La intoxicación por monóxido de carbono suele producirse por inhalación de niveles excesivos de monóxido de carbono (CO). [3] Los síntomas suelen describirse como " similares a los de la gripe " y suelen incluir dolor de cabeza , mareos , debilidad, vómitos, dolor en el pecho y confusión . [1] Las exposiciones prolongadas pueden provocar pérdida de conciencia , arritmias , convulsiones o la muerte. [1] [2] La clásica "piel roja como la cereza" rara vez se produce. [2] Las complicaciones a largo plazo pueden incluir fatiga crónica, problemas de memoria y problemas de movimiento. [5]
El CO es un gas incoloro e inodoro que inicialmente no es irritante. [5] Se produce durante la combustión incompleta de materia orgánica . [5] Esto puede ocurrir en vehículos de motor , calentadores o equipos de cocina que funcionan con combustibles a base de carbono . [1] El monóxido de carbono causa efectos adversos principalmente al combinarse con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina (símbolo COHb o HbCO) impidiendo que la sangre transporte oxígeno y expulse dióxido de carbono como carbaminohemoglobina . [5] Además, se ven afectadas muchas otras hemoproteínas como la mioglobina , el citocromo P450 y la citocromo oxidasa mitocondrial , junto con otros objetivos celulares metálicos y no metálicos. [2] [6]
El diagnóstico se basa generalmente en un nivel de HbCO de más del 3% entre los no fumadores y más del 10% entre los fumadores. [2] El umbral biológico para la tolerancia a la carboxihemoglobina se acepta generalmente como 15% de COHb, lo que significa que la toxicidad se observa constantemente en niveles superiores a esta concentración. [7] La FDA ha establecido previamente un umbral de 14% de COHb en ciertos ensayos clínicos que evalúan el potencial terapéutico del monóxido de carbono. [8] En general, el 30% de COHb se considera intoxicación grave por monóxido de carbono. [9] El nivel de carboxihemoglobina no mortal más alto informado fue 73% de COHb. [9]
Las medidas para prevenir el envenenamiento incluyen detectores de monóxido de carbono , ventilación adecuada de los aparatos de gas , mantener limpias las chimeneas y mantener los sistemas de escape de los vehículos en buen estado. [1] El tratamiento del envenenamiento generalmente consiste en administrar oxígeno al 100% junto con cuidados de apoyo . [2] [5] Este procedimiento a menudo se lleva a cabo hasta que los síntomas desaparezcan y el nivel de HbCO sea inferior al 3%/10%. [2]
El envenenamiento por monóxido de carbono es relativamente común, resultando en más de 20.000 visitas a salas de emergencia al año en los Estados Unidos. [1] [10] Es el tipo más común de envenenamiento fatal en muchos países. [11] En los Estados Unidos, los casos no relacionados con incendios resultan en más de 400 muertes al año. [1] Los envenenamientos ocurren con mayor frecuencia en el invierno, particularmente por el uso de generadores portátiles durante cortes de energía . [2] [12] Los efectos tóxicos del CO se conocen desde la historia antigua . [13] [9] El descubrimiento de que la hemoglobina se ve afectada por el CO surgió con una investigación de James Watt y Thomas Beddoes sobre el potencial terapéutico del hidrocarbonato en 1793, y más tarde confirmado por Claude Bernard entre 1846 y 1857. [9]
El monóxido de carbono no es tóxico para todas las formas de vida, y su toxicidad es un ejemplo clásico de hormesis dependiente de la dosis . Se producen pequeñas cantidades de monóxido de carbono de forma natural a través de muchas reacciones enzimáticas y no enzimáticas en los reinos filogenéticos, donde puede servir como un importante neurotransmisor (subcategorizado como gasotransmisor ) y un posible agente terapéutico. [14] En el caso de los procariotas , algunas bacterias producen, consumen y responden al monóxido de carbono, mientras que otros microbios son susceptibles a su toxicidad. [6] Actualmente, no se conocen efectos adversos en las plantas fotosintetizadoras. [15]
En general, se considera que los efectos nocivos del monóxido de carbono se deben a su fuerte unión con la fracción hemo protésica de las hemoproteínas , lo que provoca una interferencia en las operaciones celulares; por ejemplo, el monóxido de carbono se une a la hemoglobina para formar carboxihemoglobina , que afecta el intercambio de gases y la respiración celular . La inhalación de concentraciones excesivas del gas puede provocar lesiones hipóxicas , daños en el sistema nervioso e incluso la muerte .
