¿Qué sabemos y en qué parte del cuerpo se encuentra?

¿Qué sabemos del azufre y cuáles son sus propiedades?

El azufre es un elemento inorgánico importante. Se encuentra habitualmente en nuestro entorno, ya sea en la atmósfera, el agua o el suelo. También es un componente importante de los sistemas biológicos: plantas, animales y seres humanos.

Se le conoce por el símbolo químico S, derivado del nombre latino azufre.

El azufre es un elemento del Grupo 16 de la tabla periódica de los elementos químicos y se encuentra en el Periodo 3.

Su nombre procede de las palabras griegas chalkos (mineral) y gennaó (formar).

Su nombre indica, por tanto, que son formadores de minerales y se presentan principalmente en forma de menas.

El azufre elemental es un sólido cristalino quebradizo a temperatura ambiente, de color amarillo pálido, inodoro e insípido.

No es capaz de conducir la corriente eléctrica, es insoluble en agua pero se disuelve en disolventes orgánicos.

Es bastante reactivo y se combina con muchos elementos. Arde con una llama azul característica para formar dióxido de azufre, que ya de por sí tiene un olor irritante y sofocante.

El azufre es capaz de formar muchas moléculas poliatómicas en estado sólido, líquido y gaseoso, es decir, tiene muchas formas.

Resumen tabular de la información química y física básica sobre el azufre

Es el décimo elemento más abundante del universo.

Se encuentra en menor medida en su forma elemental natural. Es mucho más común en compuestos en los que se presenta principalmente como sulfuros (S2-) o sulfatos (SO42-).

Es un componente de yacimientos subterráneos: como mineral sulfurado (forma pura), como diversos minerales, como parte de aguas termales y géiseres, y en combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón).

También se encuentra muy a menudo en zonas volcánicas en su forma elemental.

Los minerales sulfurados más conocidos son la pirita (FeS2), la cinabrarita (HgS), la galena (PbS), la esfalerita (ZnS) o la antimonita (Sb2S3). Los minerales sulfatados más conocidos son el yeso (CaSO4), la celestina (SrSO4) o la barita (BaSO4).

El azufre se conoce desde la prehistoria por su existencia en estado puro. Los pueblos prehistóricos utilizaban el azufre como pigmento para las pinturas rupestres y se empleaba en las ceremonias de las religiones egipcias. También se menciona en la Biblia, en relación con los fuegos del infierno que alimentaba el azufre.

El uso práctico del azufre comenzó en Egipto, donde se utilizaba para blanquear el algodón, o en China, donde formaba parte de explosivos.

El azufre fue descubierto como elemento en 1777 por el químico francés Antoine Lavoisier, y no fue hasta 1809 cuando se demostró que era un elemento químico.

En la actualidad, el azufre se utiliza principalmente (hasta un 85 % de la cantidad total) para producir ácido sulfúrico, que luego se emplea, por ejemplo, en la producción de fertilizantes, pigmentos, explosivos, productos derivados del petróleo, pilas y acumuladores.

El azufre también se utiliza en la fabricación de papel, tintes, cerillas, insecticidas y antimoho, como agente blanqueador, conservante, antioxidante o como componente de medicamentos (por ejemplo, antibióticos, anestésicos, analgésicos, antieméticos, eméticos o para el tratamiento de enfermedades cardíacas).

¿Cuál es la función del azufre en el organismo?

El azufre está casi siempre presente en el cuerpo humano como parte de moléculas más complejas, no en forma libre.

Estas moléculas, de las que el azufre es una parte insustituible, desempeñan un papel importante en muchos procesos fisiológicos y son esenciales para la salud y el buen funcionamiento del organismo.

La mayor parte del azufre se encuentra en compuestos orgánicos complejos como los aminoácidos, las proteínas, las enzimas o las vitaminas. El azufre se presenta en muchas configuraciones en estos compuestos.

Los aminoácidos más comunes que contienen azufre en su estructura son la metionina, la cisteína, la homocisteína y la taurina. Otros son la cistina, el cistatión o el ácido cisteico.

La mayor proporción de azufre del total del organismo se encuentra en las proteínas, cuyos componentes básicos son los aminoácidos azufrados.

