sábado, 31 de mayo de 2014

LOS BIFENILOS POLICLORADOS

Las sustancias químicas se han sintetizado para que contribuyan a satisfacer las necesidades de la creciente población mundial. Con el paso del tiempo se ha determinado que muchas de ellas tienen comprobados efectos negativos. Tal es el caso de los Contaminantes Orgánicos Persistentes (o COP) que, por su gran estabilidad (no se degradan en condiciones ambientales normales), se pueden desplazar a grandes distancias arrastrados por el aire y el agua, acumulándose en el suelo y bioacumulándose en tejidos humanos y animales.

Con la finalidad de hacer frente a los efectos negativos de estas sustancias la comunidad internacional ha suscrito el Convenio de Estocolmo, que es un acuerdo que regula el tratamiento de las sustancias tóxicas. Este convenio establecido en Estocolmo en el año 2001, entró en vigencia el 17 de mayo del 2004. Inicialmente el convenio regulaba doce productos químicos (“docena sucia”) (ver tema 78 de AQV) dentro de los cuales están los PCB. Desde el 2010, ya son 21 sustancias incluidas dentro de él y otras están en estudio.



Los Bifenilos Policlorados o PCB (del inglés PolyChlorinated Biphenyls) fueron sintetizados por primera vez en 1881 por Schmitt–Schulz (Alemania) y su producción industrial la inició en 1929 la empresa Monsanto (EEUU). Son una familia de más de 209 compuestos químicos relacionados (congéneres), de fórmula general C12H10-nCln (n = 1 a 10). El número y posición de los átomos de cloro determina sus propiedades químicas siendo mayoritarios los que tienen de dos a siete cloros. Físicamente, los PCB presentan un aspecto de fluidos aceitosos hasta resinas duras y transparentes o cristales blancos.

Los PCB son compuestos química y térmicamente estables, insolubles en agua, no inflamables, no conducen la electricidad, tienen baja volatilidad, se degradan a altas temperaturas, no son biodegradables y son bioacumulables. Por sus características fueron usados masivamente en innumerables aplicaciones industriales como refrigerantes (enfriadores) y lubricantes, para fluidos dieléctricos de condensadores, transformadores y balastros de luces fluorescentes; en sistemas hidráulicos, como adhesivos y lubricantes; en tintas, selladores en empaques, pinturas y barnices, en el papel carbón; en la construcción, en guarniciones de frenos y asfalto, etc. Se conocen por sus nombres comerciales, como: Abestol, Aroclor, Askarel, Clophen, Fenchlor, Inerteen, Kaneclor, Phenoclor, Pyranol, entre otros.

Desde 1979 la producción de PCB se prohibió en Estados Unidos y otros países. A pesar de ello, estos químicos aún persisten en el aire, agua y suelo, porque se bioacumulan y se transfieren dentro de la cadena alimenticia. Los métodos instrumentales actualmente empleados para detectar trazas ha permitido poner en evidencia que alimentos de consumo humano, como carnes, leche, huevos de gallina, vegetales, granos, etc., contienen concentraciones de PCB que sobrepasan lo establecido internacionalmente. La EPA estableció un límite de 0,0005 mg de PCB por litro de agua para beber.

Contenido límite permitido de PCB en alimentos
Alimento
Límite de
PCB (ppm)
Alimento
Límite de
PCB (ppm)
Leche
1,5
Alimentos para animales
2,0
Aves para consumo
3,0
Peces marinos y mariscos
2,0
Huevos de gallina
0,3
Alimentos para infantes y lactantes
0,2
Datos obtenidos de las normas de EEUU para los PBC de 1996. (1 ppm = 1 μg/g)
Citado por Miller-Pérez et al. (2009)

Los PCB interfieren en la producción y regulación de las hormonas esteroides y tiroideas al actuar como antagonistas o agonistas de los receptores hormonales. Afectan la función reproductora y alteran diferentes aspectos de la sexualidad. Actúan como inmunotoxinas que causan la atrofia del timo y afectan la respuesta inmune. Los PCB y sus metabolitos son carcinogénicos debido a la generación de especies reactivas de oxígeno que pueden producir daño oxidativo al ADN, provocar aberraciones cromosómicas y generar cáncer de mama, hígado, gastrointestinal, cerebral, etc. Atraviesan la placenta y llegan al feto, afectan el desarrollo del sistema nervioso y los tejidos, y pueden llevar a la pérdida fetal. También se asocian a deficiencias y a alteraciones en la atención, el aprendizaje y el desarrollo psicomotor del niño.

Se han desarrollado métodos térmicos, microbiológicos y químicos para degradar los PCB. Consisten en incinerarlos a altas temperaturas, tratarlos con ultrasonido e irradiación, la biodegradación por microorganismos, etc.

bibliograFÍA
- Loayza Jorge. Boletín Informativo sobre Productos y Residuos Químicos. N° 16 (Agosto, 2006) y N° 27 (Julio, 2007). Facultad de Química e Ingeniería Química. Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Lima. Perú.
 - Miller–Pérez Carolina, Sánchez–Islas Eduardo, Mucio–Ramírez Samuel, Mendoza–Sotelo José, León–Olea Martha (2009) Los contaminantes ambientales bifenilos policlorinados (PCB) y sus efectos sobre el Sistema Nervioso y la salud. Revista Salud Mental Vol. 32  N° 4.  México.

- Secretaría del Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes. PNUMA. Los nuevos 9 COP. Abril. 2010.