Como lo señaló Esther Killick , [9] diferentes especies y personas de diversos grupos demográficos pueden tener diferentes niveles de tolerancia al monóxido de carbono. [16] El nivel de tolerancia al monóxido de carbono de cualquier persona se ve alterado por varios factores, entre ellos la genética (mutaciones de la hemoglobina), el comportamiento como el nivel de actividad, la tasa de ventilación , una enfermedad cerebral o cardiovascular preexistente , el gasto cardíaco , la anemia , la anemia de células falciformes y otros trastornos hematológicos, la geografía y la presión barométrica , y la tasa metabólica . [17] [18] [19] [9]
El monóxido de carbono se produce de forma natural mediante muchas reacciones enzimáticas y no enzimáticas fisiológicamente relevantes [6], cuyo mejor ejemplo es la hemooxigenasa que cataliza la biotransformación del hemo (una protoporfirina de hierro ) en biliverdina y, finalmente, en bilirrubina . [ 20] Además de la señalización fisiológica , la mayor parte del monóxido de carbono se almacena como carboxihemoglobina a niveles no tóxicos por debajo del 3 % de HbCO. [21]
Pequeñas cantidades de CO son beneficiosas y existen enzimas que lo producen en momentos de estrés oxidativo. [20] Se están desarrollando una variedad de medicamentos para introducir pequeñas cantidades de CO, estos medicamentos se denominan comúnmente moléculas liberadoras de monóxido de carbono . [14] [22] Históricamente, el potencial terapéutico de los aires artificiales , en particular el monóxido de carbono como hidrocarbonato , fue investigado por Thomas Beddoes , James Watt , Tiberius Cavallo , James Lind , Humphry Davy y otros en muchos laboratorios como la Pneumatic Institution . [9]
En promedio, la exposición a 100 ppm o más es peligrosa para la salud humana. [23] Los niveles recomendados por la OMS de exposición al CO en interiores en 24 horas son 4 mg/ m3 . [24] La exposición aguda no debe exceder los 10 mg/m3 en 8 horas, los 35 mg/m3 en una hora y los 100 mg/m3 en 15 minutos. [25]
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Las principales manifestaciones de intoxicación por monóxido de carbono se desarrollan en los sistemas orgánicos más dependientes del uso de oxígeno, el sistema nervioso central y el corazón . [28] Los síntomas iniciales de intoxicación aguda por monóxido de carbono incluyen dolor de cabeza , náuseas , malestar y fatiga . [29] Estos síntomas a menudo se confunden con un virus como la gripe u otras enfermedades como intoxicación alimentaria o gastroenteritis . [21] El dolor de cabeza es el síntoma más común de intoxicación aguda por monóxido de carbono; a menudo se describe como sordo, frontal y continuo. [30] El aumento de la exposición produce anomalías cardíacas que incluyen frecuencia cardíaca rápida , presión arterial baja y arritmia cardíaca ; [31] [32] los síntomas del sistema nervioso central incluyen delirio , alucinaciones , mareos , marcha inestable , confusión , convulsiones , depresión del sistema nervioso central , inconsciencia , paro respiratorio y muerte . [33] [34] Los síntomas menos comunes de intoxicación aguda por monóxido de carbono incluyen isquemia miocárdica , fibrilación auricular , neumonía , edema pulmonar , niveles altos de azúcar en sangre , acidosis láctica , necrosis muscular , insuficiencia renal aguda , lesiones cutáneas y problemas visuales y auditivos. [31] [35] [36] [37] La exposición al monóxido de carbono puede conducir a una esperanza de vida significativamente más corta debido al daño cardíaco . [38]
Una de las principales preocupaciones después de una intoxicación aguda por monóxido de carbono son las graves manifestaciones neurológicas tardías que pueden ocurrir. Los problemas pueden incluir dificultad con las funciones intelectuales superiores, pérdida de memoria a corto plazo , demencia , amnesia , psicosis , irritabilidad, una marcha extraña , alteraciones del habla, síndromes similares a la enfermedad de Parkinson , ceguera cortical y un estado de ánimo deprimido . [21] [39] La depresión puede ocurrir en aquellos que no tenían depresión preexistente. [40] Estas secuelas neurológicas tardías pueden ocurrir en hasta el 50% de las personas intoxicadas después de 2 a 40 días. [21] Es difícil predecir quién desarrollará secuelas tardías; sin embargo, la edad avanzada, la pérdida de conciencia durante el envenenamiento y las anomalías neurológicas iniciales pueden aumentar la probabilidad de desarrollar síntomas tardíos. [41]
La exposición crónica a niveles relativamente bajos de monóxido de carbono puede causar dolores de cabeza persistentes, mareos, depresión, confusión, pérdida de memoria, náuseas, trastornos auditivos y vómitos. [42] [43] Se desconoce si la exposición crónica a niveles bajos puede causar daño neurológico permanente. [21] Por lo general, al retirarse de la exposición al monóxido de carbono, los síntomas suelen resolverse por sí solos, a menos que haya habido un episodio de intoxicación aguda grave. [42] Sin embargo, en un caso se observó pérdida permanente de memoria y problemas de aprendizaje después de una exposición de tres años a niveles relativamente bajos de monóxido de carbono de un horno defectuoso. [44]
La exposición crónica puede empeorar los síntomas cardiovasculares en algunas personas. [42] La exposición crónica al monóxido de carbono puede aumentar el riesgo de desarrollar aterosclerosis . [45] [46] La exposición prolongada al monóxido de carbono presenta el mayor riesgo para las personas con enfermedad cardíaca coronaria y en las mujeres embarazadas. [47]
En animales de experimentación, el monóxido de carbono parece empeorar la pérdida auditiva inducida por ruido en condiciones de exposición al ruido que de otro modo tendrían efectos limitados sobre la audición. [48] En humanos, se ha informado de pérdida auditiva después de una intoxicación por monóxido de carbono. [43] A diferencia de los hallazgos en estudios con animales, la exposición al ruido no fue un factor necesario para que se produjeran los problemas auditivos.
Un signo clásico de intoxicación por monóxido de carbono se observa con más frecuencia en los muertos que en los vivos: se ha descrito a personas con las mejillas coloradas y sanas. Sin embargo, dado que este aspecto "rojo cereza" es más común en los muertos, no se considera un signo diagnóstico útil en medicina clínica. En los exámenes de autopsia, el aspecto de intoxicación por monóxido de carbono es notable porque las personas muertas no embalsamadas normalmente son azuladas y pálidas, mientras que las personas muertas intoxicadas con monóxido de carbono pueden parecer inusualmente vivas en coloración. [49] [50] [51] El efecto colorante del monóxido de carbono en tales circunstancias post mortem es, por lo tanto, análogo a su uso como colorante rojo en la industria de envasado de carne comercial .
