Informe de la ATSDR para los médicos: óxido de etileno

Propiedades

El óxido de etileno (EtO) es un gas incoloro e inflamable con un olor a frutas dulce a temperatura ambiente. Se disuelve en agua, alcohol y la mayoría de los solventes orgánicos miscibles en agua. Tiene una semivida estimada en el aire que fluctúa entre 69 y 149 días, mientras que su semivida en el agua fluctúa entre 12 y 14 días en agua de río natural, estéril y desionizada. El aumento en la salinidad reduce la semivida del óxido de etileno (ATSDR 2020, EPA 2018).

El óxido de etileno se usa mayormente para producir otras sustancias químicas como el etilenglicol (anticongelante). Un pequeño porcentaje de óxido de etileno se usa para esterilizar o fumigar ciertos equipos (cerca del 50 % de todos los dispositivos médicos estériles), cosméticos y alimentos (ATSDR 2020, EPA 2018, NTP 2021). El óxido de etileno es altamente eficaz como gas esterilizante donde puede penetrar los envases (como cartón, película retráctil, papel y otros envoltorios), y destruir bacterias y virus (ATSDR 2020).

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Fuentes de óxido de etileno

• El óxido de etileno está ampliamente presente en niveles muy bajos en el aire. No se conoce la fuente principal de este óxido de etileno de fondo.
• El óxido de etileno se encuentra de manera natural en el cuerpo, ya que se forma a partir de la conversión del etileno durante los procesos metabólicos.
• El humo de tabaco contiene 7 mg de óxido de etileno por cigarrillo (EPA 2018).
• El óxido de etileno es liberado en el aire, el agua y la tierra en sitios donde se produce o se usa. La gran mayoría del óxido de etileno que se libera (>99 %) es a través de emisiones atmosféricas. La liberación de óxido de etileno al ambiente ha disminuido notablemente desde 1988 (NTP 2021).
• Las fuentes ocupacionales incluyen fábricas donde se produce o usa el óxido de etileno para preparar otras sustancias químicas, e instalaciones donde se esterilizan dispositivos médicos o se fumigan alimentos, ropa y cosméticos.
• Los alimentos fumigados y el equipo de hospital esterilizado podrían tener inicialmente niveles altos de óxido de etileno, que se disipa o degrada en otros productos en unos pocos días (ATSDR 2020).

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Vías de exposición

La inhalación es la vía principal de exposición al óxido de etileno tanto en el entorno ocupacional como en el ambiental (ATSDR 2020). La exposición por inhalación puede ocurrir durante la producción o el uso del óxido de etileno. Como el óxido de etileno puede ser muy reactivo y a veces explosivo, el equipo que se usa para su procesamiento por lo general se compone de sistemas altamente automatizados y bien cerrados, lo que reduce el riesgo de exposición ocupacional (NTP 2021).

Los trabajadores que producen o usan el óxido de etileno (como en las instalaciones de producción de etilenglicol; instalaciones de esterilización de dispositivos médicos, plantas de fumigación de alimentos y productos de consumo; hospitales; y granjas) podrían estar expuestos al óxido de etileno al respirarlo o cuando este hace contacto con la piel. Por lo general, los trabajadores tienen una mayor exposición dérmica y por inhalación al óxido de etileno que el público general. Los trabajadores podrían estar expuestos al óxido de etileno durante la esterilización de una variedad de objetos como equipo y productos médicos (p. ej., instrumentos quirúrgicos, dispositivos médicos de un solo uso), productos de atención médica desechables, productos farmacéuticos y veterinarios, alimentos, especias y comida para animales. Los técnicos de atención médica pueden estar expuestos a ráfagas cortas y concentradas del gas cuando se abre la puerta de una cámara esterilizadora, a menos que se use la esterilizadora más moderna de óxido de etileno para permitir un proceso continuo de la esterilización a la ventilación en la misma cámara (ATSDR 2020, IARC 2018, NTP 2021).

La exposición de la población general al óxido de etileno ocurre principalmente a través de la inhalación. Sin embargo, los niveles de óxido de etileno de fondo en el aire por lo general son muy bajos. Los niveles podrían ser más altos cerca de los lugares donde se produce o se usa el óxido de etileno. La población general también podría estar expuesta al óxido de etileno al fumar o a través del humo de segunda mano (ATSDR 2020).