De las vitaminas, las más importantes son la tiamina (vitamina B1) y la biotina (vitamina B7). El azufre también se encuentra en otros compuestos orgánicos como el ácido lipoico, la coenzima A, el glutatión, el condroitín sulfato, la heparina, los estrógenos o el fibrinógeno.

Las funciones biológicas básicas del azufre, ya sea en su propia forma o como parte de moléculas más complejas, incluyen:

• Es un componente básico de aminoácidos, vitaminas y otros compuestos orgánicos importantes.
• Interviene en la estructura y función de las proteínas (a través de los aminoácidos como componentes básicos de las proteínas).
• Influye en la función enzimática y en los procesos metabólicos.
• Favorece la fuerza y la resistencia del cabello, las uñas, la piel y los cartílagos.
• Tiene efectos antioxidantes.
• Tiene efectos antimicrobianos y antifúngicos.
• Tiene un efecto beneficioso sobre el desarrollo y la función cerebral y nerviosa.
• Tiene efectos sobre la función hormonal.
• Cuando se utiliza externamente, ralentiza la formación y multiplicación de las células de la piel (este efecto se utiliza en el tratamiento de diversas enfermedades cutáneas).

Las fuentes más importantes de azufre para el organismo

La fuente más importante de azufre para el ser humano es la alimentación. A través de los alimentos, el azufre se absorbe en forma de compuestos más complejos (principalmente aminoácidos y vitaminas) o en formas más simples, como sulfitos o sulfatos.

Muchos compuestos de azufre son tóxicos para el ser humano (por ejemplo, el ácido sulfhídrico), no sólo por vía oral sino también por inhalación.

Por lo tanto, sólo hay un número limitado de compuestos de azufre que son seguros y necesarios para el cuerpo humano.

La mayor proporción de azufre en la dieta procede de dos aminoácidos, la metionina y la cisteína, que se encuentran en las proteínas de origen vegetal y animal.

La metionina es un aminoácido esencial que el organismo no puede fabricar por sí mismo, por lo que dependemos de su ingesta en la dieta.

En el caso de la cisteína, la situación es algo diferente. No es un aminoácido esencial, porque la cisteína se forma en el organismo en el proceso del metabolismo de la metionina.

La necesidad fisiológica de cisteína se satisface no sólo con la ingesta dietética de cisteína, sino también con una mayor ingesta de metionina, que posteriormente se metaboliza en cisteína.

La necesidad diaria de azufre en el hombre se satisface adecuadamente si se consumen aproximadamente 13 mg/kg de estos aminoácidos en la dieta.

Desde el punto de vista nutricional, la metionina por sí sola también puede aportar al organismo todo el azufre que necesita.

El azufre también entra en el organismo a través de sus compuestos inorgánicos presentes en la dieta, es decir, los sulfatos o sulfitos, que, sin embargo, sólo son una fuente insignificante de azufre para el organismo.

Su absorción en el tracto gastrointestinal es baja y, por lo tanto, rara vez se incluyen en la ingesta diaria necesaria de azufre.

Los alimentos de origen animal ricos en azufre son las proteínas animales, los huevos, los productos lácteos, la carne, el pescado y el marisco.

De los alimentos de origen vegetal, los más importantes son las verduras (cebollas, ajos, puerros, cebolletas, coles, coliflores, brécoles, berros, mostaza, rábanos picantes, rábanos), las frutas (frambuesas), los frutos secos y el germen de trigo.

El azufre también se encuentra en las aguas minerales o en pequeñas cantidades en el agua del grifo.

El azufre puede tener un olor característico en algunos alimentos proteicos que recuerda al de los huevos podridos.

No existen recomendaciones definidas sobre el azufre y su ingesta diaria óptima. La ingesta de cantidades suficientes de aminoácidos que contienen azufre garantiza las cantidades suficientes y necesarias de azufre para el buen funcionamiento del organismo.

En la industria alimentaria, también podemos observar la adición deliberada de azufre a los alimentos durante su procesamiento.

Se trata de la adición de sulfitos, que actúan como conservantes, antioxidantes o agentes blanqueadores en los alimentos.