Se desconoce el número real de casos de intoxicación por monóxido de carbono, ya que muchas exposiciones no letales pasan desapercibidas. [29] [52] Según los datos disponibles, la intoxicación por monóxido de carbono es la causa más común de lesiones y muerte por envenenamiento en todo el mundo. [53] El envenenamiento suele ser más común durante los meses de invierno. [28] [54] [55] [56] Esto se debe al aumento del uso doméstico de hornos de gas, calentadores de ambiente a gas o queroseno y estufas de cocina durante los meses de invierno, que si son defectuosos o se utilizan sin la ventilación adecuada, pueden producir un exceso de monóxido de carbono. [28] [57] La detección y el envenenamiento por monóxido de carbono también aumentan durante los cortes de energía, cuando los aparatos eléctricos de calefacción y cocina dejan de funcionar y los residentes pueden recurrir temporalmente a calentadores de ambiente, estufas y parrillas que queman combustible (algunos de los cuales son seguros solo para uso en exteriores, pero que, sin embargo, se queman por error en interiores). [58] [59] [60]
Se ha estimado que más de 40.000 personas al año buscan atención médica por intoxicación por monóxido de carbono en los Estados Unidos. [61] El 95% de las muertes por intoxicación por monóxido de carbono en Australia se deben a calentadores de gas. [62] [63] En muchos países industrializados, el monóxido de carbono es la causa de más del 50% de las intoxicaciones mortales. [11] En los Estados Unidos, aproximadamente 200 personas mueren cada año por intoxicación por monóxido de carbono asociada con equipos de calefacción domésticos que queman combustible. [64] La intoxicación por monóxido de carbono contribuye a las aproximadamente 5.613 muertes por inhalación de humo cada año en los Estados Unidos. [65] El CDC informa que "cada año, más de 500 estadounidenses mueren por intoxicación involuntaria por monóxido de carbono y más de 2.000 se suicidan envenenándose intencionalmente". [66] Durante el período de 10 años de 1979 a 1988, ocurrieron 56.133 muertes por envenenamiento por monóxido de carbono en los Estados Unidos, de las cuales 25.889 fueron suicidios, lo que dejó 30.244 muertes no intencionales. [65] Un informe de Nueva Zelanda mostró que 206 personas murieron por envenenamiento por monóxido de carbono en los años 2001 y 2002. En total, el envenenamiento por monóxido de carbono fue responsable del 43,9% de las muertes por envenenamiento en ese país. [67] En Corea del Sur , 1.950 personas fueron envenenadas por monóxido de carbono y 254 murieron entre 2001 y 2003. [68] Un informe de Jerusalén mostró que 3,53 personas por cada 100.000 fueron envenenadas anualmente entre 2001 y 2006. [69] En Hubei , China, se reportaron 218 muertes por envenenamiento durante un período de 10 años, de las cuales el 16,5% fueron por exposición al monóxido de carbono. [70]
El monóxido de carbono es un producto de la combustión de materia orgánica en condiciones de suministro restringido de oxígeno, lo que impide la oxidación completa a dióxido de carbono (CO 2 ). Las fuentes de monóxido de carbono incluyen el humo del cigarrillo, los incendios domésticos, los hornos defectuosos , los calentadores, las estufas de leña , [76] los gases de escape de los vehículos de combustión interna , los generadores eléctricos , los equipos alimentados con propano como las estufas portátiles y las herramientas a gasolina como los sopladores de hojas , las cortadoras de césped, las lavadoras de alta presión, las sierras para cortar hormigón, las fratasadoras eléctricas y los soldadores. [21] [42] [77] [78] [79] [80] [81] La exposición suele producirse cuando se utilizan equipos en edificios o espacios semicerrados. [21]
Viajar en la parte trasera de camionetas ha provocado intoxicaciones en niños. [82] Dejar los automóviles en marcha con el tubo de escape bloqueado por la nieve ha provocado intoxicaciones en los ocupantes del vehículo. [83] Cualquier perforación entre el colector de escape y la cubierta puede provocar que los gases de escape lleguen a la cabina. Los generadores y los motores de propulsión de los barcos, especialmente las casas flotantes, han provocado exposiciones fatales al monóxido de carbono. [84] [85]
También puede producirse envenenamiento tras el uso de un equipo de respiración subacuático autónomo (SCUBA) debido a compresores de aire de buceo defectuosos . [86]
En las cuevas, el monóxido de carbono puede acumularse en cámaras cerradas debido a la presencia de materia orgánica en descomposición. [87] En las minas de carbón, puede producirse una combustión incompleta durante las explosiones, lo que da lugar a la producción de remanente de humedad . El gas contiene hasta un 3 % de CO y puede resultar mortal tras una sola inhalación. [75] Tras una explosión en una mina de carbón, las minas adyacentes interconectadas pueden volverse peligrosas debido a la remanente de humedad que se filtra de una mina a otra. Un incidente de este tipo se produjo tras la explosión de Trimdon Grange , que mató a hombres en la mina Kelloe . [88]
Otra fuente de intoxicación es la exposición al disolvente orgánico diclorometano , también conocido como cloruro de metileno, que se encuentra en algunos decapantes de pintura , [89] ya que el metabolismo del diclorometano produce monóxido de carbono. [90] [91] [52] En noviembre de 2019, entró en vigor en los Estados Unidos una prohibición de la EPA sobre el diclorometano en decapantes de pintura para uso del consumidor. [92]
La prevención sigue siendo un problema vital de salud pública , que requiere educación pública sobre el funcionamiento seguro de electrodomésticos, calentadores, chimeneas y motores de combustión interna, así como un mayor énfasis en la instalación de detectores de monóxido de carbono . [54] El monóxido de carbono es insípido, inodoro e incoloro y, por lo tanto, no puede detectarse mediante señales visuales ni olfativas. [93]
La Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de los Estados Unidos ha declarado que "los detectores de monóxido de carbono son tan importantes para la seguridad del hogar como los detectores de humo", y recomienda que cada hogar tenga al menos un detector de monóxido de carbono, y preferiblemente uno en cada nivel del edificio. [64] Estos dispositivos, que son relativamente económicos [94] y están ampliamente disponibles, funcionan con baterías o con corriente alterna, con o sin batería de respaldo. [95] En los edificios, los detectores de monóxido de carbono generalmente se instalan alrededor de calentadores y otros equipos. Si se detecta un nivel relativamente alto de monóxido de carbono, el dispositivo hace sonar una alarma, lo que brinda a las personas la oportunidad de evacuar y ventilar el edificio. [94] [96] A diferencia de los detectores de humo , los detectores de monóxido de carbono no necesitan colocarse cerca del nivel del techo.
