El sulfuro de hidrógeno es la razón por la que es peligroso. Sulfuro de hidrógeno: ¿por qué es peligroso para la salud? Síntomas de envenenamiento
Enfermedades causadas por la exposición al sulfuro de hidrógeno.
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Enfermedades profesionales
¿Qué es el sulfuro de hidrógeno y dónde se usa?
El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un gas incoloro e inflamable más pesado que el aire y tiene un olor característico a huevos podridos.
La prevalencia y alcance del sulfuro de hidrógeno.
En la naturaleza, el sulfuro de hidrógeno se encuentra en gases volcánicos y lugares húmedos, donde, gracias a la flora bacteriana, se produce la descomposición de sustancias orgánicas que contienen azufre. En la industria, se puede formar como resultado del contacto de azufre elemental o compuestos que contienen azufre con materiales orgánicos a altas temperaturas. El sulfuro de hidrógeno es un subproducto indeseable de muchas industrias. Estos incluyen: la industria petroquímica, plantas de coque-química, empresas para la producción de fibra de viscosa, celofán, sales de bario, pinturas y pigmentos que contienen azufre, fábricas para la producción de litografías y fotograbados, azúcar y curtidurías, así como empresas para el tratamiento de aguas residuales.
El sulfuro de hidrógeno se utiliza como producto intermedio en la síntesis de compuestos de azufre inorgánicos, ácido sulfúrico y compuestos de azufre orgánicos.
Grupos ocupacionales en riesgo de exposición al sulfuro de hidrógeno
Trabajadores con mayor riesgo de exposición pero limpieza Aguas residuales, mineros, metalúrgicos, personas que se ocupan del ensilaje, trabajadores de azucareros, curtidurías, fábricas para la producción de fibra de viscosa y celofán, empresas químicas (producción de ácido sulfúrico, sales de bario, etc.).
El mecanismo de acción del sulfuro de hidrógeno en las personas. Peligro de sulfuro de hidrógeno.
Succión
En condiciones industriales, la absorción de sulfuro de hidrógeno ocurre solo a través del sistema respiratorio.
Biotransformación
El sulfuro de hidrógeno se oxida rápidamente a sulfatos. Es un inhibidor de la citocromo oxidasa (enzima respiratoria de Warburg).
Destacando
Solo una pequeña parte (menos del 10%) de la cantidad absorbida se excreta sin cambios con el aire exhalado. Los metabolitos de sulfuro de hidrógeno (sulfatos, tiosulfatos) se excretan en la orina.
Evaluación del impacto del sulfuro de hidrógeno
Evaluación del estado del medio ambiente
Donde la presencia es probable concentraciones peligrosas, se pueden utilizar tubos indicadores para determinar este último. Para un estudio cuantitativo de la concentración de sulfuro de hidrógeno en el aire se recomienda tanto el método colorimétrico con azul de metileno como la cromatografía de gases. Cabe señalar que este último método permite el uso de muestreadores individuales.
Evaluación biológica
No existen métodos de evaluación biológica.
Envenenamiento por sulfuro de hidrógeno y enfermedades por exposición al sulfuro de hidrógeno.
Enfermedades agudas
El sulfuro de hidrógeno es irritante para los ojos y puede provocar queratoconjuntivitis. También irrita el tracto respiratorio, lo que puede provocar bronquitis e incluso edema pulmonar. Cuando se expone a altas concentraciones, se desarrolla parálisis del olfato, por lo que una persona deja de percibir el olor a gas. Los síntomas de una intoxicación aguda incluyen irritación ocular y respiratoria, dolor de cabeza, mareos y dolor en el pecho. En casos graves, el coma, las convulsiones y la muerte pueden desarrollarse en segundos.
Enfermedades crónicas
Según varios autores, como consecuencia de la exposición prolongada al sulfuro de hidrógeno en concentraciones que no provocan intoxicación aguda, pueden aparecer los siguientes síntomas: trastornos, dolor de cabeza, mareos, incapacidad para concentrarse en nada, inestabilidad del estado de ánimo, hiperhidrosis, autonómico. disfunción. sistema nervioso, bronquitis crónica y dispepsia. Sin embargo, otros investigadores rechazan la posibilidad de intoxicación crónica.
Relación entre exposición y enfermedad
El umbral de olor del sulfuro de hidrógeno es de aproximadamente 0,012-0,03 μg / m3 de aire. A una concentración de 7-11 μg / m3, el olor se vuelve insoportable incluso para aquellos que tienen un contacto regular con el sulfuro de hidrógeno. A una concentración de 1500 μg / m3, el coma puede desarrollarse después de una sola inhalación, seguido de la muerte rápidamente. La exposición prolongada a una concentración de 375 μg / m3 causa edema pulmonar, y a una concentración de 75 μg / m3, queratoconjuntivitis y bronquitis.
Pronóstico
La consecuencia de una intoxicación aguda grave con coma puede ser un daño persistente al cerebro o al corazón, al mismo tiempo, el pronóstico de una intoxicación moderadamente grave es favorable.
Diagnóstico diferencial
Es necesario excluir otras causas de alteración de la conciencia (neurológicas, cardiovasculares, metabólicas), así como probar el efecto del sulfuro de hidrógeno en altas concentraciones (basado en antecedentes profesionales, detección de altas concentraciones en el aire). En el caso de queratoconjuntivitis o enfermedad respiratoria aguda, es suficiente confirmar la exposición a altas concentraciones de sulfuro de hidrógeno.
