¿QUÉ EFECTOS TIENEN LAS SUSTANCIAS VOLÁTILES EN EL CEREBRO?

Introducción

El cerebro humano es una de las estructuras que más extrañamente reaccionan ante los agentes o accidentes que les afectan. En el caso de infecciones por agentes patógenos de diversa índole (bacterias o virus, por ejemplo) el cerebro cuenta con dos grandes mecanismos de defensa.

El primero es la barrera hematoencefálica, una especie de muralla química que dificulta el paso de ciertas sustancias que no son identificadas como “aptas” para el paso al cerebro. La composición química de esta barrera es muy variada y compleja.

El segundo mecanismo con el que cuenta el organismo para proteger al cerebro es la conocida como microglía. Bajo este concepto se engloba un conjunto de células que actúan como defensa del sistema nervioso en caso de ser invadido del mismo modo que los leucocitos (glóbulos blancos) de la sangre actúan ante infecciones del cuerpo.

A pesar de la existencia de estos sistemas de defensa, muchas sustancias tóxicas para el cerebro y el sistema nervioso en general logran atravesar los impedimentos que tiene el organismo y dañarlos. Hay que tener en cuenta que la composición química y el modo de reacción los diversos elementos químicos pueden facilitar o dificultar la interacción con el conjunto del sistema nervioso [1].


Concepto de sustancias volátiles

El concepto de sustancias volátiles hace referencia a un grupo de sustancias que emiten vapores o emanaciones tóxicas que pueden afectar al cerebro. Pueden clasificarse atendiendo a diferentes criterios, tales como su estructura química, su efecto farmacológico, su efecto conductual o su uso comercial.

Atendiendo al primer criterio las sustancias volátiles pueden ser hidrocarburos (compuestos químicos orgánicos que resultan de las diferentes combinaciones de carbono e hidrógeno), compuestos oxigenados (compuestos químicos orgánicos que contienen oxígeno, además de carbono e hidrógeno e incluso en algunos casos nitrógeno) y compuestos halógenos (compuestos químicos orgánicos que aparte del carbono y del hidrógeno pueden contener otros elementos como el cloro u otros elementos de la tabla periódica en la columna de los halógenos).

Según el segundo criterio, los diferentes compuestos que se engloban dentro de la noción de sustancias volátiles pueden tener diferentes efectos en función de la forma de actuación dentro del organismo. Acorde al tercer criterio, cómo estas sustancias modulan la conducta de las personas una vez que ésta está en su organismo. Para finalizar, el cuarto criterio hace referencia a con qué finalidad se usan esos compuestos químicos.


Algunos ejemplos de sustancias volátiles

  • Hidrocarburos como el propano, butano o pentano, englobados dentro del grupo de los “alifáticos”, son considerados sustancias volátiles.
  • El benceno es un hidrocarburo englobado dentro del grupo de los “hidrocarburos aromáticos” compuesto de seis carbonos y seis hidrógenos que presenta tres enlaces simples y tres dobles en una estructura hexagonal. 
  • Dentro del grupo conocido como ésteres se pueden citar compuestos como el isoamilacetato o el butilacetato.    
  • En el grupo de los alcoholes sustancias como el butanol o el propanol se consideran sustancias volátiles.
  • Dentro del grupo de la cetonas compuestos químicos como la acetona o la butanona tienen características de sustancias volátiles.
  • Nitritos como n-butilnitrito, amilnitrito o pentilnitrino también se engloban dentro de las sustancias volátiles.
  • Anestésicos como el desflurano, sevoflurano, isoflurano, enflurano y halotano se enmarcan dentro de las sustancias volátiles.
  • Otras sustancias de diverso uso tales como el hidrato cloral, tetracloroetileno, tricloroetileno, metilenoclorido, difluoroetano, bromoclorodifluorometano, etilclorido, diclorodiflurometano y triclorofluorometano se enmarcan también dentro del concepto de sustancias volátiles.
  • El alcanfor, relacionado con el grupo de sustancias químicas conocido como “terpenos” y empleado en productos tales como Vicks Vaporub o Tiger Balm, es también un tipo de aceite volátil que puede ser englobado también dentro del grupo de sustancias volátiles [7, 8].

Efectos de las sustancias en el Sistema Nervioso

En líneas generales puede decirse que las sustancias volátiles, debido a su carácter lipofílico, actúan severamente en el sistema nervioso dado que no encuentran dificultades para atravesar la barrera hematoencefálica.

