Quelação

A quelação (pronunciado kélassion , grego χηλή , khêlê "grampo" relacionado a χηλός, khêlós "tronco") é um processo físico-químico no qual é formado um complexo , quelante, entre um ligante , dito "quelante" (ou quelante), e um cátion (ou átomo ) metálico , então complexado, denominado “quelatado”.

O quelato difere do complexo simples porque o cátion metálico está ligado ao ligante quelante por pelo menos duas ligações de coordenação. O metal é, portanto, comprimido entre as funções químicas do ligante. O número de ligações metal-ligante de uma molécula de ligante define “denticidade”: falamos de ligantes ou bidentados, tridentados, tetradentados (ou bidentados, tridentados, tetradentados). O átomo central está ligado aos átomos vizinhos por pelo menos duas ligações formando uma estrutura anular, um anel quelato. Os anéis quelatos mais estáveis são os anéis quelatos de 5 e 6 membros. Graças a este efeito, os quelatos são complexos mais estáveis do que os complexos de ligantes monodentados com as mesmas funções químicas.

Quelantes são usados como drogas (no envenenamento por chumbo, por exemplo), mas devem ser usados com cautela, pois podem interferir com outros metais além do metal-alvo e com a imunidade .

A terapia de quelação é usada na medicina com eficácia comprovada no caso de envenenamento por metais pesados. Na medicina não convencional , este tratamento também é oferecido para desintoxicar o corpo de supostas toxinas (por exemplo, obturações dentárias ou vacinas ) ou para remover íons de cálcio do sangue (sendo considerado uma fonte de arteriosclerose ). Mas nenhum ensaio clínico demonstrou a eficácia dessas abordagens alternativas, com um perigo associado à diminuição do estoque de eletrólitos no sangue.

Efeito quelato

Vamos comparar as duas reações químicas a seguir:

Cu (OH 2 ) 6 (II) + en ⇌ Cu (en) (OH 2 ) 4 (II) + 2H 2 O Entalpia padrão: -54 kJ / mol.Cu (OH 2 ) 6 (II) + 2 NH 3 ⇌ Cu (NH 3 ) 2 (OH 2 ) 4 (II) + 2H 2 O Entalpia padrão: -46 kJ / mol.

Em cada caso, as ligações Cu - N são semelhantes, mas a formação do quelato é favorecida por razões de termodinâmica química.

Shriver e Atkins concluem:

“O efeito quelato é o aumento da estabilidade de complexos que contêm um ligante polidentado coordenado em comparação com complexos que contêm um número equivalente de ligantes monodentados análogos. "

Tipologia de quelantes

Existem agentes quelantes fracos, que formam complexos instáveis e instáveis, e agentes quelantes fortes, como o EDTA , que podem formar complexos extremamente estáveis e inertes, caracterizados por constantes de dissociação abaixo de 10-27 , ou seja, a forma complexada é um bilhão de bilhões de bilhões de vezes mais estável do que a forma dissociada.

Funções biológicas

A quelação é um fenômeno natural fundamental.

Na química bioinorgânica : por exemplo, íons de cobalto na vitamina B 12 , magnésio na clorofila , cobre na hemocianina ou ferro na hemoglobina são quelados.
Em biologia : a maioria dos organismos vivos produz proteínas especiais ( metalotioneína ), ricas em enxofre, que ajudam a desintoxicar o organismo. Além disso, a maioria das plantas secretam quelantes de suas raízes para facilitar a absorção de certos elementos no solo.
Em humanos, os indivíduos fazem isso de forma mais ou menos eficaz, dependendo de sua composição genética . Aqueles cujo corpo não se desintoxica com rapidez suficiente correm maior risco de desenvolver doenças neurodegenerativas ( doença de Alzheimer (DA) em particular), em particular no caso de exposição ao mercúrio inorgânico perdido pelas obturações dentárias . Em pessoas geneticamente menos aptas para sua desintoxicação, o mercúrio aumenta quantitativamente e seus efeitos tóxicos são agravados ( hidrargirismo ). Nota: A susceptibilidade genética ao mercúrio está relacionada ao polimorfismo da apolipoproteína E ou gene APOE ; está correlacionado com um risco muito maior de desenvolver DA e desenvolvê-la em uma idade mais jovem. O comprometimento cognitivo leve também tem mais valor preditivo no último. Este gene APOE existe em 3 formas (alelos APOE2, APOE3 e APOE4). O APOE2 é bastante protetor, enquanto o APOE4 expõe ao máximo risco (inclusive para a idade). Por exemplo, um homozigoto caucasiano para APOE2 tem 25 vezes menos risco de AD do que sua contraparte homozigota para APOE4 (OR = 0,6 vs 14,9).