Sensibilidad
La sensibilidad a los efectos del sulfuro de hidrógeno aumenta con todas las enfermedades acompañadas de un deterioro en el suministro de oxígeno a los órganos vitales (aterosclerosis de los vasos del cerebro y arterias coronarias, anemia, enfermedades respiratorias crónicas), así como queratoconjuntivitis.
Exámenes médicos
Inspección preliminar
Debe incluir la recopilación de anamnesis y examen clínico, en los que se debe prestar especial atención al estado de los ojos, los sistemas nervioso y cardiovascular y los órganos respiratorios. Puede realizar un estudio de los principales indicadores de la función pulmonar (FVC, FOV1.0).
En términos médicos, no se diferencian de un examen previo al empleo. Suelen celebrarse una vez al año.
Tratamiento
envenenamiento con sulfuro de hidrógeno.
En intoxicación aguda sulfuro de hidrógeno la víctima debe ser trasladada inmediatamente al aire libre y debe iniciarse un tratamiento sintomático. Puede ser necesaria la respiración artificial.
Acciones preventivas
La concentración de sulfuro de hidrógeno en el aire debe mantenerse lo más baja posible utilizando medidas técnicas especiales (sellado de los procesos de producción, ventilación). Es posible que se requiera protección respiratoria (utilizando respiradores o aparatos de respiración de circuito cerrado).
Concentración máxima permitida de sulfuro de hidrógeno en el aire en los lugares de trabajo en diferentes paises rango de 10 a 15 μg / m3.
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Capítulo -
El sulfuro de hidrógeno se puede formar en el cuerpo y afectar el curso de las reacciones metabólicas. Un cambio en su concentración conduce al desarrollo de patologías. Al mismo tiempo, ¡un exceso de este gas en el aire es peligroso!
El sulfuro de hidrógeno es un gas con un olor extremadamente desagradable a proteína en descomposición o, simplemente, a huevos podridos. Se libera durante la descomposición de la materia orgánica. El sulfuro de hidrógeno es más pesado que el aire, por lo que puede acumularse en zanjas, barrancos, fosas y pozos contaminados. También son ricos en gases volcánicos. En la industria, el sulfuro de hidrógeno es un subproducto del refinado de petróleo y carbón, el tratamiento de aguas residuales, la producción de pinturas, celofán, azúcar, viscosa, etc. Lea a continuación qué efecto tiene en el cuerpo.
El contacto humano con el sulfuro de hidrógeno es muy peligroso. Este gas es veneno fuerte... Una vez en el cuerpo, se convierte en sulfato y bloquea la enzima respiratoria citocromo oxidasa. A una baja concentración de sulfuro de hidrógeno en el aire, el sistema respiratorio se excita. Entonces el cuerpo humano busca compensar la falta de oxígeno.
Con un aumento en el contenido de este gas, comienza una fuerte depresión del sistema respiratorio. A una concentración de sulfuro de hidrógeno de 1000 mg / m3 y más, una persona morirá instantáneamente.
El olor a huevos podridos desde la infancia recuerda a todos lo que es el sulfuro de hidrógeno. Gas incoloro con fórmula química H2 S es altamente inflamable. Una toxina venenosa rara vez causa una intoxicación aguda, pero sin tratamiento empeora la salud humana incluso en pequeñas dosis. Las personas están expuestas a él en entornos industriales donde el azufre cristalino puede arder. La obtención de una sustancia en el laboratorio se realiza mediante un generador de gas. Durante los incendios, el sulfuro de hidrógeno arde con una llama azul.
Distribución de materia
La combinación y producción de azufre e hidrógeno está asociada con la descomposición de la materia orgánica, rocas con compuestos de sulfuro, porque es común en minas, coque, gas y Industria del aceite. Agua de sulfuro de hidrógeno encontrado en residuos industriales y agua de alcantarillado. Extremadamente concentración permisible(MPC) en el aire - 10 mg / m3, pero en presencia de hidrocarburos - hasta 3 mg / m3. Existe una acumulación de gas sulfuro de hidrógeno en rocas volcánicas, en lugares donde las aguas minerales sulfúricas salen a la superficie de la tierra o donde los desechos orgánicos se almacenan en pozos profundos.
Trabajadores de plantas de tratamiento de aguas residuales, trabajadores de alcantarillado, estaciones de bombeo, túneles, pozos, mineros y empleados de laboratorios químicos.
El uso de sulfuros está muy extendido en la metalurgia en el procesamiento de minerales de metales no ferrosos, en la industria ligera como fósforos y en la electrónica. La sustancia manifiesta las propiedades químicas de un agente reductor, se puede utilizar para obtener azufre y ácido sulfúrico.
Toxicidad y detección
La toxina tiene una tercera clase de peligro, es de 5 a 10 veces inferior en toxicidad al cianuro. Su propiedades físicas causar la gravedad de la intoxicación. El sulfuro de hidrógeno es más pesado que el aire y se condensa en un líquido incoloro que se disuelve rápidamente en agua.
El gas olfativo no se detecta a una concentración inferior a 1 ppm, el umbral mínimo de contacto es de 0,18 mg / m3. Apesta a huevos podridos a una dosis de unos 40 mg / m3, con un límite máximo de concentración de 40 a 150 mg / m3, tiene un olor dulzón. Las dosis superiores a 150 mg / m3 provocan una parálisis temporal rápida de los nervios olfatorios, lo que conduce a la incapacidad de reconocer el gas.
