Toxicología alimentaria, efectos adversos y alimentos que lo causan

BIOQUÍMICA AMBIENTAL

Módulo 2.- Dinámica de los XBs en los organismos

TEMA 3.- Absorción:

Rutas de exposición y Vías de entrada de los xenobióticos en los organismos. Absorción a través de membranas biológicas. Factores que afectan a la absorción de compuestos químicos.Velocidad y extensión de la absorción. Relación con los mecanismos de transporte.

3.1 RUTAS EXPOSICIÓN y VIAS DE ENTRADA DE LOS XENOBIOTICOS

EXPOSICIÓN: Manera cómo el organismo se pone en contacto con los tóxicos.

Vías DE ABSORCIÓN: mayoritarias(inhalatoria, cutánea, digestiva) y minoritarias(placentaria, leche materna y parenteral).

Las principales rutas de entrada de los xenobióticos en los organismos son: gastrointestinal, dérmica y respiratoria. Otras vías son puramente experimentales como: IP, IV, IM o subcutanea. Las inyecciones en el sistema circulatorio (IV) eliminan la fase de absorción como tal.

3.2.- ABSORCIÓN:Es el ingreso del xenobiótico en la sangre, atravesando las distintas barreras biológicas.

Absorción es el proceso por el cual un compuesto penetra dentro del torrente circulatorio de un organismo desde el entorno ambiental en el que se mantiene dicho organismo, después podrá llegar hasta el medio celular (órgano, tejido, etc).

La ruta que sigue un xenobiótico desde el entorno de exposición o punto de administración al lugar de acción dentro de él abarca el tránsito por una serie de tejidos y células, todos aislados por membranas.

La transferencia hasta el interior de un orgánulo subcelular, aislado por membranas, puede ser necesaria para que el tóxico pueda ejercer la interacción molecular con la macromolécula correspondiente .

Ilustración del número de membranas encontradas por un xenobiótico

en los procesos de absorción y distribución por el organismo.

Exterior / M piel o mucosa / FLUIDO INTERSTICIAL / M capilares / PLASMA / M capilar / FLUIDO INTERSTICIAL / M celular / FLUIDO INTRACELULAR / M orgánulo / FLUIDO INTRAORGÁNULO (nucleo, mitocondria, lisosoma, etc).

3.3.- MEMBRANAS BIOLOGICAS

Sea cual fuere la vía de entrada de los xenobióticos: ruta dérmica, oral o por inhalación, las membranas son la primera estructura biológica con la que se encuentran.

Las membranas biológicas están compuestas por fosfolípidos, colesterol y proteínas. El modelo básico, postulado por Davson and Danielli (1935), es todavía válido para describir la estructura de las membranas celulares y una montaña de datos (microscópicos, bioquímicos) han confirmado esta hipótesis con relativamente pocas modificaciones.

Diagrama esquemático de la membrana biológica, (modelo de mosaico fluido según Singer y Nicolson, 1972)

Componentes:Proteínas y Lípidos: Colesterol, fosfolípidos y glicolípidos.

Lípidos: Fosfolípidos, proteína / lípido= 5 en mielina

Glicolípidos= 1 en membrana externa mitocondrial

Proteína periférica

Proteína integral

3.4.- MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA

Los mecanismos primarios de transporte de compuestos a través de las membranas biológicas son básicamente 4:

1.- Filtración:

La filtración a través de los poros es un posible canal para moléculas de tamaño relativamente pequeño (MW 100), pero las moléculas grandes son excluidas. La filtración es considerada como importante en los mecanismos de eliminación mas que en los de absorción. IONES, ALGUNOS NECESITAN TRANSPORTE ACTIVO

2.- Difusión pasiva o simple:

Parece ser el primer mecanismo en la entrada de tóxicos. El compuesto se mueve a través de las membranas por simple difusión y un coeficiente de reparto adecuado entre las fases agua:lípidos son los parámetros mas responsables de la velocidad de movimiento. FORMAS ELEMENTALES DE METALES O COMPUESTOS INORGÁNICOS

En el dibujo adjunto se representan

simbólicamente los sistemas de

difusión simple, transporte facilitado

y transporte activo

3.- Transporte facilitado : Algunos exógenos pueden ser absorbidos por sistemas específicos (proteínas) del transporte de compuestos endógenos a través de membrana.

Algunos sistemas de transporte no requieren energía con lo que son incapaces de mover compuestos frente a gradientes de concentración, solo actúan a favor de gradiente (difusión facilitada o mediada).

Otros requieren energía y transportan los compuestos contra un gradiente de concentración (transporte activo). No para XBs.

IONES UNIDOS A LIGANDOS, AMINOÁCIDOS, PROTEÍNAS.

Dependerá de:

Membrana celular y Naturaleza de los compuestos

4.- Endocitosis: La pinocitosis y la fagocitosis son procesos especializados en los que las membranas celulares se invaginan o fluyen alrededor de un tóxico y lo engullen; así son capaces de transferirlo a su interior, sin atravesar estrictamente la membrana. COMPUESTOS UNIDOS A PARTICulas.

3.5.- Factores que afectan al paso de compuestos a través de membranas:

3.5.1.-Propiedades físico-químicas de los XBs:

Grado de ionización, pKa, y Coeficiente de partición, Tamaño, Solubilidad en medios acuosos y en medios lipídicos.

Ionización de los compuestos

La naturaleza anfipática de las membranas crea una barrera para los iones, compuestos altamente polares, aunque no los excluye completamente. Con los alcaloides se demostró que las membranas eran más permeables a los compuestos no iónicos que para los iónicos. Los alcaloides en el medio ácido del estómago son dificilmente absorbidos y la toxicidad sistémica no se ve alterada. Si el medio estomacal se hace más alcalino, los compuestos se hacen no iónicos y son absorbidos y por lo tanto ejercen su toxicidad. Luego la absorción de xenobióticos por vía estomacal está muy afectada por las condiciones de pH.

La cantidad de tóxico en forma ionizada y no ionizada depende del pKa del tóxico y del pH del medio; cuando el pH del medio sea igual al pKa del compuesto disuelto, el 50 % de compuesto estará en forma ionizada y el 50 % en forma no ionizada. La relación vendrá dada por la ecuación de Henderson-Hasselbalch.

forma no ionizada

Compuestos ácidos muy ionizados a pH > 6, poco absorbibles

" " poco ionizados a pH < 6, muy absorbibles

forma ionizada

Compuestos básicos muy ionizados a pH < 6, poco absorbibles

" " poco ionizados a pH > 6, muy absorbibles

Efecto del pH sobre la ionización de compuestos Absorción intestinal de ácidos

...