MSc. JORGE LOAYZA PÉREZ <jeloayzap@yahoo.es>
ING. MARINA V. SILVA M. <vickysm02@yahoo.es>
Facultad de Química e I. Q. Universidad Nacional Mayor de San Marco. PERÚ.

jueves, 15 de mayo de 2014

EL CICLO CELULAR

El incremento del número de células (proliferación celular) implica la síntesis y partición de todos los materiales necesarios para la sobrevivencia de las células hijas.  Cada ronda de división implica una serie de pasos organizados en el denominado “ciclo celular”. Cada ciclo celular comprende fases de crecimiento, síntesis de ADN (duplicación de cromosomas) y separación y segregación de los cromosomas duplicados (mitosis).  El ciclo celular es muy complejo y está sujeto a diferentes modos de regulación cuyo entendimiento ha sido motivo de curiosidad y estudio desde que fue posible visualizar células en proceso de división. La formación de un tumor se debe prioritariamente a una proliferación celular deficientemente regulada y, por esta razón, el cáncer puede ser definido como una “enfermedad del ciclo celular”.


El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2001 fue otorgado a Leland Hartwell, Paul Nurse y Tim Hunt, quienes investigaron el ciclo celular en diferentes organismos, descubriendo los agentes que lo regulan. El visionario fue Leyland Hartwell de la Universidad de Washington quien, con la finalidad el investigar los mecanismos que originan el cáncer (cancerogénesis), se propuso primero comprender los mecanismos que regulan el ciclo celular. Para ello Hartwell eligió, inteligentemente, la levadura de gemación Saccharomyces cerevisiae, (la misma especie es usada para producir pan y cerveza) que ya era reconocida como un extraordinario sistema para estudios de bioquímica y genética. Una crucial propiedad de esta levadura es que, al dividirse por gemación, es posible seguir el progreso del ciclo celular mediante la observación microscópica del tamaño de la gema formada. Así, si el funcionamiento de una proteina es esencial para, por ejemplo, iniciar mitosis, las células con una deficiencia en esa proteína progresarán normalmente en el ciclo celular solo hasta antes del inicio de mitosis.

Hartwell diseñó su elegante experimento genético para identificar mutantes de S. cerevisiae que al ser incubados a altas temperaturas no tenían la capacidad de proliferar por presentar deficiencias en algún gen indispensable para el ciclo celular. Así, los  investigadores pudieron separar y caracterizar cientos de mutantes con deficiencias en su control de división celular, denominando por tanto a los genes envueltos, CDC

Con estos estudios Hartwell demostró que el ciclo celular era regulado por la acción coordinada y secuencial de varios genes CDC y así sentó las bases que permitieron el vertiginoso desarrollo de esta importante área de la biología. Un gen de particular importancia fue el llamado CDC28, para el cual se determinaron funciones en diversos puntos del ciclo celular. Poco después, Paul Nurse y sus colaboradores en el Imperial Cancer Research Fund (ICRF) encontraron genes con funciones similares a CDC28 en otro tipo de levadura llamado Schizosaccharomyces pombe que se divide por fisión, y también en células humanas.

De otro lado, otro equipo de investigadores del ICRF dirigidos por Tim Hunt, investigando los cambios que ocurrían en la síntesis de proteínas en huevos fertilizados de erizos de mar, descubrieron unas proteínas que llamaron “ciclinas” porque aparecían y desaparecían cíclicamente. Al poco tiempo se determinó que las ciclinas y CDC28 eran componentes esenciales del hasta entonces llamado “factor de maduración meiótica o mitótica” (MFP), el mismo que había sido reportado por otros investigadores en extractos de huevos de ranas e invertebrados marinos.  La proteina codificada por CDC28 es una enzima que transfiere grupos fosfato a otras proteinas (quinasa) y que requiere asociarse a una ciclina para su actividad.  Por esta razón se le denominó “quinasa dependiente de ciclina” (CDK).

Posteriores estudios han determinado que todas las células eucariotas (con núcleo definido) usan similares sistemas para regular su ciclo celular. Tanto S. cerevisiae como S. pombe requieren solo de una CDK mientras que los organismos multicelulares requieren varios tipos de estas enzimas para completar coordinadamente su ciclo celular.  Casi todos los organismos disponen de varios tipos de ciclinas porque estas son las que confieren propiedades especificas a la CDK con la que se asocian.  Así, la presencia de un tipo particular de ciclina hace que una enzima CDK promueva las modificaciones necesarias para que una célula inicie la síntesis de ADN, ingrese a mitosis, etc. Las ciclinas y las CDKs están estrictamente reguladas a nivel de su síntesis, actividad, estabilidad y localización, y varios de los reguladores de este complejo proceso han sido implicados en la formación de tumores cuando no funcionan adecuadamente. Estos conocimientos están siendo aprovechados para desarrollar más y mejores inhibidores de las CDKs para su uso en el tratamiento de diferentes tipos de cáncer.

BIBLIOGRAFÍA

- Canavese Miriam, Santo Loredana y Raje Noopur.  Cyclin dependent kinases in cancer.  Cancer Biology & Therapy (2012)13:7,451-457
- Hartwell LH, Culotti J, Pringle JR, y Reid BJ.  Genetic control of the cell division cycle in yeast. Science (1974)183:120,465-471

PhD. ANA KITAZONO SUGAHARA <anakitazono@lamolina.edu.pe>
Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.