Aguas curativas con azufre
El sulfuro de hidrógeno en el agua no siempre es peligroso. En el pozo con agua potable la concentración permisible es inferior a 0,03 mg / l, y cuando está en reposo, el agua se enturbia debido al desplazamiento del azufre por el oxígeno. Los beneficios y daños de la solución de sulfuro de hidrógeno están asociados con las cualidades medicinales de los ácidos sulfurosos. De aquí provienen las aguas minerales, que se forman naturalmente por contacto entre el agua y las rocas sulfúricas inorgánicas.
El agua de sulfuro de hidrógeno con una concentración de 10-40 mg / l reduce la producción de jugo gástrico, elimina el estreñimiento y promueve la excreción de bilis. Se recomienda beber agua para el daño hepático y la intoxicación por metales pesados, pero solo tome el consejo de un médico.
El efecto tóxico del sulfuro de hidrógeno en los humanos.
Hay dos formas de intoxicación por sulfuro de hidrógeno:
- inhalación;
- contacto con la piel o membranas mucosas.
A nivel celular, la sustancia se une al hierro en las moléculas e inhibe la citocromo oxidasa en las mitocondrias, bloquea el suministro de oxígeno.
La falta de oxígeno es lo peligroso del gas que, cuando ingresa al torrente sanguíneo, forma sulfuros.
El envenenamiento ocurre cuando la acumulación de sulfuros excede la capacidad del cuerpo para eliminarlos. La sustancia se disuelve fácilmente en grasas, por lo que penetra fácilmente en cualquier célula, especialmente en el sistema nervioso central y los pulmones.
El espectro de manifestaciones depende de la concentración y duración de la exposición al sulfuro de hidrógeno en el cuerpo humano.
La intoxicación aguda asociada con altas dosis de la toxina adopta varias formas:
- Leve: se manifiesta por irritación de las membranas mucosas y del tracto respiratorio. Una persona siente dolor en los ojos, dolor y rascado en la garganta, se vuelve sensible al color. Puede aumentar la tos, secreción nasal y broncoespasmo. Exteriormente se manifiesta como enrojecimiento de los ojos, parpadeo y cierre espontáneos (blefaroespasmo).
- Medio: ocurre cuando una sustancia ingresa al torrente sanguíneo a través de los pulmones. La persona experimenta dolor de cabeza, mareos, debilidad, náuseas y vómitos, diarrea. Puede verse afectada la coordinación de movimientos, la tendencia a la agitación y al desmayo. Exteriormente manifestado por el azul de los labios. El médico detecta un aumento de presión, una aceleración del pulso. El análisis de orina revela proteínas y células cilíndricas. A veces, la temperatura sube, aparecen síntomas de bronquitis y neumonía.
- Grave: vómitos severos, piel azul, disfunción del corazón y asfixia. Un coma profundo generalmente termina con la muerte. Si una persona cae en un sueño profundo y luego se despierta, esto indica un resultado favorable. La intoxicación se manifiesta por apatía, astenia, aturdimiento y se desarrolla gradualmente daño al sistema nervioso central. Es posible el desarrollo de edema pulmonar.
Bajo la influencia de dosis superiores a 1000 mg / m3, se desarrolla una forma fulminante o "apopléjica", que se manifiesta por convulsiones y desmayos. La muerte ocurre dentro de los 20 minutos debido a la parálisis del centro respiratorio (tronco encefálico) o en el contexto de una parálisis cardíaca.
La intoxicación subaguda actúa más lentamente, los dolores de cabeza, la debilidad o el cansancio aumentan gradualmente. La persona experimenta sudoración, las membranas mucosas de la boca se enrojecen y aparece dolor al tragar. Los ojos se secan, se desarrolla conjuntivitis. Aumenta la producción de saliva, náuseas, dolores de estómago paroxísticos, se desarrolla diarrea con una deposición característica de color negro verdoso.
Envenenamiento crónico
La baja exposición al sulfuro de hidrógeno no es infrecuente. Algunos países han desarrollado estándares para las emisiones atmosféricas industriales. Impacto en edificios residenciales no se considera a nivel estatal, aunque las fábricas e instalaciones agrícolas cercanas, el desarrollo de petróleo y gas, planta de tratamiento de aguas residuales contaminar agua potable especialmente en áreas rurales donde no se dispone de tratamiento.
Si una persona sufre a menudo de inflamación ocular, rinitis, bronquitis y laringitis, diarrea y náuseas, se queja de falta de energía, debilidad con sudoración, dolores de cabeza, alteraciones del sueño en un contexto de disminución presión arterial y una ralentización de los latidos del corazón, puede estar experimentando una intoxicación persistente por sulfuro de hidrógeno. El contacto con las soluciones se manifiesta por erupciones. Un análisis de sangre detectará anemia hipocrómica, un cambio en el tamaño y deformación de los glóbulos rojos, un aumento en la cantidad de monocitos. Es posible que una persona no distinga el olor a sulfuro de hidrógeno, lo que indica adicción.
Los signos de intoxicación por sulfuro de hidrógeno dependen de la acumulación de sulfuro de hidrógeno en el aire ambiente. Con la exposición de baja intensidad, una persona experimenta irritación de los ojos y las membranas mucosas, pero en general el cuerpo no sufre. Las complicaciones surgen después de la inhalación de sulfuro de hidrógeno a una concentración superior a 1000 mg / m3 en el aire atmosférico:
- síndrome de distrés respiratorio agudo;
- infarto agudo del miocardio;
- complicaciones neuropsíquicas.
Las manifestaciones de las complicaciones neurológicas a largo plazo no se han estudiado ya que en la mayoría de los casos la exposición al sulfuro de hidrógeno es fatal. Después de una intoxicación aguda o subaguda, existe una tendencia a enfermedades del tracto gastrointestinal, bronquios y pulmones, patologías cardíacas y ataque cardíaco, lesiones orgánicas del sistema nervioso central. A veces, debido al efecto del sulfuro de hidrógeno en el cuerpo, una persona solo experimenta dolores de cabeza.