El uso de detectores de monóxido de carbono se ha estandarizado en muchas áreas. En los EE. UU., la NFPA 720-2009, [97] las pautas de detectores de monóxido de carbono publicadas por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios , exige la colocación de detectores/alarmas de monóxido de carbono en cada nivel de la residencia, incluido el sótano, además de las áreas exteriores para dormir. En las casas nuevas, los detectores alimentados por CA deben tener respaldo de batería y estar interconectados para garantizar una advertencia temprana de los ocupantes en todos los niveles. [97] La NFPA 720-2009 es la primera norma nacional de monóxido de carbono que aborda los dispositivos en edificios no residenciales. Estas pautas, que ahora se aplican a escuelas, centros de atención médica, hogares de ancianos y otros edificios no residenciales, incluyen tres puntos principales: [97]
Las organizaciones de gas a menudo recomiendan realizar el mantenimiento de los aparatos a gas al menos una vez al año. [98]
La norma NFPA no necesariamente se aplica por ley. Desde abril de 2006, el estado de Massachusetts, en los EE. UU., exige que haya detectores en todas las residencias con posibles fuentes de CO, independientemente de la antigüedad del edificio y de si están ocupadas por sus propietarios o alquiladas. [99] Esta norma es aplicada por inspectores municipales y se inspiró en la muerte de Nicole Garofalo, de 7 años, en 2005 debido a que la nieve bloqueó el respiradero de la calefacción de su casa. [100] Es posible que otras jurisdicciones no tengan ningún requisito o que solo exijan la instalación de detectores en las construcciones nuevas o en el momento de la venta.
Los siguientes valores orientativos (valores de ppm redondeados) y períodos de exposición promedio ponderados en el tiempo se han determinado de tal manera que no se supere el nivel de carboxihemoglobina (COHb) del 2,5 %, incluso cuando un sujeto normal realiza ejercicio ligero o moderado:
Como muchos de los síntomas de intoxicación por monóxido de carbono también se presentan con muchos otros tipos de intoxicaciones e infecciones (como la gripe), el diagnóstico suele ser difícil. [52] [101] Un historial de posible exposición al monóxido de carbono, como la exposición a un incendio residencial, puede sugerir intoxicación, pero el diagnóstico se confirma midiendo los niveles de monóxido de carbono en la sangre. Esto se puede determinar midiendo la cantidad de carboxihemoglobina en comparación con la cantidad de hemoglobina en la sangre. [21]
La proporción de moléculas de carboxihemoglobina y hemoglobina en una persona promedio puede ser de hasta un 5%, aunque los fumadores que fuman dos paquetes de cigarrillos por día pueden tener niveles de hasta un 9%. [102] En las personas intoxicadas sintomáticas, a menudo se encuentran en el rango del 10 al 30%, mientras que las personas que mueren pueden tener niveles sanguíneos post mortem del 30 al 90%. [103] [104]
Como las personas pueden seguir experimentando síntomas significativos de intoxicación por CO mucho después de que su concentración de carboxihemoglobina en sangre haya vuelto a la normalidad, presentarse a un examen con un nivel de carboxihemoglobina normal (lo que puede suceder en estados avanzados de intoxicación) no descarta la intoxicación. [105]
El monóxido de carbono se puede cuantificar en la sangre utilizando métodos espectrofotométricos o técnicas cromatográficas para confirmar un diagnóstico de envenenamiento en una persona o para ayudar en la investigación forense de un caso de exposición fatal.
Se puede utilizar un CO-oxímetro para determinar los niveles de carboxihemoglobina. [106] [107] Los CO-oxímetros de pulso estiman la carboxihemoglobina con un clip de dedo no invasivo similar a un oxímetro de pulso . [108] Estos dispositivos funcionan al pasar varias longitudes de onda de luz a través de la punta del dedo y midiendo la absorción de luz de los diferentes tipos de hemoglobina en los capilares. [109] El uso de un oxímetro de pulso regular no es eficaz en el diagnóstico de intoxicación por monóxido de carbono [110] ya que estos dispositivos pueden ser incapaces de distinguir la carboxihemoglobina de la oxihemoglobina. [111] La monitorización del CO en el aliento ofrece una alternativa a la CO-oximetría de pulso. Se ha demostrado que los niveles de carboxihemoglobina tienen una fuerte correlación con la concentración de CO en el aliento. [112] [113] Sin embargo, muchos de estos dispositivos requieren que el usuario inhale profundamente y contenga la respiración para permitir que el CO en la sangre escape al pulmón antes de que se pueda realizar la medición. Como esto no es posible en personas que no responden, estos dispositivos pueden no ser apropiados para su uso en la detección de intoxicación por CO en situaciones de emergencia.
