I gas tossici

Le sostanze gassose, come ossigeno e altri gas presenti nell’aria, vengono rapidamente assorbite a livello polmonare (anche quelle che penetrano difficilmente la cute, come l’acido cianidrico e il solfuro di idrogeno). Le sostanze tossiche presenti nell’aria vengono suddivise in due gruppi: Ad azione sistemica (CO, HCN, H2S): portano a soffocamento per mancanza di ossigeno nei tessuti e ad insufficienza respiratoria centrale - Ad azione locale (“gas irritanti”; HCl, HF, HCHO,SO2, Cl2, NCO, ossidi di azoto, fosgene, fumi di combustione): danneggiano le vie respiratorie e possono provocare edema polmonare tossico. NCO=isocianato HCHO=formaldeide

I GAS TOSSICI AD AZIONE SISTEMICA MONOSSIDO DI CARBONIO (CO) Presenta un’affinità per il Fe2+ nell’Hb 300 > dell’O2 => anche a basse conc di CO nell’aria, si forma carbossi-Hb => ridotto trasporto di O2 ai tessuti => ipossia => danni agli organi e tessuti con maggiore attività metabolica (cuore e SNC). L’esposizione per diverse ore a 50 mL/m3 di CO nell’aria (~ fumatori) porta ad una conc di HbCO del 5%, non pericolosa per la salute. I primi disturbi, come debolezza e cefalea, si presentano a partire dal 10% di HbCO. La [CO] nell’aria < 0,001% Il CO si forma da: Combustione di composti contenenti carbonio. La frazione di CO aumenta con il diminuire dell’O2 disponibile => intossicazioni gravi soprattutto in ambienti chiusi. Difetti nella combustione e utilizzo di fuochi aperti per riscaldamento in ambienti chiusi Traffico molto intenso in luoghi male aerati (sottopassaggi, portici) Dal diclorometano, contenuto nei solventi per la rimozione delle vernici, che viene trasformato nell’organismo in CO Per decomposizione dell’Hb nell’organismo si forma poco CO ([HbCO] = 0,4-0,7% nei non fumatori e 4-8% nei fumatori di circa 20 sigarette al giorno). Fonti naturali: ossidazione atmosferica del metano, incendi boschivi e microrganismi nei mari

FARMACOCINETICA DEL CO: L’assorbimento del CO avviene rapidamente attraverso i polmoni. La respirazione accelerata e più profonda, come nel caso di ansia o sforzo fisico, rende più rapida la diffusione e quindi il legame del CO all’Hb. Circa l’85% di CO è legato all’Hb, il resto al Fe2+ della mioglobina e di altre proteine (es. citocromi). Tuttavia il legame ad altre proteine ( Hb) non assume importanza per il processo di intossicazione a causa della scarsa affinità. L’eliminazione avviene lentamente con l’espirazione e dipende dalla concentrazione di ossigeno nell’aria e dal volume respiratorio. In presenza di ossigeno iperbarico o di CO2 nell’aria (↑vol ventilatorio/min) l’emivita del CO si riduce.

Sintomi dell’intossicazione da CO in funzione della [HbCO] nel sangue Sintomo [HbCO] (%) Nessun sintomo evidente, ma < velocità psicomotoria e < tolleranza al carico psicologico Cefalea, stanchezza Nausea, vomito, cefalea pulsante, disturbi alla vista Perdita di coscienza, asma, tachicardia, vertigini, collasso Coma, crampi, respirazione e polso accelerati Coma, depressione respiratoria, depressione cardiocircolatoria, attività cardiaca rallentata, ipotonia, respiro di Cheyne-Stokes, crampi Arresto respiratorio, morte 5 10-20 20-30 30-40 40-50 50-70 70-80 Danni a lungo termine: apatia, distrazione, disorientamento, debolezza, disturbi della vista e > tono muscolare INTERVENTI TERAPEUTICI: Allontanamento dall’ambiente inquinato, mantenendo libere le vie respiratorie Ossigeno iperbarico Ossigenzione con 95% O2 e 5% CO2 (per stimolare la respirazione). Le intossicazioni leggere da CO portano a sintomi che sono comuni per molte malattie => possono venire facilmente ignorati oppure non essere riconosciuti come intossicazione da CO. Nei pz con malattie cardiovascolari e con un apporto minimo di ossigeno ai tessuti è sufficiente un tasso di HbCO basso (es. 5%) nel sangue per manifestare sintomi tipici di un’insufficienza di ossigeno, come dolori al cuore.

