Bioinorgánica y Salud

• Elementos esenciales para la vida• Los elementos, respecto de su presencia o

ausencia y la salud humana.• Patologías relacionadas con los elementos• Toxicidad de los elementos• Los elementos como medicamentos

Dr. Eduardo Lagomarsino

Cátedra de Farmacia Clínica y Atención Farmacéutica

Paracelso

• “ Toda sustancia puede ser un medicamento o un veneno dependiendo de la dosis “.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt 110 111 112 114 116 118

Lanthanides * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Actinides ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Muy tóxicosMuy tóxicosModerad. tóxicosModerad. tóxicos

Leve tóxicosLeve tóxicosRadioactivosRadioactivos

EsencialesEsencialesVariableVariable

Indispensables• Electrolitos:

– Sodio– Potasio– Magnesio– Calcio– Fósforo (como Fosfatos)

• Gases:– Oxígeno y Nitrógeno

Toda la materia en el planeta está

compuesta por 92 elementos naturales

y 17 elementos sintéticos

Oligoelementos esenciales• Elemento Cantidad en un ser Rango de ingesta

humano de 70 kg (mg) diaria humana (mg) • Cromo 7 0,06-0,36• Cobalto 1 0,015-0,160• Cobre 75-150 0,75-1,20• Flúor 2600 0,5-1,7• Yodo 10-20 0,3-0,7• Hierro 4000-5000 10-17• Manganeso 12-20 1,5-3,0• Molibdeno 9 0,1-0,2• Níquel 10 0,10-0,15• Selenio ---- 0,6-1,0• Silicio 18000 -----• Estaño 17 1,5-3,5• Vanadio 10-25 0,01-0,02• Zinc 1400-2300 8-16

Oligoelementos en enzimas• Mg 2+ fosfohidrolasa , fosfotransferasa y Atpasa• Mn 2+ Arginasa y fosfotransferasa y• superóxido dismutasa• Fe 2+ y Fe 3+ Citocromos, peroxidasa, catalasa y

ferredoxina• Cu 2+ y Cu + Tirosinasa, citocromo oxidasa

superóxido dismutasa• K + Piruvato kinasa, Atpasa• Na+ Atpasa• Zn 2+ Alcohol deshidrogenasa, anhidrasa

carbónica, carboxipeptidasa, superóxido dismutasa

Abundancia relativa de los elementos en: (a) el cosmos; (b) la corteza terrestre, y (c) el cuerpo humano;

(a) el cosmos (b) la corteza terrestre (c) el cuerpo humano

Abundancia relativa de los elementos en; (d) el agua de mar, y (e) los seres vivos .

HidrógenoOxígeno HidrógenoHidrógenoOxígeno

Carbono Nitrógeno

(e) los seres vivos(d) el agua de mar

Bioelementos

Se consideran bioelementos a aquellos cuyos átomos forman parte de las moléculas que constituyen y que tienen una función fisiológica en los sistemas biológicos.

ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS (en % de átomos)Cuerpo humano Agua de mar Corteza terrestre

H 63 H 66 O 47O 25.5 O 33 Si 28C 9.5 Cl 0.33 Al 7.9N 1.4 Na 0.28 Fe 4.5Ca 0.31 Mg 0.03 Ca 3.5P 0.22 S 0.017 Na 2.5Cl 0.08 Ca 0.006 K 2.5K 0.06 K 0.006 Mg 2.2

Grupo 1

• Litio (mediana toxicidad)– Enfermedad bipolar

• Sodio (esencial , ver tabla)– Balance intra - extracelular. La concentración

extracelular es mayor que la intracelular– Hipertensor

• Potasio (esencial)– Sal de Chile.– La concentración intracelular es mayor que la

extracelular– Aporte de potasio (intoxicación digitálica)

Bipolares famosos que hubieran sido tratados con Litio

Samuel Beckett, Scott Fitzgerald, Virginia Woolf, Ernest Hemingway y Lord Byron

Medicamentos con Sodio

Diagnóstico de Hipocalemia

Grupo 2

• Calcio (esencial)– contractilidad muscular– coagulación sanguínea– tejido óseo ( hidroxi y fluorapatita)

• Magnesio (esencial)– hipocalcemia y aumento de excreción renal de K

(hipocalemia)- Parathormona– Intracelular ( 95%)– laxante y antiespasmódico muscular

HipomagnesemiaDeficiencia de calcio

Grupo 2

• Berilio (muy tóxico)– beriliosis

• Bario– radiopacos

• Estroncio (toxicidad moderada)– radiactivo, reemplaza al Calcio del hueso – (cancerígeno)

Bario

Diagnóstico por sustancias radiopacas

Colon por enema

Grupo 13

• Moderadamente tóxicos• Boro

– ácido bórico, antiséptico débil ( gotas óticas)– boratos , en reguladores de pH y conservantes

• Aluminio– muy abundante– protector gástrico como hidróxido– demencia dialítica

Colirios con boratos

Comprimidos de aluminio

Grupo 14

• Silicio– tóxico pulmonar– enfermedades de piel autoinmunes y

respiratorias

• Plomo– no cumple funciones en el organismo– tóxico del SNC– preparaciones farmacéuticas como astringente– desinfectante

