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 C₁₂H_10-nCl_n (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.

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

- http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2001/

PhD. ANA KITAZONO SUGAHARA <anakitazono@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

LUIS FEDERICO LELOIR

Los inicios de su carrera estuvieron muy ligados a la figura de Bernardo A. Houssay (Premio Nobel de Medicina o Fisiología, 1947, compartido con los esposos Cori. Ver tema 84 de AQV) y, siguiendo su ejemplo, alcanzó  admirables logros científicos con un trabajo disciplinado y constante en un contexto de dificultades económicas. Luego, Luis Federico Leloir brilló con luz propia y llevó a la ciencia argentina tan alto como su maestro y amigo. Por sus valores éticos y su gran sencillez, es un ejemplo para la juventud.

El 6 de setiembre de 1906 nació en París (Francia) Luis Federico Leloir, una semana después de la muerte de su padre. Su madre, en avanzado estado de gestación, tuvo que viajar a esa ciudad acompañando a su padre (ambos argentinos) quien debía ser sometido a una operación quirúrgica. En 1908 regresaron a Argentina donde su familia poseía extensos terrenos y, posteriormente, adoptó la nacionalidad argentina. Concluidos sus estudios primarios y secundarios, ingresó a la Facultad de Medicina de la Universidad de Buenos Aires, se graduó de médico (1932) e inició la práctica médica la que abandonó dos años después para dedicarse a la investigación científica pura.

En 1933 conoció en forma casual a Bernardo A. Houssay, director del Instituto de Fisiología y fue él quien dirigió su tesis de doctorado que trató sobre las glándulas suprarrenales y el metabolismo de los carbohidratos. Por esa tesis recibió el premio de la Facultad al mejor trabajo de doctoral. En 1936 viajó a la Universidad de Cambridge (Inglaterra), para realizar estudios sobre enzimología y se especializó en el metabolismo de carbohidratos bajo la supervisión del Sir Frederick Gowland Hopkins, quien compartió con Eijkman el Premio Nobel de Medicina o Fisiología (1929) por el descubrimiento de las vitaminas. En 1937 regresó a su país y se reincorporó al Instituto de Fisiología.

En 1943, su maestro Houssay fue destituido de la Cátedra de Fisiología por haber firmado, junto con otros profesores, un manifiesto en el que pedían el restablecimiento de la democracia. Como protesta, renunció a su cargo en el Instituto de Fisiología y viajó a Estados Unidos donde trabajó durante seis meses con los esposos Carl y Gerty Cori. En 1945 regresó a su país para trabajar con Houssay, pero esta vez en el Instituto de Biología y Medicina Experimental, institución creada gracias al apoyo de fundaciones privadas.

En 1947, por iniciativa de Jaime Campomar, propietario de una importante industria textil, se fundó un instituto de investigación bioquímica que fue dirigido por Leloir desde su creación y por 40 años. Empezó a funcionar en una pequeña casa antigua y en mal estado. En sus cuatro habitaciones no había despachos ni escritorios, sólo una biblioteca y las mesas de trabajo. Al poco tiempo se trasladó a un edificio mejor, naciendo así el Instituto de Investigaciones Bioquímicas, Fundación Campomar.

La férrea voluntad y la calidad profesional de sus investigadores, permitieron superar los inconvenientes de su modesto presupuesto, usando su creatividad para reemplazar, artesanalmente, parte del complejo instrumental y preparar, ellos mismos, muchos de los reactivos. Sin embargo, la atmósfera era sumamente entusiasta y todos recuerdan esa época con gratitud y añoranza. En estas condiciones, estudiaron el proceso por el cual el hígado recibe glucosa y produce glucógeno, nuestro carbohidrato de reserva energética. En 1948, identificaron los azúcar-nucleótidos, compuestos fundamentales en el metabolismo de los carbohidratos. Por estos estudios el Instituto recibió el reconocimiento internacional y a Leloir se le otorgó el Premio de la Sociedad Científica Argentina. Hacia fines de 1957 recibió una importante propuesta de la Fundación Rockefeller para emigrar a los EEUU pero, al igual que su maestro Houssay, prefirió quedarse y continuar trabajando en su País. 