Toxicologia, ecotoxicologia

Alguns quelantes naturais são usados em seu benefício por organismos vivos, mas alguns quelantes são resultantes da química sintética, interferindo negativamente nos ciclos ecológicos e biológicos de certos minerais e metais que são oligoelementos ou metais tóxicos ( chumbo , mercúrio , cádmio ...) ou radioativos, certos poluentes quelantes muito presentes em nosso ambiente podem ter efeitos tóxicos e ecotoxicológicos

Formulários

As aplicações de quelantes são inúmeras, por exemplo:

na medicina: durante o envenenamento com venenos metálicos ou contaminação interna por produtos radiológicos ( plutônio , amerício , berquélio , cúrio , ítrio , califórnio, etc.), esta propriedade é usada com antídotos - por exemplo Zn-DTPA ou Ca-DTPA - que se formam um quelato que é eliminado durante a micção . Essa capacidade de remover cátions metálicos do meio é chamada de sequestro: os quelantes, portanto, também recebem o nome de agentes sequestrantes ; estamos tentando expandir o painel de quelantes médicos disponíveis, por exemplo, para quelar alumínio e fósforo.
em imagens médicas : na ressonância magnética , o gadolínio é usado como agente de contraste na forma de quelato para limitar sua toxicidade no organismo vivo;
em química analítica ;
na indústria nuclear ;
na lavanderia ;
na metalurgia ;
na agronomia : esses agentes podem tanto passivar uma superfície de metal (como o cobre) por complexação (ligação pendente na superfície) ou mover os íons de metal para longe da superfície;
na histologia : quelantes de Ca ++ (do tipo EDTA) são usados durante a etapa de descalcificação dos tecidos ósseo e dentário. Esta etapa é geralmente necessária para permitir o corte da amostra; cuidado, porém, deve ser evitado se possível, pois acarreta alteração na parte a ser estudada;
para o tratamento de águas muito carregadas de metais (piscinas por exemplo).

Existem também quelantes naturais, como moléculas contidas na bardana , alho , hera moída , algas e coentros .

Autismo

O uso de quelação em crianças autistas se tornou muito comum nos Estados Unidos no início do XXI th século . Exames de sangue realizados em crianças autistas revelaram que algumas delas armazenam uma quantidade anormal de metais pesados em seus corpos, lançando a teoria de maior dificuldade em eliminá-los naturalmente. Foram relatados casos anedóticos de melhora do comportamento após a quelação. Por muito tempo, não houve estudos sobre a eficácia dessa abordagem aplicada ao autismo.

Um pré-estudo de 2007 com 10 crianças observou que "estudos publicados que relatam os efeitos da terapia de quelação e / ou controle ambiental sobre o autismo e o transtorno de déficit de atenção são raros" . Em 2008, a revista Clinical Toxicology relatou a morte de uma criança autista de 5 anos como resultado de quelação e concluiu que “a eficácia desta terapia para crianças autistas não foi validada e pode ter consequências trágicas” . Se administrada incorretamente, a quelação pode drenar minerais ou metais "úteis" dos tecidos. Não é "recomendado" pelo HAS no contexto de pesquisas para redução de sintomas ligados ao autismo.