Medidas de primeros auxilios en caso de intoxicación.
Las propiedades químicas del sulfuro de hidrógeno facilitan la búsqueda de un antídoto para el envenenamiento: la inhalación de oxígeno mezclado con cloro.
Los primeros auxilios consisten en el traslado inmediato de la víctima al aire libre oa un lugar bien ventilado. Se utilizan respiradores para evitar la inhalación prolongada de la sustancia. Se mide la concentración de sulfuro de hidrógeno en el aire para evaluar la gravedad del envenenamiento y tomar medidas de tratamiento. A veces, los primeros auxilios para la intoxicación por sulfuro de hidrógeno se complementan con intubación y oxigenoterapia en el lugar de la intoxicación.
El tratamiento se lleva a cabo en la unidad de cuidados intensivos, donde se prescribe la ventilación de los pulmones con la creación de presión positiva en las vías respiratorias en caso de daño severo.
La corrección de la acidosis se realiza en función de la cantidad de lactato en sangre. Los síntomas de la intoxicación por sulfuro de hidrógeno son similares a los del cianuro, por lo que la metahemoglobinemia inducida evitará la hipoxia. A la víctima se le inyecta 10 ml de una solución de nitrato de sodio al 3% en 2-4 minutos, y el nivel deseado de metahemoglobina se alcanza en 30 minutos. El azul de metileno antiséptico también se inyecta por vía intravenosa. Con piel pálida e hipotensión, el tratamiento se complementa con inyecciones subcutáneas de norepinefrina, cordiamina y cafeína. La terapia anticonvulsiva incluye óxido nitroso.
En ausencia de una respuesta a la administración intravenosa de nitratos o en caso de alteraciones persistentes en el trabajo del sistema nervioso central, se utiliza la oxigenación hiperbárica.
Con irritación local de los ojos, el uso de lociones con 3% ácido bórico en los ojos, aplicando aceite de vaselina en los párpados, gotas de novocaína con adrenalina en el saco conjuntival.
La prevención de intoxicaciones se desarrolla para industrias peligrosas, donde es necesario: controlar la composición del aire, realizar exámenes médicos periódicos, formar un plan de acción en caso de accidentes.
El sulfuro de hidrógeno es extremadamente raro en la naturaleza. Sin embargo, en algunos casos, una persona se ve obligada a entrar en contacto con esta sustancia. Esto sucede no solo en el trabajo, sino también en casa. Cabe señalar que una concentración insignificante de la sustancia se encuentra en el intestino. Es imposible evitar su presencia en la vida. ¿Qué es el sulfuro de hidrógeno? ¿Qué es peligroso para la salud?
¿Cómo se forma la sustancia?
No todo el mundo sabe qué es el sulfuro de hidrógeno, cómo es peligroso para la salud y cómo se forma. Para empezar, conviene aclarar que esta sustancia es un gas que tiene un olor característico. El sulfuro de hidrógeno consta de varios componentes: una parte de azufre y dos partes de hidrógeno.
La sustancia está presente en determinadas fuentes naturales, en desechos de origen volcánico, en capas de agua de mar a grandes profundidades. ¿Cómo se forma el sulfuro de hidrógeno? ¿Qué es peligroso para la salud humana y animal? Consideraremos esto a continuación. Primero debe averiguar de dónde proviene dicha sustancia. En la naturaleza, el sulfuro de hidrógeno se forma como resultado de la descomposición prolongada de las proteínas. Es muy difícil confundir el gas con otras sustancias, ya que huele a huevo podrido.
¿Dónde lo enfrenta una persona?
En la vida hombre moderno El sulfuro de hidrógeno ocurre con bastante frecuencia:
- La sustancia es un componente secundario formado durante la fundición de arrabio, en la producción de asfalto, celulosa y viscosa.
- El gas se libera en condiciones de laboratorio en el proceso de obtención de sales de cobre y plata. Es por esta razón que muchos empleados de tales empresas tienen más probabilidades de ser envenenados.
- El sulfuro de hidrógeno se forma muy a menudo en las aguas residuales durante su purificación.
- Algunos tintes también contienen sulfuro de hidrógeno.
- Se utiliza como componente para baños medicinales.
¿Dónde más está presente el sulfuro de hidrógeno? ¿Qué es peligroso para la salud y cómo puede dañarlo? En el intestino, el contenido de gases en una persona sana debe estar entre 0,1 y 0,5 litros. Parte de las concentraciones de trazas es sulfuro de hidrógeno. Esta es la norma. Al mismo tiempo, la persona se siente bastante normal, ya que el gas no le hace daño.
Sin embargo, con la aparición de procesos estancados, así como con el consumo excesivo de alimentos proteicos, la concentración de sulfuro de hidrógeno aumenta varias veces. Esto afecta negativamente no solo el trabajo de todo el intestino. La persona se envenena. Los primeros auxilios para tales fenómenos es una dieta equilibrada.
Gas de sulfuro de hidrógeno: ¿por qué es peligroso?