Hay muchas condiciones a tener en cuenta en el diagnóstico diferencial de la intoxicación por monóxido de carbono. [28] [34] Los primeros síntomas, especialmente de exposiciones de bajo nivel, a menudo no son específicos y se confunden fácilmente con otras enfermedades, típicamente síndromes virales similares a la gripe , depresión , síndrome de fatiga crónica , dolor en el pecho y migraña u otros dolores de cabeza. [114] Se ha dicho que el monóxido de carbono es un "gran imitador" debido a que la presentación de la intoxicación es diversa e inespecífica. [28] Otras condiciones incluidas en el diagnóstico diferencial incluyen el síndrome de dificultad respiratoria aguda , el mal de altura , la acidosis láctica , la cetoacidosis diabética , la meningitis , la metahemoglobinemia o la intoxicación por opioides o alcohol tóxico. [34]
El tratamiento inicial para la intoxicación por monóxido de carbono es retirar inmediatamente a la persona del lugar de exposición sin poner en peligro a otras personas. Las personas que están inconscientes pueden necesitar RCP en el lugar. [49] La administración de oxígeno a través de una máscara sin recirculación acorta la vida media del monóxido de carbono de 320 minutos, cuando se respira aire normal, a solo 80 minutos. [33] El oxígeno acelera la disociación del monóxido de carbono de la carboxihemoglobina , convirtiéndolo así de nuevo en hemoglobina . [16] [116] Debido a los posibles efectos graves en el bebé, las mujeres embarazadas son tratadas con oxígeno durante períodos de tiempo más largos que las personas no embarazadas. [117]
El oxígeno hiperbárico también se utiliza en el tratamiento de la intoxicación por monóxido de carbono, ya que puede acelerar la disociación del CO de la carboxihemoglobina [16] y la citocromo oxidasa [118] en mayor medida que el oxígeno normal. El oxígeno hiperbárico a tres veces la presión atmosférica reduce la vida media del monóxido de carbono a 23 minutos, en comparación con los 80 minutos del oxígeno a presión atmosférica normal. [16] También puede mejorar el transporte de oxígeno a los tejidos por el plasma, evitando parcialmente la transferencia normal a través de la hemoglobina. [116] Sin embargo, es controvertido si el oxígeno hiperbárico realmente ofrece beneficios adicionales sobre el oxígeno normal de alto flujo, en términos de mayor supervivencia o mejores resultados a largo plazo. [119] [ 120] [121] [122] [123] [124] Se han realizado ensayos controlados aleatorios en los que se han comparado las dos opciones de tratamiento; [125] [126] [127] [128] [129] [130] De los seis ensayos realizados, cuatro encontraron que el oxígeno hiperbárico mejoraba el resultado y dos no encontraron ningún beneficio para el oxígeno hiperbárico. [119] Algunos de estos ensayos han sido criticados por aparentes fallas en su implementación. [131] [132] [133] [134] Una revisión de toda la literatura concluyó que el papel del oxígeno hiperbárico no está claro y que la evidencia disponible no confirma ni niega un beneficio médicamente significativo. Los autores sugirieron un ensayo multicéntrico grande, bien diseñado y auditado externamente para comparar el oxígeno normal con el oxígeno hiperbárico. [119] Si bien la terapia con oxígeno hiperbárico se utiliza para intoxicaciones graves, el beneficio sobre el suministro de oxígeno estándar no está claro. [2] [120]
Puede ser necesario un tratamiento adicional para otras complicaciones como convulsiones , hipotensión, anomalías cardíacas, edema pulmonar y acidosis . La hipotensión requiere tratamiento con líquidos intravenosos; pueden requerirse vasopresores para tratar la depresión miocárdica. [135] Las arritmias cardíacas se tratan con protocolos estándar de soporte vital cardíaco avanzado . [21] Si es grave, la acidosis metabólica se trata con bicarbonato de sodio . El tratamiento con bicarbonato de sodio es controvertido ya que la acidosis puede aumentar la disponibilidad de oxígeno en los tejidos. [136] Es posible que el tratamiento de la acidosis solo deba consistir en oxigenoterapia. [21] [34] El desarrollo tardío del deterioro neuropsiquiátrico es una de las complicaciones más graves del envenenamiento por monóxido de carbono. El daño cerebral se confirma después de una resonancia magnética o una tomografía computarizada . [29] [137] [138] A menudo se requiere un seguimiento extenso y un tratamiento de apoyo para el daño neurológico tardío. [33] Los resultados son a menudo difíciles de predecir después de una intoxicación, [139] especialmente en personas que tienen síntomas de paro cardíaco , coma , acidosis metabólica o tienen altos niveles de carboxihemoglobina. [34] Un estudio informó que aproximadamente el 30% de las personas con intoxicación grave por monóxido de carbono tendrán un desenlace fatal. [52] Se ha informado que la terapia electroconvulsiva (TEC) puede aumentar la probabilidad de secuelas neuropsiquiátricas tardías (SND) después de una intoxicación por monóxido de carbono (CO). [140] También se puede utilizar un dispositivo que también proporciona algo de dióxido de carbono para estimular una respiración más rápida (se vende bajo la marca ClearMate). [141]
Los mecanismos precisos por los cuales se inducen los efectos del monóxido de carbono sobre los sistemas corporales son complejos y aún no se comprenden completamente. [29] Los mecanismos conocidos incluyen la unión del monóxido de carbono a la hemoglobina , la mioglobina y la citocromo c oxidasa mitocondrial y la restricción del suministro de oxígeno, y la peroxidación lipídica cerebral causada por el monóxido de carbono . [33] [49] [142]
