Toxicidad del cobre

La toxicidad por cobre (o Copperiedus ) es un tipo de intoxicación por metales causada por un exceso de cobre en el organismo. Puede producirse por el consumo excesivo de sales de cobre, pero lo más común es que sea consecuencia de las enfermedades genéticas de Wilson y Menkes , asociadas a un transporte y almacenamiento inadecuados de iones de cobre. El cobre es esencial para la salud humana, ya que forma parte de muchas proteínas, pero la hipercupremia (niveles elevados de cobre en sangre) puede provocar toxicidad por cobre si persiste y alcanza niveles suficientemente altos.

La toxicidad crónica por cobre es poco frecuente. ^{[ 1 ]} El nivel seguro sugerido de cobre en el agua potable para humanos varía según la fuente, pero suele fijarse en 1,3  mg/L. ^{[ 2 ]} La toxicidad del cobre es tan baja que el sulfato de cobre(II) es un reactivo de uso común en los laboratorios de química de pregrado. ^{[ 3 ]}

Los síntomas agudos de intoxicación por cobre por ingestión incluyen vómitos, hematemesis (vómito de sangre), hipotensión (presión arterial baja), melena (heces negras y alquitranadas), coma, ictericia (pigmentación amarillenta de la piel) y malestar gastrointestinal. ^{[ 4 ]} Las personas con deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa pueden tener un mayor riesgo de sufrir efectos hematológicos por el cobre. ^{[ 4 ]} La anemia hemolítica resultante del tratamiento de quemaduras con compuestos de cobre es infrecuente. ^{[ 4 ]}

La exposición crónica (a largo plazo) al cobre puede dañar el hígado y los riñones. ^{[ 5 ]} Los mamíferos tienen mecanismos eficientes para regular las reservas de cobre, de modo que generalmente están protegidos de niveles excesivos de cobre en la dieta. ^{[ 5 ] [ 6 ]} La vida media biológica del cobre en humanos es de aproximadamente 13 a 33 días, ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} y el exceso de cobre se excreta principalmente a través de la bilis en las heces, y pequeñas cantidades pueden excretarse a través de la orina, la saliva y el sudor. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

Esos mismos mecanismos de protección pueden causar síntomas más leves, que a menudo se diagnostican erróneamente como trastornos psiquiátricos. Hay mucha investigación sobre la función de la relación Cu/Zn en afecciones neurológicas, endocrinológicas y psicológicas. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} Muchas de las sustancias que protegen a los humanos del exceso de cobre desempeñan funciones importantes en los sistemas neurológico y endocrino, lo que genera dificultades de diagnóstico. Cuando se utilizan para unirse al cobre en el plasma, para evitar que se absorba en los tejidos, su propia función puede quedar insatisfecha. Estos síntomas a menudo incluyen cambios de humor, irritabilidad, depresión, fatiga, excitación, dificultad para concentrarse y sensación de pérdida de control. Para complicar aún más el diagnóstico, algunos síntomas del exceso de cobre son similares a los de una deficiencia de cobre.

El Nivel Máximo de Contaminante (MCL) de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos en el agua potable es de 1,3 miligramos por litro. ^{[ 4 ] [ 17 ]} El MCL para el cobre se basa en la expectativa de que una vida de consumo de cobre en agua a este nivel no tenga efectos adversos (gastrointestinales). La EPA de los Estados Unidos cataloga el cobre como un micronutriente y una toxina. ^{[ 18 ]} La toxicidad en mamíferos incluye una amplia gama de animales y efectos tales como cirrosis hepática, necrosis en los riñones y el cerebro, malestar gastrointestinal, lesiones, presión arterial baja y mortalidad fetal. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido un límite de 0,1 mg/m ³ para humos de cobre (vapor generado al calentar cobre) y 1 mg/m ³ para polvo de cobre (partículas finas de cobre metálico) y nieblas (aerosol de cobre soluble) en el aire de la sala de trabajo durante un turno de trabajo de ocho horas, semana laboral de 40 horas. ^{[ 22 ]} Se ha observado toxicidad para otras especies de plantas y animales en diversos grados. ^{[ 18 ]}  

En casos de sospecha de intoxicación por cobre, la penicilamina es el fármaco de elección, y a menudo se administra dimercaprol , un agente quelante de metales pesados. No se recomienda el vinagre, ya que ayuda a solubilizar las sales de cobre insolubles. Los síntomas inflamatorios deben tratarse según principios generales, al igual que los nerviosos. ^{[ 30 ]} El tratamiento también puede incluir la oxidación con ozono para problemas de toxicidad ambiental, así como la eliminación de sedimentos en zonas acuáticas, ya que estos pueden albergar sustancias tóxicas. ^{[ 31 ]}