En 1970 se convirtió en el primer latinoamericano en recibir el Premio Nobel de Química y los 80 mil dólares del premio fueron donados al Instituto Campomar para continuar sus investigaciones. Leloir jamás cobró sueldo y fue muy cuidadoso con el dinero. Posteriormente, su equipo determinó la causa de la galactosemia, una grave enfermedad producida por la incapacidad de metabolizar la lactosa o azúcar de la leche (intolerancia a la lactosa). Las transformaciones bioquímicas de la galactosa son conocidas por los científicos como la “vía Leloir”. Además, estudiaron la hipertensión arterial de origen renal: cuando el riñón sufre una disminución de la irrigación sanguínea, libera una sustancia (renina) que actúa sobre la hipertensina (proteína de la sangre) que produce la hipertensión. Con estos estudios publicaron el libro “Hipertensión arterial nefrógena” que obtuvo el Premio Nacional de Ciencias.

En 1984, Leloir pudo inaugurar un nuevo edificio para el Instituto de Investigaciones Bioquímicas, que había sido desbordado por la gran cantidad de estudiantes, becarios e investigadores que querían trabajar en él. El 2 de diciembre de 1987, murió en Buenos Aires, tras un ataque al corazón.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.biblioteca.anm.edu.ar/leloir.htm

http://www.taringa.net/posts/info/880038/Luis-Federico-Leloir.html

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

ESTEROIDES Y COLESTEROL

Se conocen como “esteroides” a todos los compuestos que tienen el “núcleo esteroidal” que consta de cuatro anillos (A, B y C de seis carbonos y D de cinco carbonos). En este grupo se encuentran importantes compuestos como el colesterol, hormonas sexuales, ácidos biliares, etc. Los esteroides son clasificados como lípidos o grasas porque no se disuelven en agua y solo lo hacen en solventes orgánicos (acetona, cloroformo, etc.).

El colesterol fue aislado en 1775 por Conradi de cálculos biliares, se le llamó “colesterina” (del griego chole = bilis y stereos = sólido) y se observó que no se descompone al calentarla con hidróxidos (no se saponifica), como las otras grasas animales. En 1859 Berthelot demostró que es un alcohol y se empezó a llamarlo “colesterol”. En 1928 dos Premios Nobel en Química propusieron su estructura: Adolf Windaus (1928) y Heinrich Wieland (1927).

El colesterol es un lípido esencial para los animales por ser un componente importante de las membranas celulares y ser la materia prima para la síntesis de hormonas sexuales, vitamina D₃, ácidos biliares y hormonas de la corteza suprarrenal. Se halla en todos los tejidos de los animales superiores (principalmente en el cerebro, hígado y glándulas suprarrenales) y en las lipoproteínas del plasma sanguíneo. 

El colesterol del organismo tiene dos orígenes: uno externo o exógeno (los alimentos) y uno interno o endógeno (lo produce el propio organismo). Los alimentos de origen animal (huevos, lácteos y carnes) son ricos en colesterol y el organismo capta casi la mitad de éste. Los alimentos de origen vegetal contienen sustancias similares (“fitoesteroles”) que son poco absorbidos. Unas dos terceras partes del colesterol del organismo es endógeno, es producido en el hígado, intestino, corteza suprarrenal, testículos y ovarios; por eso, es un nutrimento dispensable en nuestra dieta (no es necesario que esté en ella). Si la cantidad de colesterol de la dieta es elevada, las células del hígado tienden a disminuir e incluso eliminar su propia fabricación de colesterol. Las personas que tienen niveles altos de colesterol aunque su dieta carezca de éste, se debe a algún desorden genético-metabólico.

En 1964 el Premio Nobel de Medicina o Fisiología fue otorgado a Konrad Bloch y Fedor Nynen, químicos alemanes que, trabajando en forma independiente y usando moléculas “marcadas” (tienen un átomo radiactivo), hallaron que el acetato (compuesto de solo dos carbonos) es el comienzo de una larga cadena de reacciones (36 en total) cuyo producto final es el colesterol.