El monóxido de carbono tiene un coeficiente de difusión más alto en comparación con el oxígeno, y la enzima principal en el cuerpo humano que produce monóxido de carbono es la hemooxigenasa , que se encuentra en casi todas las células y plaquetas. [6] La mayor parte del CO producido endógenamente se almacena unido a la hemoglobina como carboxihemoglobina . La comprensión simplista del mecanismo de toxicidad del monóxido de carbono se basa en el exceso de carboxihemoglobina que disminuye la capacidad de suministro de oxígeno de la sangre a los tejidos de todo el cuerpo. En los seres humanos, la afinidad entre la hemoglobina y el monóxido de carbono es aproximadamente 240 veces más fuerte que la afinidad entre la hemoglobina y el oxígeno. [49] [143] [144] Sin embargo, ciertas mutaciones como la mutación Hb-Kirklareli tienen una afinidad relativa 80.000 veces mayor por el monóxido de carbono que por el oxígeno, lo que da como resultado que la carboxihemoglobina sistémica alcance un nivel sostenido del 16% de COHb. [9]
La hemoglobina es un tetrámero con cuatro grupos hemo prostéticos que sirven como sitios de unión del oxígeno. El glóbulo rojo promedio contiene 250 millones de moléculas de hemoglobina, por lo tanto, mil millones de sitios hemo capaces de unirse al gas. [6] La unión del monóxido de carbono en cualquiera de estos sitios aumenta la afinidad por el oxígeno de los tres sitios restantes, lo que hace que la molécula de hemoglobina retenga el oxígeno que de otro modo se entregaría al tejido; por lo tanto, la unión del monóxido de carbono en cualquier sitio puede ser tan peligrosa como la unión del monóxido de carbono a todos los sitios. [142] El suministro de oxígeno está impulsado en gran medida por el efecto Bohr y el efecto Haldane . Para proporcionar una sinopsis simplificada del mecanismo molecular del intercambio de gases sistémico en términos sencillos , tras la inhalación de aire se pensaba ampliamente que la unión del oxígeno a cualquiera de los sitios hemo desencadena un cambio conformacional en la unidad globina /proteína de la hemoglobina que luego permite la unión de oxígeno adicional a cada uno de los otros sitios hemo vacantes. Al llegar a las células/tejidos, la liberación de oxígeno en el tejido es impulsada por la "acidificación" del pH local (es decir, una concentración relativamente más alta de protones/ iones de hidrógeno "ácidos") causada por un aumento en la biotransformación de los desechos de dióxido de carbono en ácido carbónico a través de la anhidrasa carbónica . En otras palabras, la sangre arterial oxigenada llega a las células en el "estado R de la hemoglobina", que tiene residuos de aminoácidos desprotonados/ionizados (con respecto al nitrógeno/ aminas ) debido al entorno de pH arterial menos ácido (la sangre arterial tiene un pH promedio de 7,407, mientras que la sangre venosa es ligeramente más ácida a un pH de 7,371). El "estado T" de la hemoglobina se desoxigena en la sangre venosa en parte debido a la protonación/ionización causada por el ambiente ácido, lo que provoca una conformación inadecuada para la unión del oxígeno (en otras palabras, el oxígeno se "expulsa" al llegar a la célula porque el ácido "ataca" las aminas de la hemoglobina, lo que provoca la ionización/protonación de los residuos de amina, lo que da como resultado un cambio de conformación inadecuado para retener el oxígeno). Además, el mecanismo de formación de carbaminohemoglobina genera iones de hidrógeno "ácidos" adicionales que pueden estabilizar aún más la hemoglobina desoxigenada protonada/ionizada. Tras el retorno de la sangre venosa al pulmón y la posterior exhalación de dióxido de carbono, la sangre se "desacidifica" (véase también: hiperventilación ).) permitiendo la desprotonación/unión de la hemoglobina para luego volver a habilitar la unión del oxígeno como parte de la transición a la sangre arterial (nótese que este proceso es complejo debido a la participación de los quimiorreceptores y otras funciones fisiológicas). El monóxido de carbono no es "expulsado" debido al ácido, por lo tanto, el envenenamiento por monóxido de carbono altera este proceso fisiológico, por lo que la sangre venosa de los pacientes envenenados es de un rojo brillante similar a la sangre arterial, ya que el carbonilo/monóxido de carbono se retiene. La hemoglobina es oscura en la sangre venosa desoxigenada, pero tiene un color rojo brillante cuando transporta sangre en la sangre arterial oxigenada y cuando se convierte en carboxihemoglobina tanto en la sangre arterial como en la venosa, por lo que los cadáveres envenenados e incluso las carnes comerciales tratadas con monóxido de carbono adquieren un tono rojizo vivo antinatural. [145]
En concentraciones tóxicas, el monóxido de carbono en forma de carboxihemoglobina interfiere significativamente en la respiración y el intercambio de gases al inhibir simultáneamente la adquisición y el suministro de oxígeno a las células y evitar la formación de carbaminohemoglobina , que representa aproximadamente el 30% de la exportación de dióxido de carbono. Por lo tanto, un paciente con intoxicación por monóxido de carbono puede experimentar hipoxia grave [21] y acidosis (potencialmente tanto acidosis respiratoria como acidosis metabólica ), además de las toxicidades del exceso de monóxido de carbono que inhibe numerosas hemoproteínas, dianas metálicas y no metálicas que afectan a la maquinaria celular.
