1. PRINCIPIOS GENERALES

Se denominan compuestos organofosforados (COF) a aquellas sustancias organicas derivadas de la estructura quimica del fósforo.

Es muy amplia la lista de utilidades de estas sustancias. En Medicina los COF se han utilizado clásicamente para el tratamiento de la miastenia gravis, el glaucoma, el íleo paralitico y la atonia vesical , y más, recientemente para tratar algunos tumores ⁽¹⁾ la enfermedad de Alzheimer ⁽²⁾ y la retinitis por citomegalovirus ⁽³⁾. Algunos paises utilizan los COF como armas de guerra quimica ⁽⁴⁾. En la industria los COF se utilizan como aditivos del petroleo, disolventes, en las industrias de colorantes, barnices, cuero artificial, aislantes electricos, impermeabilizantes, ignífugos, ablandadores de plásticos, plastificantes del caucho etc. En el ámbito doméstico los COF forman parte de la formulación de muchos insecticidas para cucarachas y hormigas ⁽⁵⁾.

Sin embargo el uso más relevante de los COF es en la agricultura fundamentalmente como insecticidas, y en menor grado como helminticidas, acaricidas, nematocidas, fungicidas y herbicidas. En la actualidad los insecticides organofosforados (IOF) son los plaguicidas empleados con mayor frecuencia en todo el mundo, y por ello son frecuentes las intoxicaciones por estas sustancias.

1. 2. HISTORIA

La química del fósforo se remonta a 1820, cuando Lassaigne estudió por primera vez las reacciones del alcohol con el acido fosforico.

El primer agente anticolinesterasico, el tetraetil pirofosfato, se sintetizó en 1854 por Clermont ⁽⁶⁾; sin embargo las propiedades insecticidas de este compuesto no fueron descubiertas hasta unos 80 años después. Estas investigaciones tuvieron su continuación durante el mismo siglo en Alemania con Michaelis, que estudio los compuestos nitrofosforados, y en Rusia con Arbuznov, que describió los COF trivalentes ⁽⁷⁾.

Las investigaciones modernas sobre los IOF datan de 1932, año en que Lange y Krueger sintetizaron los dimetil y dietil fosfofluoridatos, y describieron por vez primera los efectos nocivos de los COF sobre los seres vivos. La declaración de los autores de que la inhalación de los vapores de estos compuestos causaba una persistente sensación de ahogo y visión borrosa fue lo que llevó al alemán Schrader, un investigador de la I. G. Farbenindustrie, a explorar la actividad insecticida de estos compuestos. A este investigador debemos el descubrimiento de los dos primeros IOF sistémicos: el OMPA o schradan (1941) y el TEFP o bladan (1944) ⁽⁷⁾.

Los descubrimientos sobre la toxicidad de los IOF llevó a muchos investigadores a pensar en su uso como armas de guerra química. Por ello los COF fueron prohibidos como armamento químico por la Convención de Génova de la Liga de las Naciones en 1925, aunque algunos paises se reservaron el derecho a utilizarlos si eran atacados primero con ellos ⁽⁸⁾.

A pesar de tal prohibición, a finales de los años 30 y principios de los 40 los COF fueron ampliamente investigados por el mismo Schrader ⁽⁹⁾, y otros muchos como armas de guerra quimica ⁽³¹⁾. Este investigador llego a sintetizar unos 300 COF con fines militares, de los cuales uno de los más conocidos es el DFP. Durante la II Guerra Mundial se crearon en Alemania nuevos COF como el tabún, el sarin y el somán; debido a su elevada toxicidad, su descubrimiento fue mantenido en secreto por el gobierno aleman ⁽¹⁸⁾. Aunque con menor empeño, los aliados también buscaron COF tóxicos. Sin embargo, ya fuera por la prohibicón de la Liga de las Naciones o por el miedo a represalias, no fueron empleados durante la II Guerra Mundial ⁽⁸⁾ .

En 1944 Schrader obtuvo la síntesis del paratión, un IOF ampliamente utilizado en la agricultura por su elevada potencia insecticida, su baja volatilidad y su buena estabilidad en el agua ⁽³⁴⁾. En 1950 se descubrió el malatión, también de amplio espectro pero de menor toxicidad para los mamíferos ⁽⁸⁾. Estos dos IOF han sido ampliamente utilizados, y aún hoy son los dos IOF que a nivel mundial producen mayor número de IA.