Una persona se encuentra con compuestos de azufre a diario. Tal sustancia es peligrosa porque el cuerpo se acostumbra gradualmente. Una persona deja de oler gas. Esto puede provocar una intoxicación grave por sulfuro de hidrógeno. En pequeñas cantidades, la sustancia no es dañina. Sin embargo, si la concentración de gas en el aire inhalado aumenta de 0.01% o más, puede ocurrir intoxicación. En primer lugar, el sistema digestivo se ve afectado y el sistema nervioso también se inhibe. Si la concentración aumenta en más del 0.05%, entonces la persona siente un fuerte deterioro de la salud. Al mismo tiempo, se observan violaciones en el trabajo de casi todos los órganos internos, lo que puede causar la muerte instantánea. Muy a menudo, la muerte ocurre al entrar en contacto con el sulfuro de hidrógeno durante más de 30 minutos. En general, puede ocurrir intoxicación por gas si este compuesto se inhala mientras se manipulan los reactivos. La razón a menudo radica en el incumplimiento elemental de las reglas de seguridad.
Influencia en el cuerpo
El sulfuro de hidrógeno es peligroso para los humanos, ya que este gas puede causar intoxicaciones graves. En caso de asistencia inoportuna, la víctima puede morir. Cuáles son
Cuando se inhala este compuesto de azufre, una persona puede experimentar picazón en la nariz, secreción nasal y puede aumentar la salivación. Es muy peligroso que le entre en los ojos sulfuro de hidrógeno. Los vapores de esta sustancia pueden causar edema de los órganos de la visión, hiperemia conjuntival, dolor, daño al iris, así como opacidad corneal. Como resultado del envenenamiento, una persona puede experimentar fotofobia. Si la concentración de sulfuro de hidrógeno es muy alta, la víctima puede perder de vista.
El sulfuro de hidrógeno es peligroso para la salud, incluso si entra en contacto con la piel. Si la concentración es baja, entonces la sustancia puede causar enrojecimiento, y si es grande, se desarrolla una quemadura de 2 o 3 grados. Si hay grandes áreas de piel afectada, una persona puede sufrir un shock.
Si el sulfuro de hidrógeno ingresa al cuerpo
El gas puede dañar incluso los órganos internos. Si ingresa al cuerpo, el sulfuro de hidrógeno puede causar vómitos, náuseas, alteración de la conciencia, mareos, dolor de pecho, dolor de garganta. En algunos casos, la víctima desarrolla bronquitis. En este caso, la tos puede ir acompañada de esputo mezclado con sangre. Es extremadamente raro que la víctima pueda desarrollar bronconeumonía.
Además de lo anterior, una persona envenenada con este compuesto puede experimentar dolores de cabeza, fatiga. A menudo hay una disminución de la presión arterial, agitación de la conciencia, desmayos y también un aumento de la temperatura. Si el envenenamiento es severo, la víctima puede desmayarse rápidamente. Un fenómeno similar suele ir acompañado de convulsiones, alteración de la circulación sanguínea y la respiración, supresión de reflejos, etc.
Traducción del artículo de Rui Wang. Rui Wang - Profesor de Biología y Vicepresidente de trabajo científico Lakehead University, presidente de la Canadian Physiological Society, especialista líder en el metabolismo y las funciones fisiológicas de los gases de bajo peso molecular que desempeñan el papel de mediadores gaseosos, incluidos el monóxido de nitrógeno, el monóxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno.
Los científicos han demostrado que el sulfuro de hidrógeno (H2S), un gas venenoso en grandes cantidades, se forma en el cuerpo en pequeñas dosis y realiza muchas funciones importantes para la vida normal.
Algunos de ellos se enumeran a continuación. Sin embargo, el H2S también puede tener efectos patológicos: por ejemplo, en cantidades excesivas, reduce la producción de insulina y hay evidencia de su efecto antiinflamatorio.
Imagínese que está caminando por el departamento de admisión de un hospital con sus paredes, brillando con limpieza, bien lavado con una solución desinfectante, ¡y de repente oye el característico olor fétido de huevos podridos!
Esta situación parece poco probable, pero la fuente del olor, el sulfuro de hidrógeno (H2S), puede convertirse en un futuro cercano en una parte integral de cualquier departamento de emergencias.
La toxicidad del sulfuro de hidrógeno (H2S) para los humanos se conoce desde hace siglos. Actualmente, este gas ocupa el primer lugar en la lista de sustancias tóxicas en la extracción, bombeo y procesamiento de petróleo y gas. Comenzamos a olerlo a una concentración de 0.0047 ppm en el aire.
A una concentración de 500 ppm, el sulfuro de hidrógeno causa insuficiencia respiratoria y una concentración de 800 ppm en cinco minutos conduce a la muerte. Al mismo tiempo, sorprendentemente, el sulfuro de hidrógeno es esencial para la vida.
Para entender cómo el gas fétido se convirtió en un componente importante de los procesos fisiológicos, vayamos mentalmente 250 millones de años hacia el pasado. Luego, al final del período Pérmico, la vida en la Tierra se mantuvo en equilibrio: tuvo lugar la llamada gran extinción, que se convirtió en una de las catástrofes más grandes en la historia de nuestro planeta.
Según la hipótesis más común, fue causada por la liberación de dióxido de carbono durante el derramamiento masivo de rocas volcánicas en Siberia, lo que desencadenó una reacción en cadena de cambios ambientales y condujo a una disminución crítica del nivel de oxígeno en el agua del mundo. Oceano.
Tales cambios en la composición de los océanos fueron desastrosos para las especies marinas aeróbicas (consumidoras de oxígeno), pero contribuyeron al florecimiento de organismos anaeróbicos, en particular las bacterias verdes del azufre.
La rápida proliferación de tales bacterias hizo que el océano fuera completamente inadecuado para las últimas especies aeróbicas, porque Las bacterias del azufre producen sulfuro de hidrógeno en grandes cantidades. En última instancia, aparentemente, este gas venenoso comenzó a liberarse al aire, destruyendo plantas y animales terrestres. Al final de la Gran Extinción, el 95% de las especies marinas y el 70% de las terrestres habían muerto.