El monóxido de carbono también se une a la hemoproteína mioglobina . Tiene una alta afinidad por la mioglobina, aproximadamente 60 veces mayor que la del oxígeno. [21] El monóxido de carbono unido a la mioglobina puede perjudicar su capacidad para utilizar el oxígeno. [49] Esto causa una reducción del gasto cardíaco e hipotensión , lo que puede dar lugar a isquemia cerebral . [21] Se ha informado de un retorno tardío de los síntomas. Esto se produce tras una recurrencia de niveles elevados de carboxihemoglobina; este efecto puede deberse a una liberación tardía de monóxido de carbono de la mioglobina, que posteriormente se une a la hemoglobina. [11]
Otro mecanismo implica efectos sobre la cadena enzimática respiratoria mitocondrial que es responsable de la utilización eficaz del oxígeno en los tejidos. El monóxido de carbono se une a la citocromo oxidasa con menos afinidad que el oxígeno, por lo que es posible que requiera una hipoxia intracelular significativa antes de unirse. [146] Esta unión interfiere con el metabolismo aeróbico y la síntesis eficiente de trifosfato de adenosina . Las células responden cambiando al metabolismo anaeróbico , lo que causa anoxia , acidosis láctica y, finalmente, muerte celular. [147] La tasa de disociación entre el monóxido de carbono y la citocromo oxidasa es lenta, lo que causa un deterioro relativamente prolongado del metabolismo oxidativo . [29]
El mecanismo que se cree que tiene una influencia significativa en los efectos retardados involucra células sanguíneas formadas y mediadores químicos, que causan peroxidación lipídica cerebral (degradación de ácidos grasos insaturados). El monóxido de carbono causa la liberación de óxido nítrico por parte de las células endoteliales y plaquetas , y la formación de radicales libres de oxígeno , incluido el peroxinitrito . [29] En el cerebro, esto causa una mayor disfunción mitocondrial, fuga capilar , secuestro de leucocitos y apoptosis . [148] El resultado de estos efectos es la peroxidación lipídica , que causa una desmielinización reversible retardada de la materia blanca en el sistema nervioso central conocida como mielinopatía de Grinker , que puede provocar edema y necrosis dentro del cerebro. [142] Este daño cerebral ocurre principalmente durante el período de recuperación. Esto puede resultar en defectos cognitivos, que afectan especialmente a la memoria y el aprendizaje, y trastornos del movimiento. Estos trastornos suelen estar relacionados con daños en la materia blanca cerebral y los ganglios basales . [148] [149] Los cambios patológicos característicos después del envenenamiento son la necrosis bilateral de la sustancia blanca, el globo pálido , el cerebelo , el hipocampo y la corteza cerebral . [23] [21] [150]
La intoxicación por monóxido de carbono en mujeres embarazadas puede causar efectos adversos graves en el feto . La intoxicación causa hipoxia tisular fetal al disminuir la liberación de oxígeno materno al feto. El monóxido de carbono también atraviesa la placenta y se combina con la hemoglobina fetal , lo que causa una hipoxia tisular fetal más directa. Además, la hemoglobina fetal tiene una afinidad por el monóxido de carbono entre un 10 y un 15 % mayor que la hemoglobina adulta, lo que causa una intoxicación más grave en el feto que en el adulto. [11] La eliminación del monóxido de carbono es más lenta en el feto, lo que conduce a una acumulación de la sustancia química tóxica. [151] El nivel de morbilidad y mortalidad fetal en la intoxicación aguda por monóxido de carbono es significativo, por lo que a pesar de una intoxicación materna leve o después de la recuperación materna, aún puede producirse una intoxicación fetal grave o la muerte. [152]
Los seres humanos han mantenido una relación compleja con el monóxido de carbono desde que aprendieron a controlar el fuego alrededor del año 800.000 a. C. Los hombres de las cavernas primitivos probablemente descubrieron la toxicidad del monóxido de carbono al introducir el fuego en sus viviendas. El desarrollo temprano de las tecnologías de metalurgia y fundición que surgieron alrededor del año 6000 a. C. hasta la Edad del Bronce también afectó a la humanidad con la exposición al monóxido de carbono. Aparte de la toxicidad del monóxido de carbono, los nativos americanos indígenas pueden haber experimentado las propiedades neuroactivas del monóxido de carbono a través de rituales chamánicos junto al fuego. [9]
Las civilizaciones antiguas desarrollaron relatos mitológicos para explicar el origen del fuego, como Vulcano , Pharmat y Prometeo de la mitología griega , que compartían el fuego con los humanos. Aristóteles (384-322 a. C.) fue el primero en registrar que la quema de carbón producía humos tóxicos. El médico griego Galeno (129-199 d. C.) especuló que había un cambio en la composición del aire que causaba daño cuando se inhalaba, y los síntomas de intoxicación por CO aparecieron en Quaestiones Medicae et Problemata Naturalia de Casio Iatrosophista alrededor del año 130 d. C. [9] Juliano el Apóstata , Celio Aureliano y varios otros documentaron de manera similar el conocimiento temprano de los síntomas de toxicidad de la intoxicación por monóxido de carbono causados por los humos del carbón en la era antigua. [9]
Los casos documentados por Livio y Cicerón aluden al uso del monóxido de carbono como método de suicidio en la antigua Roma . [9] [153] El emperador Lucio Vero utilizó humo para ejecutar prisioneros. [9] Muchas muertes se han relacionado con el envenenamiento por monóxido de carbono, incluido el emperador Joviano , la emperatriz Fausta y Séneca . [9] La muerte más destacada por envenenamiento por monóxido de carbono posiblemente haya sido la de Cleopatra [9] o Edgar Allan Poe . [154]