Pueden actuar tanto depresores del sistema nervioso central en el caso de los anestésicos como intoxicadores, dando lugar a degeneraciones y pérdida neuronal que pueden llevar a déficits en estos aspectos del individuo.

Menoscabos en la cognición humana que pueden variar desde la demencia o , control y capacidad de ejecución de movimientos del cuerpo, interferencias en sentidos tales como la visión o la audición.


A continuación se citarán algunas de las sustancias mencionadas en el apartado anterior:

Hidrocarburos alifáticos

El butano, inhalado en grandes cantidades en un consumo abusivo (como si fuese una droga) puede producir daños en el sistema nervioso aunque donde más incidirá será en otras partes del organismo, como el sistema circulatorio; se sabe que el butano puede, concretamente, provocar atrofia cerebral y por ende empequeñecimiento del cerebro, ciertos tipos de encefalopatías asociadas a ese empequeñecimiento, neurodevastación (destrucción neuronal) y hemiparesias.

Con respecto al hidrocarburo aromático llamado benceno, se sabe que su inhalación abusiva puede causar daños más severos en el tallo cerebral que en el córtex cerebral o en el hipocampo. A mayores, puede provocar daños tales como edemas cerebrales, daños en las meninges y congestión de los vasos parenquimales. Adicionalmente, se ha determinado que el comienzo rápido de fases profundas de sueño es un indicador de intoxicación por benceno.

Alcoholes

Los alcoholes, concretamente compuestos como el butanol o el propanol se usan como anestésicos dado que actúan como agonistas de sustancias como la glicina, que permite un efecto sedante.

Cetonas

Las cetonas pueden perjudicar al sistema nervioso del organismo porque impiden que éste consuma glucosa, el combustible del cerebro, y así pueden darse casos de “hambruna” de glucosa, perjudicando de ese modo el desarrollo de la actividad cerebral.

Nitritos

Los compuestos conocidos como nitritos son, por su parte, capaces de producir cáncer cerebral en etapas tempranas debido a que su estructura puede actuar de forma transplacentaria y provocar la reacción cancerígena en la infancia. Diversos estudios neuro-oncológicos han hecho hincapié en este tipo de sustancias dada su gran facilidad para crear cánceres en el cerebro a tan temprana edad, uno de los tipos de cáncer más común a esas edades.

Alcanfor

Por último, en el caso del alcanfor, se ha estudiado y se ha visto que esta sustancia, dentro del sistema nervioso, contribuye al proceso de desmielinización y de destrucción de tejido neuronal en el sistema nervioso; la estructura molecular del alcanfor permite esa destrucción neuronal que causa efectos nocivos a la par que irreversibles en el cuerpo humano [2-7].


Referencias bibliográficas

  1. Abbott, N. J., Rönnbäck, L., & Hansson, E. (2006). Astrocyte-endothelial interactions at the blood-brain barrier. Nature reviews. Neuroscience, 7(1), 41.
  2. Barbera, N., Bulla, G., & Romano, G. (1998). A fatal case of benzene poisoning. Journal of Forensic Science, 43(6), 1250-1251.
  3. Forman, D. (2004). Commentary: Nitrites, nitrates and nitrosation as causes of brain cancer in children: epidemiological challenges. International journal of epidemiology, 33(6), 1216-1218.
  4. Harris, D., & Mirza, Z. (2005). Butane encephalopathy. Emergency medicine journal, 22(9), 676-677.
  5. LaManna, J. C., Salem, N., Puchowicz, M., Erokwu, B., Koppaka, S., Flask, C., & Lee, Z. (2009). Ketones suppress brain glucose consumption. In Oxygen Transport to Tissue XXX (pp. 301-306). Springer, Boston, MA.
  6. Mascia, M. P., Gong, D. H., Eger, E. I., & Harris, R. A. (2000). The anesthetic potency of propanol and butanol versus propanethiol and butanethiol in α1 wild type and α1 (S267Q) glycine receptors. Anesthesia & Analgesia, 91(5), 1289-1293.
  7. Manorenj, S., Inturi, S., & Pancheti, N. (2016). Camphor poisoning presenting as acute diffuse demyelination of brain. International Journal Of Community Medicine And Public Health, 3(9), 2686-2688.
  8. Wille, S. M., & Lambert, W. E. (2004). Volatile substance abuse—post-mortem diagnosis. Forensic Science International, 142(2), 135-156.
Germán Albeleira

Germán Albeleira

Licenciatura en Psicología. Máster en Neurociencias.

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