El colesterol circula permanentemente entre el hígado (donde se secreta y se almacena) y los demás tejidos. Para que pueda ser transportado en la sangre, a pesar de su escasa solubilidad en agua, el colesterol se une a otras grasas y proteínas, formando “lipoproteínas”. Según su densidad las lipoproteínas se clasifican en: “lipoproteína de muy baja densidad” o VLDL (very low density lipoprotein), “lipoproteína de baja densidad” o LDL (low density lipoprotein), y “lipoproteína de alta densidad” o HDL (high density lipoprotein).

Las células del hígado producen y secretan las VLDL que son transportadas hacia los tejidos muscular y adiposo, donde descargan parte de sus grasas y proteínas. A medida que realizan esta descarga, su densidad va aumentando y se van transformando sucesivamente en LDL y HDL. Se ha demostrado que altos niveles de VLDL y LDL en la sangre incrementan el riesgo de infarto de miocardio, por eso se las conoce como “colesterol malo”. Las lipoproteínas del tipo HDL (de alta densidad) se encargan de transportar el colesterol excedente desde los tejidos periféricos hacia el hígado para su excreción (principalmente como ácidos biliares). Se sabe que niveles altos de HDL en la sangre disminuyen la incidencia de infarto cardiaco, por lo que son un factor protector contra la ateroesclerosis y se las conoce como “colesterol bueno”.

El principal trastorno que produce el exceso de colesterol en el organismo es la aterosclerosis, enfermedad que se manifiesta por abultamientos (ateromas) en la pared interna de las arterias, los que se deben a la anormal acumulación de glóbulos blancos, células musculares, calcio, plaquetas y abundante colesterol. Al disminuir la luz de la arteria, el tejido irrigado por ella recibe menos sangre (y menos oxígeno). Si son las arterias coronarias (irrigan el músculo cardiaco), el déficit de oxígeno se traduce en un dolor típico (angina de pecho) y, si la obstrucción es total, el tejido cardiaco muere al no recibir oxígeno y nutrientes, lo que se conoce como “infarto de miocardio”. La ateroesclerosis es la causa principal de enfermedades cardiovasculares y otros accidentes circulatorios.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.geosalud.com/Nutricion/trigli.altos.htm

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/140/html/sec_5.htm

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

SULFAS O SULFONAMIDAS

Las “sulfas” o “sulfonamidas” (amidas de ácidos sulfónicos) son compuestos sintéticos de fórmula general R’-SO₂-NH-R y fueron las primeras sustancias utilizadas para curar y prevenir infecciones bacterianas. Aunque la penicilina fue descubierta primero (1928), sólo pudo ser aislada y comercializada a partir de 1941 porque se descompone fácilmente por el calor (ver tema 15 de AQV). Al iniciarse la II Guerra Mundial, los únicos antibióticos disponibles fueron las sulfas y sólo al finalizar la guerra fueron eclipsadas por la penicilina. La sulfa en polvo era parte importante del botiquín de primeros auxilios de los soldados, que lo esparcían sobre cualquier herida abierta.

En 1932 una empresa alemana, Farbenindustrie, dedicada a la fabricación de colorantes, patentó un fármaco con el nombre de “Prontosil”, fabricado para ser usado como colorante y después le hallaron propiedades antibacterianas. El médico Gerhard Domagk dirigió su atención hacia los colorantes azoicos, porque algunos se unen fuertemente a las proteínas del cuero o la piel, lo que sugería que podrían unirse a las proteínas bacterianas y dañarlas. Se evaluaron miles de colorantes con pruebas “in vitro” y ninguno mostró actividad antibiótica. Cuando la evaluación se hizo utilizando animales vivos (“in vivo”) se halló que varios colorantes tenían actividad anti-bacteriana. El Prontosil fue el primer medicamento para tratar infecciones bacterianas. En 1935 investigadores del Instituto Pasteur de París notaron que los ratones que habían ingerido Prontosil no excretaban el colorante y dedujeron que éste es descompuesto dentro de su organismo produciendo una molécula más simple (sulfanilamida) que tiene tanta actividad como el Prontosil.