En el siglo XV, los mineros del carbón creían que la muerte súbita era causada por espíritus malignos ; el envenenamiento por monóxido de carbono se ha relacionado con experiencias sobrenaturales y paranormales , brujería , etc. a lo largo de los siglos siguientes [9] incluso en la actualidad moderna ejemplificada por las investigaciones de Carrie Poppy . [155]
Georg Ernst Stahl mencionó el carbonarii halitus en 1697 en referencia a los vapores tóxicos que se pensaba que eran monóxido de carbono. Friedrich Hoffmann llevó a cabo la primera investigación científica moderna sobre el envenenamiento por monóxido de carbono del carbón en 1716, en particular rechazando que los aldeanos atribuyeran la muerte a la superstición demoníaca. Herman Boerhaave llevó a cabo los primeros experimentos científicos sobre el efecto del monóxido de carbono (humos de carbón) en animales en la década de 1730. [9] A Joseph Priestley se le atribuye la primera síntesis del monóxido de carbono en 1772, al que había llamado aire pesado inflamable, y Carl Wilhelm Scheele aisló el monóxido de carbono del carbón en 1773, sugiriendo que era la entidad tóxica. [9]
El riesgo dependiente de la dosis de envenenamiento por monóxido de carbono como hidrocarbonato fue investigado a fines de la década de 1790 por Thomas Beddoes , James Watt , Tiberius Cavallo , James Lind , Humphry Davy y muchos otros en el contexto de la inhalación de aires artificiales , muchos de los cuales ocurrieron en la Institución Neumática . [9]
William Cruickshank descubrió el monóxido de carbono como una molécula que contiene un átomo de carbono y uno de oxígeno en 1800, iniciando así la era moderna de la investigación centrada exclusivamente en el monóxido de carbono. El mecanismo de toxicidad fue sugerido por primera vez por James Watt en 1793, seguido por Adrien Chenot en 1854 y finalmente demostrado por Claude Bernard después de 1846, como se publicó en 1857 y también publicado de forma independiente por Felix Hoppe-Seyler en el mismo año. [9]
El primer ensayo clínico controlado que estudió la toxicidad del monóxido de carbono se realizó en 1973. [9]
El envenenamiento por monóxido de carbono ha plagado a los mineros de carbón durante muchos siglos. En el contexto de la minería, el monóxido de carbono es ampliamente conocido como humedad blanca . John Scott Haldane identificó el monóxido de carbono como el componente letal de la humedad residual , el gas creado por la combustión , después de examinar muchos cuerpos de mineros muertos en explosiones de pozos. [9] En 1911, Haldane introdujo el uso de pequeños animales para que los mineros detectaran niveles peligrosos de monóxido de carbono bajo tierra, ya sean ratones blancos o canarios que tienen poca tolerancia al monóxido de carbono y, por lo tanto, ofrecen una advertencia temprana, es decir, canario en una mina de carbón . [9] El canario en los pozos británicos fue reemplazado en 1986 por el detector de gas electrónico.
El primer método analítico cualitativo para detectar carboxihemoglobina surgió en 1858 con un método colorimétrico desarrollado por Felix Hoppe-Seyler , y el primer método de análisis cuantitativo surgió en 1880 con Josef von Fodor . [9]
El uso de oxígeno surgió con informes anecdóticos como el de Humphry Davy, que fue tratado con oxígeno en 1799 tras inhalar tres cuartos de galón de hidrocarbonato ( gas de agua ). [9] Samuel Witter desarrolló un protocolo de inhalación de oxígeno en respuesta al envenenamiento por monóxido de carbono en 1814. [9] De manera similar, se recomendó un protocolo de inhalación de oxígeno para la malaria (traducido literalmente como "mal aire") en 1830 basándose en que los síntomas de la malaria se alineaban con el envenenamiento por monóxido de carbono. [9] Otros protocolos de oxígeno surgieron a fines del siglo XIX. [10] El uso de oxígeno hiperbárico en ratas después del envenenamiento fue estudiado por Haldane en 1895, mientras que su uso en humanos comenzó en la década de 1960. [153]
El peor envenenamiento masivo accidental por monóxido de carbono fue el desastre del tren de Balvano , ocurrido el 3 de marzo de 1944 en Italia, cuando un tren de carga con muchos pasajeros ilegales se detuvo en un túnel, lo que provocó la muerte de más de 500 personas. [156]
Se sospecha que más de 50 personas murieron por inhalación de humo como resultado de la Masacre de los Davidianos durante el asedio de Waco en 1993. [157]
En la historia antigua, Aníbal ejecutó a prisioneros romanos con humo de carbón durante la Segunda Guerra Púnica . [9]
El exterminio de perros callejeros mediante una cámara de gas de monóxido de carbono fue descrito en 1874. [9] En 1884, apareció un artículo en Scientific American que describía el uso de una cámara de gas de monóxido de carbono para operaciones de matadero , así como para la eutanasia de una variedad de animales. [158]
Como parte del Holocausto durante la Segunda Guerra Mundial , los nazis utilizaron camiones con gas en el campo de exterminio de Chelmno y en otros lugares para asesinar a unas 700.000 personas o más mediante envenenamiento con monóxido de carbono. Este método también se utilizó en las cámaras de gas de varios campos de exterminio como Treblinka , Sobibor y Belzec . El gaseo con monóxido de carbono comenzó en la Acción T4 . El gas era suministrado por IG Farben en cilindros presurizados y alimentado por tubos a las cámaras de gas construidas en varios hospitales psiquiátricos, como el Centro de Eutanasia Hartheim . Los humos de escape de los motores de los tanques, por ejemplo, se utilizaron para suministrar el gas a las cámaras. [159]
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