Existe cierta evidencia de que el ácido alfa lipoico (ALA) puede funcionar como un quelante más suave del cobre unido a los tejidos. ^{[ 32 ]} También se está investigando el ácido alfa lipoico para quelar otros metales pesados, como el mercurio. ^{[ 33 ]}

El exceso de cobre en el agua puede dañar organismos marinos y de agua dulce como peces y moluscos. ^{[ 34 ]} Las especies de peces varían en su sensibilidad al cobre, con una LD50 para una exposición de 96 h al sulfato de cobre reportada en el orden de 58  mg por litro para la tilapia ( Oreochromis niloticus ) y 70  mg por litro para el bagre ( Clarias gariepinus ) ^{[ 35 ]} El efecto crónico de concentraciones subletales de cobre en peces y otras criaturas es daño a las branquias, el hígado, los riñones y el sistema nervioso. También interfiere con el sentido del olfato en los peces, impidiéndoles así elegir buenas parejas o encontrar el camino a las áreas de apareamiento. ^{[ 36 ]}

La pintura a base de cobre es un agente antiincrustante marino común . ^{[ 37 ]} En Estados Unidos, la pintura a base de cobre reemplazó al tributilestaño , que fue prohibido debido a su toxicidad, como método para que las embarcaciones controlaran el crecimiento orgánico en sus cascos. En 2011, el estado de Washington se convirtió en el primer estado de EE. UU. en prohibir el uso de pintura a base de cobre para embarcaciones, aunque solo se aplicó a embarcaciones de recreo. ^{[ 38 ]} California también ha impulsado iniciativas para reducir el efecto de la lixiviación de cobre, y la EPA de EE. UU. está llevando a cabo investigaciones. ^{[ 39 ]}

El cobre es un elemento esencial para los procesos metabólicos en las algas marinas. Es necesario para el transporte de electrones en la fotosíntesis y para diversos sistemas enzimáticos. Un exceso de cobre también puede afectar al fitoplancton o a las algas marinas tanto en ecosistemas marinos como de agua dulce. Se ha demostrado que inhibe la fotosíntesis, altera el transporte de electrones en el fotosistema II, reduce las concentraciones de pigmentos, restringe el crecimiento, reduce la reproducción, etc. ^{[ 40 ]} La toxicidad del cobre es ampliamente reconocida y se utiliza para ayudar a prevenir la proliferación de algas. El efecto del cobre depende exclusivamente del cobre libre que recibe el agua. Está determinado por la solubilidad relativa y la concentración de los ligandos que se unen al cobre.

Los estudios han demostrado que las concentraciones de cobre son tóxicas cuando el fitoplancton marino se encuentra confinado a áreas fuertemente afectadas por emisiones antropogénicas. ^{[ 41 ]} Algunos estudios han utilizado un anfípodo marino para mostrar cómo le afecta el cobre. Este estudio en particular indicó que los juveniles eran 4,5 veces más sensibles a las toxinas que los adultos. ^{[ 42 ]} Otro estudio utilizó 7 especies diferentes de algas. Encontraron que una especie era más sensible que las demás, Synechococcus , y que otra especie era más sensible en agua de mar, Thalassiosira weissflogii . ^{[ 43 ]}

Un estudio utilizó cianobacterias, diatomeas, cocolitóforos y dinoflagelados. Este estudio demostró que las cianobacterias eran las más sensibles, las diatomeas las menos sensibles, y los cocolitóforos y dinoflagelados presentaban una sensibilidad intermedia. Utilizaron iones de cobre en un sistema tampón y los controlaron a diferentes niveles. Descubrieron que las tasas de reproducción de las cianobacterias se reducían, mientras que otras algas presentaban tasas de reproducción máximas. Concluyeron que el cobre puede influir en las sucesiones estacionales de las especies. ^{[ 44 ]}

Se ha descubierto que el cobre y sus aleaciones , como el latón, son tóxicos para las bacterias debido al efecto oligodinámico . Se desconoce el mecanismo exacto de acción, pero es común a otros metales pesados. Los virus son menos susceptibles a este efecto que las bacterias. Entre las aplicaciones relacionadas se incluyen el uso de pomos de latón en hospitales, que se ha comprobado que se autodesinfectan después de ocho horas, y desinfectantes minerales , en los que el cobre puede actuar como alguicida. Se ha especulado que el uso excesivo de sulfato de cobre como alguicida causó una epidemia de intoxicación por cobre en Great Palm Island en 1979. ^{[ 45 ]}