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Poblaciones en riesgo

Las poblaciones con mayor riesgo son las que viven o trabajan cerca de las instalaciones que liberan óxido de etileno, particularmente por largos periodos. Además, hay poblaciones que podrían tener un mayor riesgo de efectos en la salud en general. Por ejemplo, si existe una posible exposición en un entorno comunitario, los niños podrían tener un riesgo mayor de efectos en la salud debido al desarrollo incompleto de las vías de desintoxicación, su frecuencia respiratoria más alta, y más oportunidades de exposición, como jugar en exteriores (ATSDR 2020).

La Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (NHANES) es un programa de estudios diseñado para evaluar el estado de salud y nutrición de una muestra representativa a nivel nacional de la población de los Estados Unidos que no está institucionalizada. Los datos de la NHANES proporcionan una medición inicial de la salud de la población de los EE. UU., y se pueden usar para evaluar la exposición a sustancias químicas. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) analizaron aductos de hemoglobina de óxido de etileno (un biomarcador de exposición al óxido de etileno de todas las fuentes) en más de 2500 participantes de los ciclos de 2013-14 y 2015-16 de la NHANES. Los datos de la NHANES indican que más del 95 % de la población de los EE. UU. tiene niveles detectables de aductos de hemoglobina de óxido de etileno en la sangre y que los niveles de aductos en los fumadores de cigarrillos son cerca de 7 veces más altos que en los no fumadores (CDC 2020).

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Destino biológico

El óxido de etileno es captado fácilmente por los pulmones y absorbido en la sangre con relativa eficiencia (Brugnone et al., 1985, 1986). Se elimina del cuerpo rápidamente, y los niveles bajan en un 50 % aproximadamente cada 42 minutos. A ese ritmo, casi el 90 % del óxido de etileno se eliminaría del cuerpo en dos horas (EPA 2021). Los estudios en animales demuestran que el óxido de etileno y sus metabolitos se excretan rápidamente en la orina. En un estudio de ratones expuestos a óxido de etileno radiomarcado entre 60 y 75 minutos, un promedio del 78 % de la radiactividad absorbida fue eliminada en la orina dentro de las 48 horas (ATSDR 2020).

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Efectos en la salud

Hay varios factores que influyen en si el óxido de etileno podría perjudicar la salud de una persona. Además de la vía de exposición al óxido de etileno y a qué cantidad, por cuánto tiempo y con cuánta frecuencia está expuesta una persona, el estado general de salud, la genética, la edad, los antecedentes familiares, las decisiones de estilo de vida y otras exposiciones ambientales son factores que podrían influir.

EXPOSICIÓN A CORTO PLAZO

Los estudios ocupacionales e informes de casos han registrado numerosos signos y síntomas de la exposición a corto plazo al óxido de etileno. Muchos de estos informes documentan un olor a óxido de etileno, así que se presume que las exposiciones excedieron el umbral mínimo de olor de 260 partes por millón (ppm) (470 miligramos por metro cúbico o mg/m³).  Algunos de los efectos perjudiciales más comunes identificados (ATSDR 2018, 2020, NRC 2010) incluyen:

• efectos neurológicos (dolor de cabeza, mareos, náuseas, letargo, fatiga, debilidad muscular, adormecimiento, pérdida de la memoria, falta de coordinación),
• irritación respiratoria (irritación de la cavidad nasal y senos nasales, tos, dificultad para respirar, sibilancias, opresión bronquial e hiperreactividad),
• sed excesiva y boca seca, y efectos gastrointestinales (vómitos, diarrea, espasmos estomacales [efectos secundarios debidos a la neurotoxicidad, no un efecto primario del óxido de etileno inhalado sobre el aparato digestivo]),
• efectos oculares (irritación de los ojos), y
• sarpullido.

Los estudios con animales han demostrado que el feto en desarrollo es sensible a la exposición al óxido de etileno. En concentraciones similares a las encontradas en los entornos ocupacionales, los estudios con animales han mostrado bajo peso al nacer y una mayor incidencia de pelvis renal dilatada y uréter dilatado (ATSDR 2020).

Todos los estudios ocupacionales con efectos en la salud documentados que se han resumido antes tenían altos niveles de exposición al óxido de etileno. Por lo tanto, es poco probable que los efectos en la salud no relacionados con el cáncer que se mencionan anteriormente ocurran en la población general, ya que la exposición al óxido de etileno es mucho menor. Incluso en áreas cercanas a las instalaciones que liberan óxido de etileno, los niveles en ambientes exteriores son muy bajos comparados con los niveles ocupacionales (ATSDR 2018, 2020).