Normalmente, los sulfitos se añaden a alimentos como:

• Frutas y verduras crudas, procesadas, congeladas, secas o enlatadas, en zumos, confituras, mermeladas o cremas para untar.
• Productos de confitería, jarabes y edulcorantes
• Cereales y productos a base de cereales, frutos secos
• Productos cárnicos
• Pescado y marisco
• Hierbas y especias
• Cerveza, vino, alcohol y bebidas aromatizadas

Lista tabular de aditivos alimentarios permitidos

Los sulfitos también se incluyen en muchos medicamentos o complementos alimenticios.

El azufre: de la ingesta a la excreción

Absorción

Como ya se ha mencionado, casi todo el azufre entra en el organismo a través de dos aminoácidos: la metionina o la cisteína.

En el caso de la metionina, el principal lugar de absorción es el intestino delgado, donde se absorbe mediante transportadores específicos.

La metionina es uno de los aminoácidos con mayor tasa de absorción en el tracto digestivo.

La proporción de metionina absorbida es relativamente alta. Sin embargo, aproximadamente el 20-30 % de la cantidad se metaboliza directamente durante la absorción para formar sulfatos.

La cisteína se absorbe en el entorno del intestino delgado y también a través de transportadores específicos dependientes de la energía.

La absorción de compuestos inorgánicos de azufre en el tracto gastrointestinal, es decir, sulfatos o sulfitos ingeridos en la dieta o formados por el metabolismo de aminoácidos, es baja.

La mayoría de los sulfatos de hasta 1 gramo se absorben en el intestino delgado y grueso a través del transportador de sulfato de sodio.

Distribución

Los sulfatos ocupan el cuarto lugar en la lista de los aniones más abundantes en la sangre humana.

Su concentración en la orina se sitúa en torno a 300 µmol/l. La ingesta de sulfatos o de aminoácidos azufrados en la dieta multiplica a veces por dos sus niveles.

La concentración habitual de sulfitos en la sangre es de 5 µmol/l, pero puede situarse en el intervalo de referencia de 0-10 µmol/l.

En los análisis de sangre estándar no se determina el nivel de azufre o de sus compuestos.

El azufre se transporta desde la sangre a los tejidos y células del organismo a través de varios tipos de transportadores.

Los sulfatos o aminoácidos que contienen azufre también son capaces de atravesar la placenta en ambas direcciones. Esta capacidad de paso en ambos sentidos es esencial tanto para mantener un suministro adecuado de azufre al feto como para evitar excesos perjudiciales.

El azufre también atraviesa la barrera hematoencefálica en forma de cistina, que posteriormente se degrada a sulfato en el entorno cerebral.

Metabolismo y almacenamiento del azufre

Dado que el azufre suele ingerirse en la dieta en forma de moléculas más complejas, el organismo lo metaboliza o descompone en moléculas más sencillas.

En general, el azufre se metaboliza oxidando el azufre en forma de sulfuros S2- (en esta forma está presente en compuestos orgánicos más complejos) a sulfitos SO32- y posteriormente a sulfatos SO42-.

Los sulfatos pueden almacenarse en los tejidos unidos al ascorbato, formando así almacenes de azufre. Sin embargo, estos almacenes de azufre son muy pequeños. Posteriormente, el azufre es liberado de su unión al ascorbato por enzimas según las necesidades del organismo.

El metabolismo de la metionina se produce a través de una serie de procesos controlados por enzimas, cuyo resultado final es la formación de sulfato.

Sin embargo, además de sulfato, durante su metabolismo se forman homocisteína, cistatión, cistina, taurina y también cisteína, que son los productos del metabolismo de la metionina.

La cisteína no es un aminoácido esencial, por lo que la fuente de cisteína no es sólo la propia alimentación, sino que también puede formarse en el organismo gracias a la metionina.

Las moléculas de cisteína y metionina no se almacenan en el organismo, sino que se oxidan y se convierten en sulfatos inorgánicos o se unen al glutatión (un tripéptido compuesto por tres aminoácidos que posee grandes propiedades antioxidantes).

Excreción

El azufre y sus compuestos se eliminan principalmente por la orina.

