Como se sabe, el cianuro (CN–) es un compuesto muy tóxico y potencialmente mortal. Pero, ¿a qué se debe esa toxicidad?
En 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).
(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 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.
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.
¿Cómo actúan los antídotos del cianuro?
Primeros auxilios
Como hemos explicado, el cianuro es tóxico porque produce hipoxia celular. Los médicos llaman al fenómeno hipoxia histotóxica. Sigue llegando oxígeno a las células (aunque en menor proporción que en condiciones normales porque parte de los grupos hemo están coordinados con CN– en vez de con O2), pero estas no pueden utilizarlo plenamente porque el citocromo c oxidasa queda inutilizado parcial o completamente al unirse el CN– a sus grupos hemo.
Por lo tanto, parece razonable que lo primero que se debe hacer para combatir la intoxicación por cianuro es aportar mucho oxígeno a la persona afectada para que esta molécula compita químicamente con la de cianuro. Y así es como se hace. No es recomendable que se realice una respiración boca a boca porque quien presta el auxilio podría contaminarse con posibles restos de cianuro existentes en la boca del afectado.
En cuanto a la acidosis que produce el exceso de ácido láctico generado en el metabolismo anaeróbico que se induce por la ingestión de cianuro, se suele tratar mediante inyecciones intravenosas de bicarbonato sódico.
Antídotos
Se pueden administrar antídotos para conseguir que la citocromo c oxidasa se libere del cianuro que se ha unido a ella.
Formadores de metahemoglobina
Es común administrar al paciente nitrito de amilo, nitrito de sodio y tiosulfato sódico. La finalidad es que los nitritos formen metahemoglobina a partir de la hemoglobina sanguínea. La metahemoglobina es una forma de la hemoglobina en la que el grupo hemo contiene Fe(III) en vez de Fe(II).
La metahemoglobina tiene mayor afinidad por el cianuro que la citocromo c oxidasa, lo que facilita que el tóxico se disocie de la enzima y forme cianometahemoglobina. En cuanto al tiosulfato, este reacciona con el cianuro para formar tiocianato (SCN–) que es menos tóxico y se excreta en la orina. (Hay quien opina que en realidad los nitritos ayudan porque causan vasodilatación).
El nitrito de amilo se hace respirar por el paciente mezclado con aire; el nitrito de sodio y el tiosulfato de sodio se aplican de forma intravenosa.
La constatación de que es importante la formación de metahemoglobina para que reaccione con el cianuro ha llevado a diseñar compuestos que lo hagan más rápidamente, como el 4-dimetilaminofenol, otros aminofenoles o la hidroximlamina.
Compuestos de cobalto
Otra estrategia es administrar compuestos que contenga cobalto porque este metal se compleja bien con el cianuro tanto in vitro como in vivo. Son especialmente efectos el edetato de dicobalto (derecha) y la hidroxocobalamina. Esta es una forma de vitamina B12. El objetivo es obtener a partir del cianuro cianocobalamina, que es otra forma de la B12.
También se han probado cloruro de cobalto (II), acetato de cobalto (II), el complejo de cobalto con histidina y nitrito de sodio y cobalto como antídotos de cianuro basados en dicho metal. .
Otros remedios
Otros fármacos que se han utilizado con mayor o menor efectividad para combatir el envenenamiento con cianuro son los formadores de cianhidrina como el piruvato sódico o el ácido α-cetoglutárico.
También se ha ensayado la estrategia de aumentar los niveles de enzimas que eliminen cianuro ya sea suministrándolas exógenamente o proporcionando más sustrato de las mismas. Por ejemplo, añadiendo compuestos donadores de azufre ciertas enzimas pueden producir reacciones de transulfuración que convierten el cianuro en tiocianato
Finalmente, otra posibilidad es inducir la vasodilatación (por ejemplo, con clorpromazina u otros α-bloqueantes adrenérgicos).
