminuye el nivel de amiloide en el cerebro e incrementa el de glutatión (antioxidate natural protector del cerebro) en el hipocampo. Sin embargo, el consumo continuo de cetonas, provoca una producción excesiva de estas, ocasionando un estado de cetosis.

Las cetonas en niveles altos acidifican la sangre (reduce el pH sanguíneo),  lo cual es toxico para los tejidos corporales, provocando cetoacidosis. En los diabéticos este estado de catabolismo incontrolado implica la acidosis metabólica (pH <7,35), hiperglucemia y cetonuria. Esto conlleva a la deficiencia de insulina (enzima que moviliza la glucosa a las células), lo cual eleva las hormanas reguladoras, originando gluconeogénesis y lipólisis; este último está directamente relacionado con la producción incontrolada de cetonas en el hígado, las cuales se acumulan en la sangre. La cetoacidosis se agrava cuando se manifiesta enrojecimiento facial, sequedad en la piel y en la boca, náuseas y vómitos, dolor estomacal, respiración rápida, profunda y aliento con olor a frutas. En los pacientes de Diabetes mellitus, las complicaciones pueden ser hipoglicemia o la hiperglicemia y a largo plazo la retinopatía diabética y la nefropatía.

Aplicación de los aldehídos y cetonas

Aplicación de los aldehídos y cetonas en la medicina

EL FORMALDEHÍDO: distribuido como formalina (una dilución acuosa al 37%), se usa como desinfectante para conservar especímenes biológicos. (Acuña, 2006, p. 175-176).  Esta mantiene su capacidad conservante incluso diluida a un 10 por 100. El formaldehido es bactericida, tuberculicida, fungicida, viricida y esporicida. Es empleado como desinfectante de alto nivel y esterilizante químico.

EL GLUTARALDEHÍDO:  es usado como desinfectante de alto nivel por su acción esporicida, bactericida y viricida; se emplea de manera segura en los endoscopios, respiradores y aparatos de anestesia. 

EL ORTOFTALDEHÍDO:  al 0,55% (Cidex OPA®) es un desinfectante de alto nivel, en el cual se deben sumergir el instrumental durante 12 minutos, y luego enjuagarlo tres veces con agua para no manchar la piel del operador o del paciente. (Kotcher, Fuller & Ness, 2007, p. 128). Ambos tienen un vencimiento de 14 días. 

EL ACETALDEHÍDO: El acetaldehído es usado para obtener ácido acético, 1-butanol, polímeros y fármacos. También se usa como somnífero. 

EL BENZALDEHÍDO:  (aldehído aromático) es componente de frutos secos como las almendras. Se usa para la síntesis de fármacos, y es ligeramente soluble en agua, pero muy soluble en isopranol y aceites.  

EL RETINAL: El retinal era empleado en tratamientos para el acné, actualmente es común en productos antiarrugas, y en el tratamiento de la conservación de la piel joven.

Las cetonas  tienen puntos de ebullición convenientes, disuelven una gran cantidad de compuestos orgánicos, ya que sirven para la destilación simple y presentan poca toxicidad. (L. G., Wade, Jr., 2011,  p. 820). Además son útiles para producir medicamentos tópicos como las cremas. 

LA ACETONA: se usa en la histoquímica para conservar tejidos congelados-sustituidos, puesto que los fosfolípidos son menos solubles en acetona, y la membrana plasmática de las células activas poseen una bicapa de fosfolípidos.

EL ALCANFOR: es una cetona que se emplea por sus acciones locales anestésicas. Se obtiene de manera natural de las ramas y corteza del árbol Cinnamomun camphora (de Japón y Taiwan). Sintéticamente se obtiene de la trementina (líquido oleoso extraído de árboles específicos). Aplicándolo tópicamente se usa como antiprurítico y en las irritaciones de la piel; además, de usarse como una sustancia antimicrobiana en aplicaciones dentales.

En el uso anestésico los grupos de aldehídos y cetonicos forman una parte importante ya que en estos se usan como sedantes, los relajantes musculares, antibióticos y aquellos que reducen el dolor después de las cirugías; estas se las pueden encontrar con nombres genéricos o comerciales y estas pueden ser: lidocaína con epinefrina, lidocaína sin epinefrina, ondansetron o modifical, traquim o besilato de atracurion, midazolan, bupivacaina sin epinefrina, bupivacaina pesada, bupivacaina con epinefrina, bupivacaina levógira, fentanilo, remifentanilo, cefazolina, dexametasona, metoclopramida, tramadol, atropina, bromuro de rocuronio, bridion, propofol y ranitidina; también los gases sedativos como lo son el Sevorane y Desfluorane. 

Obtención de aldehídos y cetonas

Obtención de aldehídos y cetonas por el método de la oxidación de alcoholes

El método de oxidación de alcoholes, es el más económico y sencillo para obtener aldehídos y cetonas a gran escala. Los aldehídos y cetonas producidos mediante este método son los más sintetizados, estos son: el acetaldehído, el formaldehído y la acetona.

Para obtener un aldehído o cetona, por la oxidación de alcoholes (primarios y secundarios), se requiere de un reactivo de cromo, el cual reacciona con el alcohol formando un cromato intermedio, y por eliminación biomolecular originara el compuesto carbonilo. Para obtener aldehídos se hace uso de los alcoholes primarios, mientras que en el caso de las cetonas, se usa los secundarios; ya que estas son menos reactivas que las cetonas.

A escala industrial se produce más de tres millones de toneladas anuales de formaldehído, por la oxidación del metanol, utilizando un catalizador de plata y temperaturas de 600 - 700°C; este se caracteriza por ser un gas a temperatura ambiente. El acetaldehído, se obtiene por la oxidación del etileno con un catalizador de paladio-cobre. La producción de acetona es de superior a dos millones de toneladas. Es preparada por la oxidación del propeno con un catalítico de paladio-cobre. El butanal es el resultado intermediario de la oxidación del alcohol butílico con dicromato potásico en medio ácido que continua oxidándose hasta formar ácido butanoico. 

Los aldehídos son estables en condiciones anhidras, por ello se usan reactivos como el trióxido de cromo en piridina o el clorocromato de piridinio, en diclometano como disolvente. De esta manera los alcoholes primarios solo se oxidan hasta formar aldehídos. 

En el laboratorio, Para formar el etanal se oxida el alcohol metílico con dicromato de potasio (K2CrO7), a través de una reacción exotérmica (el tubo se calentara levemente), el K2CrO7 pasara de matiz amarilla a verde casi claro, y el compuesto obtendrá un olor similiar al de la piña. Asimismo, se usa el  K2CrO7 como reactivo para el alcohol isopropílico, pasando de color amarillo a verde claro, formando propanona con un olor suave de acetona. En la obtención del formaldehído, se oxida el alcohol metílico con K2CrO7, logrando una oxidación leve y sin cambio de color apreciable.