sábado, 5 de octubre de 2013

¿Qué son los Agentes Nerviosos?

Durante los últimos meses hemos sido espectadores del drama vivido en Siria, tras el ataque químico que sufrió su población. No sabemos con certeza que tipo de sustancias fueron las utilizadas en dicho ataque, pero por los datos publicados y las imágenes recogidas por las cámaras parece probable que hayan sido agentes nerviosos, clasificados como armas de destrucción masiva de acuerdo a la ONU.

Si bien mucha gente no está familiarizada con la química o la forma de acción de estos compuestos, el sólo nombre de ellos nos alerta a todos acerca de su peligrosidad. Descubiertos durante la Alemania Nazi, estos compuestos fueron utilizados por primera vez en forma masiva en la guerra Irán-Iraq en los años 80', aunque con anterioridad varias fueron las victimas debido a la producción y transporte de dichos compuestos. En 1995 un grupo terrorista también utilizó un agente nervioso (Sarin) el cual liberó en un metro de Tokio, costando la vida de 13 personas. Actualmente Estados Unidos, Rusia, Corea del Norte y Siria aun poseen toneladas de estos compuestos.

Si miramos como lucen estas sustancias a escala molecular (Figura 1), veremos que todos ellos son muy parecidos, consistiendo un átomo de fósforo unido a cuatro grupos. El nombre químico de estos compuesto puede llegar a ser un poco complicado (por ejemplo el nombre químico del compuesto VX es O-etil S-[2(diisopropilamino)etil] metilphosphonotioato!!!), pero no es necesario saber dichos nombres para entender como estos funcionan. 

FIGURA 1: Nombre y estructura de algunos agentes nerviosos, ordenados cronológicamente (Tabun, Sarín y Ciclosarín fueron desarrollados en Alemania entre los años 1937-1944 y VX en Inglaterra en 1952). Representación: rojo: oxígeno, naranjo: fósforo, azul: nitrógeno, amarillo: azufre y gris: carbón (CLICK PARA AGRANDAR)

Recordemos que estos compuestos son líquidos a temperatura ambiente, variando en su grado de volatilidad (esto es, la facilidad de pasar de estado líquido a gas). Por ejemplo Sarín, al ser bastante volátil, ingresa al organismo principalmente en forma de gas a través de las vías respiratorias. Mientras que el compuesto VX, el cual es un líquido oleoso, lo hace por contacto con la piel. Cuando estos compuesto ingresan al cuerpo, ya sea por una vía u otra, se unen de forma irreversible a una enzima llamada Acetilcolinesterasa (AChE), la cual como veremos cumple un rol fundamental en el sistema nervioso. Esta enzima, en condiciones normales, es la responsable de controlar la cantidad de moléculas de acetilcolina(ACh) en el cuerpo. ACh es una pequeña molécula que estimula la actividad de músculos, glándulas y partes del cerebro. Cuando el cuerpo requiere activar un músculo ACh es liberada y luego cuando el cuerpo quiere desactivar dicho movimiento la enzima AChE se une a la molécula ACh y la rompe. Sin embargo, cuando un agente nervioso, ya sea Sarín o VX u otro, ingresa al cuerpo éste se une fuertemente a AChE, lo cual impide que el compuesto que comúnmente se enlaza a esta enzima logre hacerlo. Debido a ello se dice que los agentes nerviosos actúan como inhibidores enzimáticos, uniéndose y desactivan la enzima AChE. Cuando el sitio activo de la enzima AChE es ocupado por ejemplo por el compuesto VX (el cual es uno de los agentes nerviosos más peligrosos), ACh comienza a acumularse a una velocidad de más de 5000 moléculas por segundo por enzima inhibida!, lo cual es una cantidad enorme de ACh que hará que los músculos, glándulas y partes del cerebro permanezcan estimulados continuamente. Esta continua contracción puede, luego de un corto tiempo, fácilmente conducir a la muerte.

FIGURA 2: En condiciones normales ACh se une a la enzima en su sitio activo. Sin embargo, cuando un agente nervioso, por ejemplo VX, se une a ella VX actúa como inhibidor impidiendo que ACh se una. (CLICK PARA AGRANDAR)

Si comparamos la estructura química de ACh con VX veremos que ellas son similares, la diferencia es que en vez del enlace Fósforo-Oxígeno (P=O), la molécula ACh posee un enlace Carbono-Oxígeno (C=O). Ambos grupos forman parte de un enlace con la enzima. Sin embargo en el caso de VX este enlace no se rompe y la enzima queda atrapada con dicho compuesto.

Para finalizar, es importante destacar que la misma idea de inhibidor enzimático, que resulta tan fatal en este caso, es utilizada a diario en cientos de medicamentos. Estos medicamentos actúan ya sea corrigiendo desequilibrios en  el funcionamiento del organismo, matando elementos ajenos a nuestro cuerpo, y/o controlando varias enfermedades. El diseño racional, donde el conocimiento a nivel molecular de la enzima y molécula que se enlazada son utilizados como base para el diseño de nuevos fármacos, ha conducido, en conjunto con otras tecnologías, a importantes avances para el bienestar humano.

Fármacos para el tratamiento de cáncer, y para el combate de virus tales como la influenza y SIDA han sido el resultado de dicho enfoque. Es de esperar que sepamos mas noticias sobre estos avances y ninguna otra sobre algún tipo de ataque con agentes nervios u otro tipo de químicos.

FD

2 comentarios:

  1. Si bien los nombres y otras complicaciones son un estorbo para los legos en química - como yo- Me quedo con entender, o al menos eso creo, respecto a la arquitectura racional y letal tienen tienen dichas moléculas, como funcionan los agentes nerviosos y en específico la Ach, Ache y VX (buena gráfica) y la infinita contracción que hace que las personas mueran. Gracias!

    Qué culo es cuando la ciencia se utilizada en contra los humanos, los nazis nuevamente aquí ejemplifican su locura utilizando la investigación científica para generar puras mierdas. Los ingleses crearon el VX, en qué contexto?

    Saludos al equipo y buen aporte!

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    1. El compuesto VX (así como otros compuestos de similares características) fue inicialmente descubierto por Ranajit Ghosh, un químico que trabaja en la división de protección de plantas de la firma ICI (Imperial Chemical Industries). En ese entonces, Ghost estudiaba una clase especifica de compuestos organofosforados los cuales resultaron ser extremadamente efectivos como pesticidas así como también bastante tóxicos. Fue la armada británica la cual, luego de una exhaustiva evaluación, determinó en 1955 que varios de los compuestos de esta clase eran agentes nerviosos y los clasifico como la "Serie V" por Venenoso

      Los pesticidas organofosforados y los agentes nerviosos tienen un mecanismo de acción similar, la diferencia reside en su toxicidad.

      Espero esto responda tu pregunta. Muchos saludos.

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