Silicosis

Saturnismo

Grupo 15

• Esenciales• Nitrógeno

– fundamental para el suelo– componente de los aminoácidos– componente ambiental

• Fósforo– ADP - ATP– tejido óseo ( fosfatos en hidroxiapatita)– Hiperfosfatemias e hipofosfatemias

Hipofosfatemia

Grupo 15

• Muy tóxicos• Arsénico

– Cáncer– daño en el ADN– afecta a tejido nervioso

• Antimonio– enfermedades pulmonares y cardíacas– náuseas y vómitos – úlceras estomacales

Fuentes de agua con arsénico

Grupo 16

• Oxígeno– Respiración pulmonar

• Azufre– presente en algunos aminoácidos– enfermedades cardiovasculares– trastornos en la atmósfera

• Selenio– esencial y tóxico según dosis

Asistencia respiratoria mecánica

Grupo 17• Flúor

– Importancia en esmalte dentario ( fluorapatita)• Cloro

– blanqueador , desinfectante– irritante y altamente tóxico

• Bromo– tóxico en vapores y sprays

• Yodo– fundamental (glandula tiroides)– iodación de la sal ( bocio e hipotiroidismo congénito)– tóxico en exceso ( daña la tiroides, piel, pulmones)

El flúor y los dientes

Yodo y tiroides

Elementos de transición• Manganeso

– en la SOD mitocondrial– crecimiento– su falta produce intolerancia a la glucosa,

desórdenes óseos, coágulos en sangre – Envenenamiento:afecta el sistema respiratorio y

el cerebro ( alucinaciones y Parkinson)

• Cromo– Cromo III como nutriente importante– Cromo VI de los elementos más tóxicos

• Cáncer de pulmón• Alteraciones genéticas• Muerte

Elementos de transición

• Hierro (en Hemoglobina al estado 2+ , transporte O2)– Exceso: Corioretinitis y siderosis

• Cobalto – en la cianocobalamina o Vit B12 (Insuficiencia causa

anemia). En SNC: depresión, mala memoria, nerviosismo

– Exceso: problemas de visión , corazón y tiroides

• Níquel– Fallas respiratorias y cardíacas– Mal de los joyeros (alergias)

El hierro y la salud

Radioterapia con Cobalto

Elementos de transición

• Esenciales y tóxicos a la vez• Zinc

– su ausencia deteriora el crecimiento, la madurez y produce anemia

– en la SOD citosólica

• Cobre– Esencial para muchas funciones, citocromos– el organismo puede manejar grandes cantidades– en SOD citosólica

Distintas funciones

del Cu en el organismo

Elementos de transición

• Cadmio– Problemas óseos– renales pulmonares y de sistema nervioso– trastornos al ADN, cromosoma 21

• Mercurio– daño al SNC– Problemas renales pulmonares y de aprendizaje– Irritante de piel y mucosas

El Platino en la salud

Elemento Función Biológica Sodio Transporte de cargas, balance osmótico Potasio Transporte de cargas, balance osmótico Magnesio Estructura, hidrolasas, isomerasas Calcio Estructura, transporte de cargas, inductor de procesos celulares. Vanadio Fijación de nitrógeno, oxidasas Cromo Posible papel en la tolerancia a la glucosa Molibdeno Fijación de nitrógeno, oxidasas, transferencia de oxígeno Tungsteno Deshidrogenasas Manganeso Fotosíntesis, estructura, oxidasas Hierro Oxidasas, transporte y almacenamiento de oxígeno molecular, transferencia de

electrones, fijación de nitrógeno Cobalto Oxidasas, transferencia de grupos alquilo Niquel Hidrogenasas, hidrolasas Cobre Oxidasas, transporte de oxígeno molecular,

transferencia de electrones Zinc Estructura, hidrolasas

Elemento Contenido de la fuente alimentaria

Valor promedio o mayor Valor menor

_______________________________________________________________

Cromo Levadura de cerveza desecada, Cereales refinados salvado y germen de granos de azúcar refinada cereales, melaza, hígado. Cobalto Verduras de hoja Leche, cereales . Cobre Hígado, riñón, mariscos, nueces, Leche, fibra de la legumbres secas, cereales de carne,huevos,frutas grano seco verduras Flúor Pescado de mar, carnes rojas Leche huevos, té. Yodo Pescado de mar, mariscos, sal yodada, leche. Hierro Hígado, riñón, mariscos, fibra de Leche, azúcar refi- la carne, aves de corral, corazón, nada. yema de huevo, legumbres secas, melaza de caña, nueces Manganeso Cereales de grano entero, legumbre Leche, aves de secas, tubérculos, frutas, verduras corral , pescado no de hoja. Molibdeno Hígado, riñón, legumbres secas, Frutas, raíces y ta- cereales de grano entero, verduras llos de verduras, fi- de hoja bra de carne, leche. Níquel Cereales de grano entero, verduras Fibra de carne, gra- sas, huevos, leche. Selenio Hígado, riñón. Silicio Cereales de grano entero, piel de Alimentos de origen pollo, cerveza. animal. Estaño Cereales, fibra de carne Leche Vanadio Hígado, fibra de carne, nueces, Leche, la mayoría pescado, pan, algunos cereales , de las verduras. grano seco, algunas raíces de ver- duras, aceites de maíz y soja Zinc Carne, yema de huevo, cereales de Frutas, pescado, grano entero, ostras, aves de caza, verduras leche.

Distribución de los oligoelementos esenciales en los alimentos.