En 1947 la compañia suiza Geigy descubrió un nuevo grupo de insecticidas, los carbamatos, que actuaban de forma similar a los IOF, aunque con efectos menos duraderos.

Desde entonces hasta nuestro días se han sintetizado más de 35.000 COF ⁽⁸⁾, de los que unos 50 son los habitualmente utilizados en la agricultura.

A pesar de que el acuerdo de la Convención de Génova fue ratificado por la Conferencia de París de 1989 ⁽¹⁰⁾, en la última década algunos paises y grupos terroristas han vuelto a utilizarlos como armas de guerra. Debido a su elevado poder mortífero y al relativo bajo precio que cuesta fabricarlos, han sido denominados " el armamento nuclear de los paises pobres". Los iraquíes utilizaron COF en las guerras contra Irán y los kurdos. Grupos terroristas japoneses utilizaron el COF sarin en Junio de 1994 en la ciudad de Matsumoto ⁽¹¹⁾ y en Marzo de 1995 en el metro de Japón ⁽¹²⁾. Incluso los EE.UU. tienen almacenados COF como armas químicas, que están siendo destruídos por mandato del Congreso ^(13). Por ello recientes trabajos alertan sobre el uso de los COF en la guerra química o en atentados terroristas ⁽¹⁵⁾ , y se ha estudiado el uso de inhibidores reversibles de la colinesterasa (CE), como la piridostigmina, en la profilaxis de soldados expuestos a la guerra química en la Guerra del Golfo Persa ⁽¹⁵⁾.

1. 3. QUIMICA Y COMPUESTOS MAS UTILIZADOS

En 1937 Schrader describió la fórmula general de los COF (FIGURA 1), donde Rl y R2 pueden ser un grupo alquil, alcoxi, ariloxi, amido o mercapto, y X un halógeno, cianuro, tiocianato, fenoxi, tiofenoxi, fosfato o carboxilo.

Según sea el grupo sustituido, se han propuesto diversas clasificaciones de los COF, aunque la más empleada es la de Holmstedt ⁽¹⁶⁾ . Este autor clasifica los COF en 4 categorias de acuerdo con el carácter del grupo X: I (X contiene un nitrógeno cuaternario), II (X es flúor), III (X es un grupo CN, OCN, SCN u otro halogenado que no sea flúor) y IV (X es otra molécula).

Los compuestos de la categoria I (fosforilcolinas) no sólo son potentes inhibidores de la CE, sino que además tienen acción colinérgica directa. Por ello son los compuestos más tóxicos. No se utilizan como insecticidas. Uno de ellos, el ecotiofato, se utiliza en el tratamiento del glaucoma.

Los compuestos de la categoria II (fluorofosfatos), aunque también son muy tóxicos, lo son menos que los anteriores. Además son muy volátiles, y por ello se han empleado fundamentalmente como gases de guerra. Se han denominado "gases nerviosos" porque su efecto predominante es sobre el sistema nervioso central (SNC). Quizás la sustancia más representativa de esta categoria es el sarín, que fue creado como arma química durante la II Guerra Mundial y recientemente fue empleado por grupos terroristas en Japón ^{(11, 12)} .Muchos de los datos que conocemos sobre los COF es por el estudio de los tóxicos de esta categoría. Só1o unos pocos compuestos de este grupo se han utilizado como insecticidas.

Los compuestos de la categoria III son menos tóxicos que los anteriores. No se utilizan como insecticidas y si como gases nerviosos de guerra, como el tabún.

En la categoria IV se incluyen la mayoria de los compuestos que hoy se utilizan como IOF. Estos se subdividen en 8 grupos en relación a los sustituyentes Rl y R2: IV.1. dimetoxi, IV.2. dietoxi, IV.3. otros dialkoxi, IV.4. diamino, IV.5. clorados y otros dialkoxi (cloretoxi), IV.6. tritioalquil (tritiobutil), IV.7. trifenil y IV.8. sustituyentes mixtos. La mayoria de los IOF y los acaricidas actuales son derivados dimetoxi o dietoxi. Aunque algunos IOF pertenecen a los otros subgrupos, en ellos se incluyen básicamente defoliantes, fungicidas, antihelmínticos y rodenticidas. En la categoria IV también se incluyen otros compuestos que no tienen interés como pesticidas, Como el triortocresilfosfato (TOCF) ^{(7) (16)} que es un aditivo para gasolinas y lubricantes^{(7) (16)}.

