Por qué el cianuro es tóxico y cómo actúan sus antídotos (1)

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1. ¿Por qué el cianuro es tóxico?

Como se sabe, el cianuro (CN) es un compuesto muy tóxico y potencialmente mortal. Pero, ¿a qué se debe esa toxicidad?

imageEn última instancia se debe a su afinidad por el grupo hemo, que es la molécula compleja de la derecha, la cual forma parte como grupo prostético de proteínas tan importantes como la hemoglobina de la sangre. El grupo hemo está formado por un anillo de porfirina plano y en el centro de él, un átomo de Fe(II). (En realidad, existen dos tipos de grupos hemo de funcionalidad bioquímica: el hemo B –el de la imagen—y el hemo A, derivado del anterior.)

Este grupo se puede unir mediante enlaces débiles al oxígeno que inspiramos, transportándolo así a las células. En la siguiente imagen puede observarse cómos se produce la unión del hemo al oxígeno por un lado y por otro al resto de la proteína (solo se muestra el aminoácido histidina de la proteína; R indica el resto de esta).

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(El O2 y la histidina quedan por encima y por debajo del plano del anillo porfirínico.)

Pero el grupo hemo es capaz de coordinarse también con otras moléculas semejantes a la de O2. Particularmente, puede unirse a la molécula de CO, que es químicamente semejante al O2 ya que el C está próximo al O en la tabla periódica. La hemoglobina contiene cuatro grupos hemo. Cuantos más grupos hemo estén ocupados por CO, menos capacidad tendrá esta proteína de captar y transportar O2. Es más, parece que si el CO se une solo a uno o dos grupos hemo de una molécula de hemoglobina, la afinidad hacia el O2 aumenta sustancialmente en los restantes grupos. Pero esto no es una ventaja, sino un inconveniente, ya que en ese caso el O2 se fijará muy eficientemente a la proteína en los pulmones, pero esta no lo liberará fácilmente en los tejidos.

Afinidad del cianuro por el grupo hemo

También puede unirse el grupo hemo a otra molécula semejante químicamente al O2 y al CO: el grupo ciano (-CN), particularmente en forma de ion cianuro (CN).

Ahora bien, la causa de que el cianuro sea tóxico no es que se una al grupo hemo de la hemoglobina, sino al grupo hemo contenido en la oxidasa del citocromo c (o “citocromo c oxidasa“), que es una proteína transmembrana existente en nuestras mitocondrias y cuya acción enzimática tiene que ver con el transporte de electrones necesario para la producción de trifosfato de adenosina (ATP), un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular.

800px-Cytochrome_C_Oxidase_1OCC_in_Membrane_2

La citocromo c oxidasa contiene dos grupos hemo A. El cianuro se une a estos hemo formando un complejo estable que impide que la enzima se una al oxígeno. Esto genera hipoxia. La sangre se satura de oxígeno, lo que hace que se vuelva de color rojo cereza, que es uno de los síntomas para el diagnóstico.

Al quedar inhibida la citocromo c oxidasa, la cadena de transporte de electrones se interrumpe. El metabolismo se vuelve anaeróbico, lo que genera ácido láctico. Además, lógicamente, disminuye la generación de ATP y por tanto las células se quedan sin energía… y sin vida.

Este es el mecanismo básico de toxicidad del cianuro, pero existen otros concomitantes, como la inhibición de ciertos intermedios bases de Schiff.

>> Continúa en la segunda parte >>

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