Cada día, los seres humanos excretan un total de aproximadamente 1,3 g de azufre en la orina. Si la ingesta dietética de azufre es mayor, la proporción de azufre excretado aumenta.

El azufre se excreta en la orina en forma de ésteres orgánicos (alrededor del 15 %) y el resto del volumen se pierde en forma de sulfatos.

La tasa de excreción de azufre por los pulmones también se ve influida por el nivel de vitamina D en el organismo.

Otras vías de excreción de azufre, como las heces, son insignificantes (< 0,5 mmol/día).

¿Qué consecuencias tiene la desviación de los niveles fisiológicos de azufre?

Al igual que con otros minerales u oligoelementos, es importante mantener el azufre en niveles que sean beneficiosos y seguros para el organismo.

Las consecuencias patológicas de una deficiencia de azufre sólo en el cuerpo humano no se han definido y, por lo tanto, se desconocen.

Algunas fuentes han informado de que se han producido trastornos cerebrales y daños en el tejido conjuntivo en pacientes con un defecto en los portadores específicos de azufre.

Unos niveles excesivamente altos de azufre en el organismo pueden provocar la pérdida de minerales de los huesos y, por consiguiente, aumentar el riesgo de osteoporosis.

La exposición a altas dosis de azufre puede desencadenar ataques de asma y reacciones alérgicas cutáneas como la urticaria.

El azufre también tiene muchos compuestos tóxicos para el ser humano, como el dióxido de azufre.

La exposición del organismo a estos compuestos, por ejemplo en forma de contaminación atmosférica, provoca inflamación de las vías respiratorias superiores, estrechamiento de las vías respiratorias y enfermedades pulmonares.

La principal y mayor fuente de azufre es la ingesta dietética en forma de los aminoácidos metionina y cisteína, que contienen azufre.

Por lo tanto, los síntomas de su deficiencia o exceso pueden atribuirse en parte al azufre.

La causa principal de la deficiencia de metionina y cisteína en el organismo es una ingesta considerablemente baja de proteínas en la dieta. A menos que exista un problema asociado con la absorción o el metabolismo de estos dos aminoácidos, la deficiencia puede solucionarse aumentando su ingesta.

Sin embargo, también se conocen defectos congénitos en la absorción o el metabolismo de estos aminoácidos, por lo que sus niveles excesivos o insuficientes en el organismo no dependen directamente de la ingesta alimentaria.

Los defectos congénitos de absorción incluyen, por ejemplo, diversas malabsorciones.

Los trastornos metabólicos incluyen alteraciones en la función de diversas enzimas implicadas en el metabolismo de la metionina y la cisteína, lo que en última instancia conduce a la acumulación o ausencia de sus metabolitos en el organismo.

En general, estos trastornos se manifiestan principalmente por:

• deterioro de la función mental
• retraso en el desarrollo del individuo
• trastornos convulsivos
• trastornos del movimiento
• trastornos sanguíneos como deficiencias de glóbulos rojos y plaquetas
• acumulación excesiva de determinados metabolitos en la orina
• formación de cálculos renales y urinarios

Un trastorno importante relacionado con la alteración del metabolismo de los aminoácidos azufrados es el denominado homocistinuria.

Surge como resultado de una función deficiente de la enzima cistationina sintasa, que facilita la conversión de homocisteína en azufre.

Así, la homocisteína se acumula en la sangre en grandes cantidades y provoca problemas de salud, además de excretarse en grandes cantidades por la orina.

Dado que la homocisteína es un precursor para la formación de cisteína, su producción se reduce en esta enfermedad.

La homocistinuria provoca daños oculares (miopía, opacidad y desplazamiento del cristalino), óseos (osteoporosis, escoliosis, fracturas) o del sistema nervioso (retraso del desarrollo, discapacidad intelectual, trastornos psicológicos).

La homocisteína también contribuye de forma importante a las enfermedades cardiovasculares, concretamente a la trombosis venosa profunda, la embolia pulmonar o el ictus.

Algunos estudios también han relacionado la metionina con el desarrollo de ciertos tipos de cáncer, ya que el crecimiento de algunas células cancerosas muestra una dependencia de este aminoácido.