1. 4. METABOLISMO

En general los COF son sustancias muy liposolubles ⁽¹⁷⁾ . Su volatilidad es variable, aunque se suelen utilizar como IOF los compuestos menos volátiles. Una vez que entran en un organismo vivo, poseen una corta vida media en el plasma y un elevado volumen de distribución en los tejidos ⁽¹⁸⁾ .

Los COF son atacados por una serie de enzimas (esterasas, enzimas microsomiales, transferasas), fundamentalmente en el hígado, sufriendo una serie de transformaciones quimicas. Estas transformaciones tienden a aumentar la hidrosolubilidad del plaguicida, y por consiguiente facilitan su excreción ⁽¹⁹⁾ . Pero a veces el metabolismo aumenta su toxicidad, como sucede con las formas oxón en que son transformadas el paratión y el malatión.

Debido a su alta liposolubilidad los COF se acumulan en tejidos ricos en grasas, como el paniculo adiposo o el tejido nervioso, desde donde pueden ser liberados nuevamente al torrente sanguineo.

Los COF se eliminan por via urinaria y heces, en su forma activa o previa metabolización hepática ⁽²⁰⁾.

1. 5. MECANISMO DE ACCION

Los COF pueden producir cuatro tipos de efectos tóxicos:

1) Inhibición de la enzima CE, produciendo una sobreestimulación colinérgica, que será la que dominará el cuadro.

2) Acción tóxica directa sobre distintos parénquimas, al igual que cualquier otro tóxico.

3) Disfunción de la placa neuromuscular postsináptica, dando lugar al llamado "síndrome intermedio".

4) Inhibición de la enzima esterasa neurotóxica (ENT), produciendo una neuropatía retardada (NR).

La acetilcolina actúa como neurotransmisor de todas las fibras autonómicas preganglionares, de todas las fibras parasimpáticas postganglionares y de algunas fibras simpáticas postganglionares; además es un neurotransmisor de la placa motora y de alguna sinapsis interneuronal del SNC ⁽²¹⁾ . La enzima CE liberada desde las terminaciones nerviosas hidroliza la acelticolina a dos fragmentos inactivos, colina y ácido acético.

La CE tiene un centro activo con dos sitios reactivos principales: un sitio aniónico (por el que se une a la acetilcolina), y un sitio esterásico ( al que se une los COF). Hay dos tipos de CE : CE eritrocitaria (CEE) o verdadera ( presente en eritrocitos y en tejido nervioso) y CE sérica (CES)

Pseudocolinesterasa (presente en hígado y plasma).

Tras la exposición a un COF éste o sus metabolitos se unen mediante su radical fosfórico al lugar esterásico de la CE, produciendo una inactivación de la misma, con la consiguiente sobreestimulación colinérgica. Tanto la CEE como la CES son inhibidos por los COF ⁽²²⁾ ,

La unión COF-CE es inicialmente fuerte, aunque es todavía susceptible de ser reactivada mediante la administración precoz de unos fármacos denominados oximas. En las primeras horas se producen unas reacciones químicas que hacen la unión COF-CE más estable, hasta quedar una unión irreversible que tarda entre 60 minutos y varias semanas en deshacerse. La velocidad de este proceso se denomina " envejecimiento de la enzima" , y varía en función de la estructura química del COF.

El comienzo, la intensidad y la duración de los efectos farmacológicos que ocurren después de la intoxicación por COF vienen determinados en gran parte por la naturaleza del tóxico, su vía y velocidad de entrada en el organismo, su liposolubilidad y su velocidad de la degradación metabólica.

Los COF muy liposolubles pueden producir síntomas y signos de hiperactividad colinérgica durante un largo periodo de días o semanas, a pesar de un tratamiento aparentemente exitoso. Este fenómeno se debe al almacenamiento del COF en la grasa, en el tejido celular subcutáneo o en el tubo digestivo, que se sigue de liberaciones repetidas del mismo. Al proceso se le denomina "reintoxicación endógena",

Unos pocos COF bicíclicos no inhiben la CE; son antagonistas específicos del gammaaminobutirato (GABA).