ACIDO CIANIDRICO PRESENZA: L’acido cianidrico trova impiego nell’industria e in medicina E’ liberato dalla combustione di sostanze contenenti carbonio e azoto (sostanze plastiche o naturali) E’ presente come cianuro glicosidico in numerose piante: mandorle amare, semi o noccioli della frutta (es mele), radici di cassia Nell’organismo dal metabolismo della vitamina B12 o del sodio nitroprussiato (VD) MECCANISMO D’AZIONE: Lo ione CN- ha elevata affinità per il Fe3+ dei citocromi (legame reversibile) presenti nella catena respiratoria mitocondriale => inibizione dell’ultimo stadio della fosforilazione ossidativa e riduzione dell’ATP mitocondriale => danni a carico dei tessuti metabolicamente + attivi (es SNC) FARMACOCINETICA: Il gas dell’acido cianidrico viene assorbito velocemente nel sangue per inalazione Penetra velocemente attraverso le mucose, ma l’assorbimento cutaneo e minimo Dopo assunzione orale, i sali del cianuro vengono trasformati a livello dello stomaco nell’acido che viene rapidamente riassorbito Dai glicosidi cianogeni delle piante, l’acido cianidrico viene liberato nell’intestino per via enzimatica (beta-glucosidasi, linasi) o per idrolisi e poi assorbito L’eliminazione avviene attraverso: Trasformazione in tiocianato catalizzata da una rodanesi in presenza di tiosolfato di sodio (CN- + Na2S2O3  SCN- + Na2SO3) Decomposizione per legame alla idrossicobalamina con formazione di cianocobalamina (vit B12) Piccole quantità per espirazione o attraverso il sudore (tipico odore di mandorla amara)

Nei fumatori le conc plasmatiche di HCN sono > rispetto ai soggetti normali SINTOMI DELL’INTOSSICAZIONE DA HCN: - Primi sintomi: Vertigini, nausea, sensazione di soffocamento, ansia e sensazione di paura - Intossicazione grave: Crampi, perdita di conoscenza, acidosi metabolica, respirazione veloce e arresto respiratorio per cianosi INTERVENTI TERAPEUTICI: 4-dimetilaminofenolo (e.v.) o nitrito di sodio: ↑ MetHb-Fe3+ => il CN- vi si lega allontanandosi dai tessuti (L’uso del nitrito di sodio è limitato dalla forte azione ipotensiva) Tiosolfato di sodio (e.v.): accelera la trasformazione in tiocianato (=> urine) Idrossicobalamina: accelera la trasformazione a cianocobalamina (=> urine) (L’idrossicobalamina è meno efficace del dimetilaminofenolo combinato al tiosolfato di sodio, ma ha il vantaggio di non disturbare la capacità di trasportare l’ossigeno (per formazione di MetHb) => necessaria nelle intossicazioni da fumo in cui spesso di presenta una miscela tossica di CO e CN-)

ACIDO SOLFIDRICO: PRESENZA: Fonti industriali: produzione di viscosa, carta, birra, lavorazione del petrolio e dei gas naturali, produzione di acqua pesante per le centrali nucleari, vulcanizzazione di gomme contenenti zolfo, trattamento dei metalli, reflui industriali contenenti acido cianidrico derivanti dalla produzione della cellulosa, dello zucchero, del cianuro, della colla e della concia. Le sostanze organiche imputridite contenenti zolfo producono H2S e sono contenute nei rifiuti, nei silos e nei covoni. Sorgenti naturali: vulcani e sorgenti sulfuree Nell’intestino degli esseri viventi MECCANISMO D’AZIONE (~ cianuro): Legame al Fe3+ della citocromo-ossidasi leggermente maggiore rispetto al cianuro => inibizione della fosforilazione ossidativa e acidosi metabolica FARMACOCINETICA: Assorbimento: polmonare rapido, cutaneo trascurabile Metabolismo: ossidazione a solfato, metilazione e introduzione in proteine contenenti SH Piccole quantità di gas immodificato vengono espirate SINTOMI: Un collasso improvviso in caso di odore di uova marce indica un’intossicazione da H2S. All’aumentare della concentrazione: irritazione delle mucose (occhi e vie respiratorie), inibizione dell’olfatto, edema polmonare (esposizione >> ore), perdita di conoscenza, arresto respiratorio, morte INTERVENTI TERAPEUTICI: Allontanamento della vittima dall’atmosfera contaminata Ossigenazione con il 100% di ossigeno (il complesso H2S-citocromo-ossido è meno stabile di quello formato con CN-) Un aumento della formazione di MetHb può aiutare il recupero, ma non è efficace come nelle intossicazioni da CN- a causa della decomposizione veloce del complesso solfo-MetHb