Quizás el papel del sulfuro de hidrógeno en los procesos fisiológicos humanos sea un legado de aquellos tiempos antiguos. Sólo las especies capaces de sobrevivir en una atmósfera de sulfuro de hidrógeno y, en ocasiones, consumirlo, pudieron sobrevivir a la “gran extinción”. Aparentemente, esta habilidad hasta cierto punto se ha conservado con nosotros.
Confiando en el aroma
Sulfuro de hidrógeno (H2S) no es el único gas tóxico involucrado en los procesos fisiológicos humanos. En los 80. Comenzaron a aparecer datos de que el monóxido de nitrógeno NO se produce en pequeñas cantidades en el organismo. Pronto quedó claro que desempeña el papel de mediador, una molécula de señalización que afecta la función celular.
En un trabajo galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1998, se demostró que el monóxido de nitrógeno está involucrado en muchos procesos fisiológicos, en particular en la regulación de las respuestas inmunes y en la transmisión de señales entre neuronas, y también provoca vasodilatación. Posteriormente, se descubrieron funciones similares para el monóxido de carbono (CO), una sustancia mortal, incolora e inodoro comúnmente conocida como monóxido de carbono.
Investigación del papel fisiológico del CO y el NO
La investigación sobre el papel fisiológico del CO y el NO me llevó a creer que otros mediadores gaseosos también pueden existir en el cuerpo. Como resultado de una constante reflexión sobre este tema, en el verano de 1998, finalmente tuve la idea de que H2S podría ser un mediador. Al regresar del trabajo un día, olí un olor desagradable en la casa.
Resultó que provenía de una vitrina donde se guardaban las reliquias de nuestra familia, es decir, de un huevo de Pascua estropeado que mi hija mayor pintó para su tarea escolar. En ese momento, tenía una pregunta: si se forma sulfuro de hidrógeno en huevos podridos, ¿no se puede producir en órganos y tejidos humanos?
Dado que mis estudios sobre el CO y el NO estaban relacionados con los efectos de estos gases en el sistema cardiovascular, decidí realizar un estudio similar sobre los efectos del H2S. La elección fue acertada.
El sulfuro de hidrógeno se encuentra en los vasos sanguíneos.
En los primeros experimentos llevados a cabo por nuestro equipo, resultó que el sulfuro de hidrógeno está contenido en pequeñas concentraciones en los vasos sanguíneos de la rata. Dado que las características fisiológicas de los roedores y los humanos son muy similares, se podría suponer con confianza que este gas también se forma en los vasos humanos.
Este descubrimiento inspiró optimismo, sin embargo, por las conclusiones sobre el papel fisiológico del H2S, una simple declaración de su presencia en la pared vascular claramente no fue suficiente.
El siguiente paso fue investigar los mecanismos de formación de sulfuro de hidrógeno.
Enzima cistationina-gamma-liasa
Se llamó la atención sobre la enzima cistationina gamma liasa, que participa en la formación de H2S en las bacterias. Estudios anteriores han demostrado que está contenido en el hígado, donde desempeña un papel en la formación de algunos aminoácidos que contienen azufre (los "bloques de construcción" de los que se fabrican las proteínas). Al mismo tiempo, no hubo datos sobre la presencia de cistationina-gamma-liasa en la pared vascular. Como era de esperar, recibimos esos datos. Resultó que en los vasos bajo la acción de cistationina-gamma-liasa del aminoácido L-cisteína, se forman sulfuro de hidrógeno, amoníaco y ácido pirúvico.
¿Cuál es el papel de este gas en los vasos?
Entonces, se ha establecido la fuente de H2S en la pared vascular. Ahora era importante averiguar qué papel juega este gas en los recipientes. Sabiendo que el NO causa la relajación de los músculos vasculares, planteamos la hipótesis de que el H2S podría actuar de la misma manera. Esta hipótesis resultó ser correcta: cuando se sumergieron en una solución que contenía sulfuro de hidrógeno, los vasos de las ratas se expandieron.
Como resultado de todo el trabajo realizado, se dio la impresión de que el H2S, como el NO, interviene en la regulación de la presión arterial. Al mismo tiempo, los mecanismos moleculares de la acción del H2S permanecieron sin revelar. Los primeros datos sobre tales mecanismos los obtuvimos nosotros en estudios sobre células vasculares aisladas y se publicaron en 2001.
Estos datos resultaron ser bastante inesperados: si el NO causa relajación vascular al activar la enzima del músculo liso guanilato ciclasa, entonces el H2S causa el mismo efecto de una manera completamente diferente.
Bajo la influencia de esta sustancia, aumenta la permeabilidad de los llamados canales de potasio dependientes de ATP (KATP), complejos de proteínas integrados en la membrana celular (en particular, los músculos lisos vasculares) y los iones de potasio que pasan. Como resultado, la liberación de potasio de la célula aumenta, su carga cambia, lo que conduce a una disminución en la permeabilidad de otros canales de calcio. Como resultado, la entrada de calcio en la célula disminuye y esto conduce a la relajación de los músculos lisos y a la vasodilatación.
Ahora es el momento de pasar de células aisladas a animales intactos. La introducción de solución de sulfuro de hidrógeno a ratas en nuestros experimentos condujo a una disminución de la presión arterial, aparentemente debido a la expansión de las arterias y una disminución de la resistencia al flujo sanguíneo. Por lo tanto, cada vez hay más evidencia que sugiere que el H2S está involucrado en la regulación de la presión arterial, provocando la relajación vascular. Sin embargo, aún era necesario demostrar que los efectos del gas cuando se administra desde el exterior y cuando se produce en la pared vascular son idénticos.