Notas e referências

" Coordenadas " , no Termium plus ,8 de agosto de 2014(acessado em 27 de agosto de 2014 )
(em) Roger Segelken , " A terapia comumente usada para envenenamento por chumbo pode alterar o sistema imunológico, indica o estudo animal da Cornell " no Cornell Chronicle ,22 de fevereiro de 1999(acessado em 17 de julho de 2021 )
Simon Singh e Edzard Ernst ( traduzido do inglês por Marcel Blanc), Medicina alternativa: informação ou intoxicação? [" Truque ou tratamento? Alternative Medicine on Trial ”], Paris, Cassini,2014, 416 p. ( ISBN 978-2-84225-208-3 , OCLC 886619515 )
DF Shriver e PW Atkins ( traduzido do inglês por André Pousse), Chimie inorganique [“ Inorganic Chemistry, Third Edition ”], Paris, De Boeck University,2001, 763 p. ( ISBN 2-7445-0110-7 , leitura online ) , parte 1, cap. 7 ("Complexos de metais d "), p. 243
Groupe Universitaire d'Innovation Pédagogique (GUIP) em Química, Faculdade de Química, " Estabilidade do complexo: efeito quelato " , Ulysse, Universidade de Bordeaux 1,12 de maio de 2005(acessado em 17 de julho de 2021 )
Jean-François Morot-Gaudry, " Nutrição mineral das plantas: aspecto molecular ", Academia Francesa de Agricultura ,2013
Mutter J, Naumann J, Sadaghiani C, Schneider R, Walach H. Alzheimer disease: mercury as pathogenetic factor and apolipoprotein E as a moderator ; Neuro Endocrinol Lett. Outubro de 2004; 25 (5): 331-9.
Blacker D, Haines JL, Rodes L, Terwedow H, Go RC, Harrell LE, Perry RT, Bassett SS, Chase G, Meyers D, Albert MS, Tanzi R. ApoE-4 e idade de início da doença de Alzheimer: o NIMH iniciativa genética . 1: Neurologia. Janeiro 1997 Jan; 48 (1): 139-47
Olarte L, Schupf N, Lee JH, Tang MX, Santana V, Williamson J, Maramreddy P, Tycko B, Mayeux R. Apolipoproteína E epsilon4 e idade de início da doença de Alzheimer esporádica e familiar em hispânicos do Caribe . ; Arch Neurol. Novembro de 2006; 63 (11): 1586-90
Aggarwal NT, Wilson RS, Beck TL, Bienias JL , Berry-Kravis E, Bennett DA. ; O alelo epsilon4 da apolipoproteína E e a doença de Alzheimer incidente em pessoas com comprometimento cognitivo leve. Neurocase. Fevereiro de 2005; 11 (1): 3-7
Huang Y .; Apolipoproteína E e doença de Alzheimer. ; Neurologia. 24 de janeiro de 2006; 66 (2 Suplemento 1): S79-85
Slooter AJ, Cruts M, Kalmijn S, Hofman A, Breteler MM, Van Broeckhoven C, van Duijn CM Arch Neurol; Estimativas de risco de demência por genótipos de apolipoproteína E de um estudo de incidência de base populacional: o Estudo de Rotterdam. Julho de 1998; 55 (7): 964-8
Efeitos da idade, sexo e etnia na associação entre o genótipo da apolipoproteína E e a doença de Alzheimer. Uma meta-análise. APOE and Alzheimer Disease Meta Analysis Consortium. Farrer LA, Cupples LA, Haines JL, Hyman B, Kukull WA, Mayeux R, Myers RH, Pericak-Vance MA, Risch N, van Duijn CM JAMA. Outubro 1997; 2-29; 278 (16): 1349-56.
Jayasumana C, Gunatilake S, Senanayake P (2014). Glifosato, água dura e metais nefrotóxicos: eles são os culpados pela epidemia de doença renal crônica de etiologia desconhecida no Sri Lanka? Int J Environ Res Public Health; 11: 2125–47. doi: 10.3390 / ijerph110202125
Graff G (1996). Pesquisa e estudo de novos quelantes de alumínio e fósforo que podem ser usados na medicina (dissertação de doutorado, Metz) | resumo .
Princípio de ressonância magnética, agentes de contraste , CultureSciences-Chimie, ENS, 10 de maio de 2010
(em) Arla J. Baxter e Edward P. Krenzelok, " Pediatric fatality secondary to EDTA chelation " , Clinical Toxicology , Vol. 6,2008, p. 1083–1084 ( ISSN 1556-9519 , DOI 10.1080 / 15563650701261488 ).
(em) Stephen M. Shore e Linda G. Rastelli ( trad. Josef Schovanec e Caroline Glorion ) Understanding Autism for Dummies , First Editions,março de 2015, 384 p. ( ISBN 2-7540-6581-4 ).
(em) Bernard Metz , James A. Mulick e Eric M. Butter , "Autism: A late-20th-century Fad Magnet" in Controversial Therapies for Developmental Disabilities: Fad, Fashion, and Science in Professional Practice , CRC Press,2005, 528 p. ( ISBN 1135636117 e 9781135636111 ) , p. 248-249.
(em) Kalpana Patel e Luke T. Curtis , " Uma abordagem abrangente para Tratar autismo e transtorno de déficit de atenção e hiperatividade: um estudo pré-piloto " , Journal of Alternative and Complementary Medicine (New York, NY) , vol. 13,1 ° de dezembro de 2007, p. 1091–1097 ( ISSN 1075-5535 , PMID 18166120 , DOI 10.1089 / acm.2007.0611 , ler online , acessado em 24 de abril de 2016 ).
Metz, Mulick e Butter 2005 , p. 249.
Shore e Rastelli 2015 , p. 145-149.

Apêndices

links externos

(pt) Descrição e uso de dietilenotriaminopentaacetato de cálcio trissódico na eliminação de produtos transurânicos por quelação , Centro de Assistência de Emergência de Radiação / Local de Treinamento.
Tratamento de trabalhadores contaminados por produtos radiológicos com infusões de Ca-DPTA. Radiation Protection 2004, Vol. 39, n o 3, páginas 383-387 .