I GAS TOSSICI AD AZIONE LOCALE (gas irritanti) La localizzazione del danno nelle vie respiratorie dipende dalla solubilità in acqua della sostanza: Sostanze idrosolubili  interazione e assorbimento sulle mucose => ridotta capacità di raggiungere le vie aeree più profonde Sostanze liposolubili  minore assorbimento nelle vie aeree superiori => i gas lipofili raggiungono gli alveoli in conc elevate. Vengono assorbiti con difficoltà dal muco che ricopre le mucose degli occhi e dello spazio naso-faringeo => raggiungono le cellule epiteliali in conc relativamente basse => danno e irritazione minori GAS La liberazione di liquidi dei tessuti nel tratto alveolare (edema polmonare) è indice di danno dei componenti cellulari della barriera aria-sangue e della membrana basale. Per conc elevate di gas possono essere colpiti anche gli “strati” non elettivi. Così in caso di incidenti con ammoniaca, molto idrosolubile, in ambienti chiusi con impossibilità di abbandonarli, si formano edemi polmonari. L’80% dei casi di morte a causa della guerra chimica nella prima guerra mondiale sono dovuti al fosgene. Negli strati superiori dell’atmosfera l’ozono esercita una funzione protettiva con l’assorbimento delle radiazioni UV, negli strati più profondi dell’aria è un agente inquinante, che è formato fotochimicamente dalle impurezze presenti nell’aria. Molto idrosolubili Media idrosolubilità Non idrosolubili Ammoniaca Acido cloridrico Acido fluoridrico Formaldeide Acroleina Biossido di zolfo Cloro Bromo (Ossigeno) Ozono Ossidi di azoto Fosgene Effetti sui bronchi: espettorazione, tosse, broncospasmi. Successivamente: bronchite e bronco-pneumopatie Danno alveolare (+ endotelio capillari): reazione irritante con gonfiore della membrana alveolare fino a disturbi degli scambi O2/CO2. Edema polmonare. Irritazione degli occhi, del tratto naso-faringeo e della laringe, fino alla corrosione degli strati epiteliali superiori ed eventualmente crampi alla glottide ed edemi

INTERVENTI TERAPEUTICI: Un fattore importante per l’intensità del danno è rappresentato dalla reazione dell’organismo alla presenza del gas tossico: GAS IDROSOLUBILI: Il contatto con le mucose degli occhi, del tratto naso-faringeo e della laringe genera una sensazione di irritazione e dolore => rapido allontanamento dalla fonte di irritazione GAS LIPOFILI: L’irritazione degli strati più profondi dei polmoni non viene percepita INTERVENTI TERAPEUTICI: - Allontanamento del soggetto colpito dall’area contaminata - Ripresa e mantenimento delle funzioni respiratoria e circolatoria - Lavaggio delle mucose degli occhi, naso, cavità orale e faringe e della cute con soluzione salina fisiologica o, in caso di emergenza, con acqua (per gas idrosolubili) - Adrenalina (in caso di edemi della laringe o broncospasmo) - Glucocorticoidi (per l’edema polmonare) Acido muriatico (soluzione acquosa dell’acido cloridrico)

INTOSSICAZIONE DA FUMI DI COMBUSITONE Circa l’80% dei casi di morte negli incendi non sono riconducibili alle ustioni, ma alle intossicazioni da gas tossici Il fumo contiene: gas tossici (irritanti o ad azione sistemica), vapori e particelle solide di dimensioni variabili (che possono trasportare sostanze tossiche negli strati più profondi dei polmoni). Il fumo caldo stesso può danneggiare le vie respiratorie superiori, tuttavia le ustioni sono limitate nella zona al di sopra della glottide. Negli incendi negli ambienti chiusi il pericolo di intossicazione è particolarmente elevato. A seconda del materiale combusto possono formarsi numerosi gas; ma nella maggior parte dei casi l’agente tossico è il CO. I GAS TOSSICI NEGLI INCENDI Gas Materiale di partenza Effetto Monossido di carbonio Acido cianidrico Acido solfidrico Biossido di zolfo Acido cloridrico Fosgene Octafluoroisobutilene Isocianato Ossido d’azoto Tutti i composti contenenti carbonio Lana, seta, poliacrilonitrili, nylon, poliuretani, neoprene Gomma Polivinilcloruro (PVC) Idrocarburi clorurati Polifluorocarbuti Poliuretani Nitrati di cellulosa, lana, seta S S,R R R: effetto irritante; S: effetto sistemico