EXPOSICIÓN CRÓNICA

Efectos no relacionados con el cáncer

Los efectos principales observados en trabajadores expuestos a bajos niveles de óxido de etileno durante varios años son irritación de los ojos, la piel y las vías respiratorias, y efectos en el sistema nervioso (p. ej., dolor de cabeza, náuseas, pérdida de la memoria y adormecimiento [EPA 2018]). Los trabajadores expuestos a niveles de óxido de etileno de 4.7 ppm (8.5 mg/m³) y más altos durante un promedio de entre 5 y 6.5 años mostraron deterioro cognitivo y motor, en comparación con los grupos de referencia no expuestos. A niveles más bajos de exposición al óxido de etileno (0.08-0.17 ppm) (0.145-0.3mg/m³), los estudios han mostrado la detección de aductos de hemoglobina de óxido de etileno en la sangre (un biomarcador de la exposición al óxido de etileno), evidencia de daño al ADN (p. ej., intercambio de cromátides hermanas) y efectos hematológicos (p. ej., aumentos en los recuentos de leucocitos y disminuciones en los recuentos de neutrófilos; y disminuciones en el hematocrito y la hemoglobina) (California EPA, 2008). La exposición a estos niveles es posible en entornos ocupacionales, pero no se ha observado en las muestras de aire exterior en las áreas cercanas a las instalaciones de esterilización de equipos médicos (ATSDR 2018, 2020).

Efectos relacionados con el cáncer

Los estudios ocupacionales indican que las personas con una exposición acumulativa a largo plazo (años o décadas) a concentraciones elevadas de óxido de etileno tienen un mayor riesgo de cánceres linfohematopoyéticos, como linfoma no hodgkiniano, mieloma y leucemia linfocítica. Los estudios muestran también que la exposición a largo plazo a concentraciones elevadas de óxido de etileno aumenta el riesgo de cáncer de mama en las mujeres. Se encontraron cánceres similares en los estudios con animales.

La investigación epidemiológica más informativa del óxido de etileno y el riesgo de cáncer fue un estudio del Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) con más de 18 000 empleados en 14 plantas comerciales de esterilización donde se usaba óxido de etileno para esterilizar suministros médicos o especias de alimentos (Steenland, et al., 2004). Se usa el valor de riesgo unitario por inhalación (IUR, por sus siglas en inglés) del óxido de etileno de la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA) para calcular los posibles riesgos de cáncer que presenta la exposición por inhalación al óxido de etileno. El valor de riesgo unitario por inhalación de la EPA para el óxido de etileno se basa en los datos sobre seres humanos a partir del estudio de NIOSH sobre exposición ocupacional. La EPA ha calculado un riesgo unitario estimado de cáncer por inhalación de 3 × 10¯³por μg/m³ (6 × 10¯³por ppb) del óxido de etileno para ambos tipos de cáncer combinados (cáncer linfático y, en mujeres, cáncer de mama) (EPA 2016).

Si bien se consideró que la evidencia de carcinogenicidad en los estudios con personas no llegó a ser concluyente por sí misma, el óxido de etileno se caracteriza como “carcinógeno para los seres humanos” por la vía de exposición de inhalación con base en el peso total de la evidencia, de acuerdo con las Directrices del 2005 de la EPA para la evaluación de los riesgos carcinógenos (EPA’s 2005 Guidelines for Carcinogen Risk Assessment) (EPA 2016). Además, el Programa Nacional de Toxicología del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE. UU. clasifica el óxido de etileno como un carcinógeno conocido para los seres humanos (NTP 2016). El Grupo de Trabajo de la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC, por sus siglas en inglés) concluyó que el óxido de etileno es carcinógeno para los seres humanos (Grupo 1). Se indicó que la evidencia en seres humanos es limitada para establecer una asociación causal entre el óxido de etileno y los cánceres linfático y hematopoyético (específicamente tumores linfáticos como el linfoma no hodgkiniano, el mieloma múltiple y la leucemia linfocítica), y el cáncer de mama, pero hay suficiente evidencia en animales experimentales sobre la carcinogenicidad del óxido de etileno (IARC 2018).

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Evaluación clínica

El diagnóstico de toxicidad aguda del óxido de etileno es principalmente clínico, basado en los antecedentes de exposición, síntomas de depresión o irritación del sistema nervioso central, y hallazgos físicos relacionados.

PRUEBAS E IMÁGENES

Los estudios de laboratorio de rutina para todos los pacientes expuestos incluyen hemograma completo (CBC, por sus siglas en inglés), glucosa y electrolitos. A partir de la evaluación inicial, se podrían incluir estudios adicionales para los pacientes expuestos al óxido de etileno, como pruebas de función renal y hepática.  Debería considerarse realizar radiografía de tórax y pulsioximetría (o gasometría arterial [ABG]) para casos de exposición grave por inhalación (Born 2018).