Para investigar los efectos naturales del H2S, desarrollamos una cepa de ratones con un gen inactivado ("noqueado") de cistationina gamma liasa. Por supuesto, estos animales no forman H2S en los vasos. A continuación, durante cinco años, estudiamos ratones con equipos dirigidos por Solomon Snyder de la Universidad Johns Hopkins y Lingyun Wu de la Universidad de Saskatchewan (Canadá). Nuestros esfuerzos no fueron en vano.
En 2008, publicamos un artículo detallado en el que mostramos, en particular, que en nuestros roedores, los vasos sanguíneos se contraen con la edad y la presión arterial (medida con puños en miniatura que se llevan en la cola) aumenta significativamente. Cuando a estos ratones se les inyectó sulfuro de hidrógeno, la presión disminuyó.
Nuestros datos no dejaron ninguna duda de que el H2S juega un papel clave en la regulación de la circulación sanguínea. Además, han resuelto uno de los misterios de la fisiología desde hace mucho tiempo. El hecho es que durante mucho tiempo después del trabajo ganador del Premio Nobel sobre el estudio del NO, se sabía que la acción de esta sustancia por sí sola no puede explicar completamente la expansión de los vasos sanguíneos.
Por lo tanto, en animales con genes inactivados responsables de la formación de NO en las células endoteliales (revestimiento interno de los vasos sanguíneos), los vasos periféricos aún conservan la capacidad de relajarse. Sin embargo, la naturaleza del factor vasodilatador sigue siendo un misterio.
Según nuestros datos, este factor es H2S. En los primeros trabajos, descubrimos la enzima cistationina-gamma-liasa, que es responsable de la formación de sulfuro de hidrógeno, en las células del músculo liso, pero luego se encontró en las células endoteliales de ratones, vacas y humanos, incluso en grandes cantidades. que en los músculos lisos. No está claro cuál es la relación entre la función vasodilatadora del NO y el H2S, aunque algunos datos sugieren que el NO causa principalmente la relajación de los vasos grandes y el H2S, los pequeños.
¿Una nueva súper droga?
El descubrimiento de la síntesis de sulfuro de hidrógeno en los vasos sanguíneos y su papel en la regulación de la presión arterial ha atraído la atención de muchos investigadores que buscan nuevas formas de proteger al corazón del daño isquémico (es decir, daño causado por una disminución en el suministro de sangre, de ahí el suministro de oxígeno).
Un ejemplo típico de tal daño es el infarto de miocardio, cuando el vaso que alimenta al corazón está obstruido con un trombo y muere la parte del corazón irrigada por este vaso. En 2006, Gary Baxter, actualmente en la Universidad de Cardiff, Gales, et al.Publicaron un artículo que presentaba por primera vez pruebas del papel beneficioso del H2S en el daño cardíaco isquémico.
Usamos corazones de rata aislados suministrados no con sangre, sino con una solución salina saturada de oxígeno. El modelo de lesión isquémica fue el cese del flujo de dicha solución a través de una de las arterias coronarias (vasos que irrigan el corazón). Resultó que la adición de H2S a la solución unos minutos antes de ocluir la arteria redujo el tamaño del área dañada.
Un año después, David Lifer de la Universidad de Emory demostró que los ratones modificados genéticamente con mayor producción de sulfuro de hidrógeno en el corazón toleran mejor la isquemia miocárdica causada por la oclusión de una arteria coronaria y son más resistentes al daño que a menudo ocurre después de que se restablece el flujo sanguíneo ( la llamada lesión por reperfusión).
Estos y otros datos sugieren que el H2S se puede utilizar para prevenir y tratar la hipertensión, el infarto de miocardio y el accidente cerebrovascular. Además, el efecto vasodilatador del sulfuro de hidrógeno también se puede utilizar en otras afecciones asociadas con trastornos de la función vascular, por ejemplo, disfunción eréctil (disfunción eréctil). Se sabe que una erección se basa en la expansión de los vasos del pene y un aumento del flujo sanguíneo hacia él.
El efecto de "Viagra" se debe precisamente al hecho de que aumenta la duración del efecto expansivo del NO en los vasos sanguíneos. Existen evidencias de que el H2S puede tener un efecto similar, aunque queda por estudiar el papel de esta sustancia en el sistema reproductor masculino humano (se sabe, por ejemplo, que el CO se produce en los tejidos del pene, pero este gas contribuye no a la erección, sino a la eyaculación).
El sulfuro de hidrógeno se produce no solo en el corazón y los vasos sanguíneos. También se forma en el sistema nervioso, solo bajo la acción no de la cistationina gamma liasa, sino de otra enzima: la cistationina beta sintasa. La función del H2S en el sistema nervioso no está clara. Según algunos informes, puede desempeñar el papel de neuromodulador, una sustancia que aumenta o disminuye la excitabilidad de los circuitos neuronales. Quizás el H2S esté involucrado en la potenciación a largo plazo, un proceso que facilita la interacción entre neuronas y juega un papel en el aprendizaje y la memoria.
Se muestra que bajo la acción del sulfuro de hidrógeno en células nerviosas aumenta el nivel del antioxidante glutatión, que protege a las células de la acción de factores dañinos. Finalmente, el H2S puede desempeñar un papel en la percepción del dolor, proporcionando respuestas a exposiciones peligrosas.