Por lo general, las pruebas específicas que determinan la presencia de óxido de etileno en la sangre o la orina no son útiles para la toma de decisiones clínicas. Estas pruebas:

• No pueden usarse para predecir si ocurrirá un efecto adverso en la salud ni el tipo o gravedad de los efectos que podría tener la exposición en la salud.
• No están disponibles en la mayoría de los laboratorios comerciales y no se hacen en el consultorio médico.
• No pueden precisar si el óxido de etileno en el cuerpo proviene de la exposición ambiental o fue producido de forma natural.

BIOMARCADORES DE EXPOSICIÓN

Se han identificado varios biomarcadores de exposición para el óxido de etileno. Estos incluyen el aducto de hemoglobina de óxido de etileno HOEtVal (valina N-terminal hidroxilada), un aducto del ADN, y metabolito urinario, HEMA (ácido S-[2-hidroxietil] mercaptúrico).

El HOEtVal se ha usado ampliamente como biomarcador de la exposición ocupacional al óxido de etileno. No está disponible en laboratorios comerciales ni se hace en el consultorio médico.  Refleja la exposición de todas las fuentes (exógenas y endógenas [Kirman 2017]) de etileno y óxido de etileno y no se puede usar para determinar una fuente específica de exposición, ni cuánto tiempo podría haber durado una exposición.  Además, no hay un nivel en la sangre en el cual se anticipe un efecto adverso en la salud, y no se puede usar para determinar si una afección existente o futura, incluido el cáncer, podría asociarse a la exposición (ATSDR 2020).

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Tratamiento y manejo de pacientes

No hay antídoto para tratar la toxicidad del óxido de etileno. El tratamiento es de apoyo. Se recomienda apartar de la exposición a todos los casos presuntos. Los pacientes expuestos únicamente al gas de óxido de etileno que no presenten irritación de los ojos ni la piel pueden trasladarse de inmediato al hospital para recibir cuidado de apoyo. Otros pacientes necesitarán descontaminación (ATSDR 2001). Se debe brindar apoyo estándar para la función respiratoria y la cardiovascular, según sea necesario (Born 2018).

Los síntomas no relacionados con el cáncer asociados con la exposición crónica (por inhalación) tienden a empeorar durante la exposición y mejoran cuando esta cesa, como durante las vacaciones o después de un traslado de trabajo. Si no hay una asociación clara entre la aparición de los síntomas y el momento de la exposición, se deben tener en cuenta otras causas de los síntomas.

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Seguimiento del paciente

Dado que la exposición a largo plazo al óxido de etileno podría aumentar el riesgo de presentar cánceres linfático y de mama, los pacientes que tienen alto riesgo deben hacerse las pruebas preventivas regulares para detectar el cáncer que recomienda el Grupo de Trabajo sobre Servicios Preventivos de los EE. UU. (USPSTF 2016). Las visitas de chequeo médico rutinario pueden ayudar a detectar cualquier anomalía en una etapa temprana.

Consultar a un especialista en medicina ocupacional y ambiental o a otros expertos con experiencia en la atención de pacientes expuestos al óxido de etileno podría ayudar al médico de atención primaria a crear un plan de monitoreo periódico, según sea adecuado.

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Asesoramiento de pacientes y reducción del riesgo

Es prudente ofrecer asesoramiento al paciente sobre la importancia de mitigar la exposición y las maneras de reducir el riesgo de exposición, junto con instrucciones de consultar a su médico si surgen dudas sobre la exposición.

Se debe aconsejar a los pacientes que eviten la exposición y las situaciones que podrían aumentar más su riesgo de enfermedades o empeorar las afecciones existentes. Las personas con toxicidad por óxido de etileno deben reducir el nivel de exposición o eliminar la fuente. Según el entorno, esto se podría lograr al usar un agente menos peligroso que el óxido de etileno o aumentar la ventilación. Los trabajadores que usen o elaboren óxido de etileno deberían usar gafas, ropa y guantes de protección y, cuando sea necesario, protección respiratoria.

Según datos limitados, hay alguna evidencia de que la exposición al óxido de etileno puede causar que una mujer embarazada pierda al bebé (ATSDR 2020), y se recomienda asesoramiento médico sobre este posible riesgo.

Se debe aconsejar a los pacientes que consulten con sus médicos si comienzan a tener síntomas respiratorios, síntomas relacionados con el sistema nervioso central u otros cambios en la salud.