Además, el sulfuro de hidrógeno puede afectar el metabolismo, es decir, E. Procesos bioquímicos que aseguran la producción y uso de energía y la síntesis de sustancias. En los asombrosos experimentos de Mark Roth y sus colegas de la Universidad de Washington, se demostró que la inhalación de pequeñas dosis de H2S en ratones conduce a una desaceleración del metabolismo y, por lo tanto, a la progresión de ciertas enfermedades.
La frecuencia cardíaca en tales ratones inmediatamente después del inicio de la inhalación de H2S se redujo a la mitad y entraron en un estado de animación suspendida: los procesos metabólicos se redujeron tanto que los animales inhalaron suficiente oxígeno y H2S para su existencia sin consecuencias negativas. . Se creó la impresión de que durante una anabiosis de sulfuro de hidrógeno de este tipo, el metabolismo se mantiene a un nivel mínimo para los órganos vitales hasta que se restablece el suministro de energía normal. En 30 minutos después del cese de la inhalación de H2S, se restauró la tasa metabólica.
Si la anabiosis por sulfuro de hidrógeno fuera efectiva y segura en humanos, entonces podría convertirse en un poderoso método de asistencia de emergencia. Recetar inhalaciones de H2S a las víctimas accidentes automovilísticos o se podría dar a los pacientes con infarto de miocardio el tiempo necesario para transportarlos al hospital y brindarles atención especializada.
Con la ayuda del sulfuro de hidrógeno, sería posible mantener a los que necesitan un trasplante en un estado de animación suspendida hasta que se reciba el órgano del donante; además, sería posible prolongar la viabilidad de los propios órganos del donante.
Uno puede imaginar el uso de H2S en focos de conflictos militares o desastres naturales: la inhalación de este gas podría retrasar la urgencia de las transfusiones de sangre hasta que se entreguen cantidades suficientes de este último. La inhalación de sulfuro de hidrógeno aumenta significativamente la tasa de supervivencia de las ratas con una pérdida del 60% de sangre: las ratas que recibieron H2S sobrevivieron en el 75% de los casos y las ratas de control solo en el 25%.
Optimismo refrenado
Sin embargo, no se debe asumir que el sulfuro de hidrógeno es un remedio ideal para todas las enfermedades. Todavía existe controversia, por ejemplo, sobre si alivia o agrava el curso de la inflamación. En nuestro laboratorio y en otros laboratorios, se ha demostrado que el H2S desempeña un papel importante en el desarrollo de la diabetes mellitus I, una forma de esta enfermedad que a menudo se presenta en la infancia y conduce a una dependencia de por vida a las inyecciones de insulina.
Resultó que el H2S se produce en las llamadas células beta del páncreas, secretando insulina, y en animales con diabetes mellitus I, la producción de sulfuro de hidrógeno en tales células aumenta drásticamente. Esto conduce, en primer lugar, a la muerte de un gran número de células beta y, en segundo lugar, a la supresión de la liberación de insulina por las células beta restantes. Como resultado, la secreción de insulina cae a un nivel que es insuficiente para la descomposición normal de la glucosa. Por lo tanto, el H2S puede ser uno de los culpables de los niveles bajos de insulina en sangre en diabetes mellitus I.
Algunos de los efectos beneficiosos del H2S en ratas y ratones no se replican en animales más grandes. Así, en 2007, investigadores franceses demostraron que cuando se inhala con H2S, las ovejas, a diferencia de los roedores, no caen en un estado de animación suspendida. En otro estudio, la inhalación de H2S en lechones no provocó una disminución, sino un aumento en la tasa de procesos metabólicos.
Incluso si es posible causar anabiosis por sulfuro de hidrógeno en humanos, no se sabe si conducirá a alteraciones en la actividad cerebral. Es cierto que en animales de laboratorio, tales violaciones no se revelaron, pero es difícil transferir tales datos a las funciones mentales humanas. Todavía no está claro si funciones tan superiores como la memoria y el pensamiento pueden conservarse en condiciones de animación suspendida de sulfuro de hidrógeno, cuando la vida parpadea un poco.
Sin embargo, el gran potencial terapéutico del sulfuro de hidrógeno es de gran interés para los farmacólogos. Varias empresas ya están desarrollando medicamentos que liberan este gas en el cuerpo. Así, la empresa italiana CTG Pharma ha creado fármacos que combinan las propiedades de los antiinflamatorios no esteroideos (AINE) y los portadores de H2S.
Los experimentos en animales han demostrado que tales fármacos pueden ser eficaces en el tratamiento de enfermedades inflamatorias del sistema nervioso y del tracto gastrointestinal, disfunción eréctil, enfermedad coronaria y enfermedades de los vasos sanguíneos. Y Ikaria (Nueva Jersey), uno de cuyos fundadores es Mark Roth, ha comenzado recientemente los ensayos clínicos de fase II (estudios de eficacia clínica) de una forma inyectable de H2S (más precisamente, Na2S) en pacientes con enfermedad de las arterias coronarias o que se preparan para Cirugía de corazón o pulmón ...
El trabajo de la última década ha demostrado que el sulfuro de hidrógeno, cuyo olor provoca nuestro disgusto natural, es extremadamente importante para el funcionamiento normal del corazón, y quizás también del cerebro y otros órganos. Es posible que tenga otros efectos aún no conocidos. Todo esto abre nuevos horizontes en la comprensión de los fundamentos moleculares de la fisiología y la salud humanas. El estudio de los efectos del H2S aún está comenzando, pero ya hay muchas razones para creer que algún día ofrecerá nuevas formas de combatir las enfermedades incurables en la actualidad.