Las diferentes sulfonamidas se logran al unir distintos radicales R al grupo sulfamida. Así se han creado miles de derivados y conseguido moléculas de mayor eficacia y menor toxicidad. Las sulfonamidas no matan a las bacterias, (no son bactericidas) sino les impiden sintetizar sus ácidos nucleicos y con ello se inhibe su reproducción (son bacteriostáticos).

En 1936, médicos ingleses y norteamericanos tuvieron impresionantes resultados al usar sulfas para tratar la fiebre puerperal (infecciones post-parto), meningitis, neumonía y diferentes infecciones estreptocócicas. Ganó amplia publicidad cuando se utilizó para tratar a Franklin Delano Roosevelt Jr., hijo del Presidente de EEUU, que estaba gravemente enfermo con una infección estreptocócica. También se usó para tratar al Primer ministro británico Winston Churchill de la neumonía adquirida en la II Guerra Mundial.

Domagk fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología, 1939, pero el gobierno nazi no permitía a los alemanes recibir estos premios porque años atrás (1935) el Premio Nobel de la Paz se lo habían otorgado a un alemán (Carl von Ossietsky) que se encontraba en un campo de concentración. Finalmente, Domagk recibió su medalla en 1947 pero no el premio monetario.

Como la gente tenía preferencias por una forma líquida, en 1937 un pequeño laboratorio de Bristol preparó un “elíxir” en el que, por razones poco claras, utilizó como disolvente dietilenglicol y lo comercializó sin hacerle ninguna prueba. El disolvente usado es muy tóxico y hubieron 108 muertes casi todas por insuficiencia renal y hepática, caso que se ha llamado “desastre del elíxir sulfanilamida”. El químico responsable se quitó la vida. En 1938 se promulgó la Ley Federal de alimentos, medicinas y cosméticos (EEUU), según ella antes de comercializarse un fármaco debe establecerse su eficacia y seguridad.

Los principales inconvenientes de las sulfas son: pueden cristalizarse en los riñones (por su baja solubilidad), la resistencia de las bacterias y pueden producir alergia (urticaria y erupciones cutáneas). Las bacterias pueden desarrollar resistencia a los fármacos por mecanismos de naturaleza cromosómica (mediante mutaciones) o extra-cromosómica (produciendo enzimas que modifican o inactivan la droga o impiden su ingreso a la célula bacteriana). Las sulfas atraviesan la barrera placentaria y se observan en la sangre fetal y líquido amniótico, pudiendo producir efectos tóxicos, por eso no deben administrarse en el último trimestre del embarazo ni durante los primeros meses de vida ni durante la lactancia. A pesar de sus inconvenientes, las sulfas siguen desempeñando un papel importante en la medicina moderna, se prescriben para el tratamiento de las vías urinarias, vaginales, infecciones oculares y para uso veterinario.

BIBLIOGRAFÍA

http://antibioticosysulfas.blogspot.com/

YURKANIS, PAULA (2008). Química Orgánica. Pearson Educación. p.732 y 1301

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

EL FACTOR ANTIHEMORRÁGICO

Con el nombre de Vitamina K se hace referencia a un grupo de compuestos químicamente similares, solubles en grasas (liposolubles), estables al calor, pero que son afectados por el oxígeno y la luz. Debemos ingerirla regularmente porque, aunque nuestro organismo la recicla a través del denominado “ciclo de la vitamina K”, nuestras reservas se agotan rápidamente.

En 1929 el médico danés Henrick Dam encontró que los pollos alimentados durante varias semanas con una dieta deficiente en colesterol, desarrollaban hemorragias y sangramiento similares a las que se producen en el escorbuto. Como el mal no se superó al añadir jugo de limón ni colesterol purificado a la dieta, dedujo que los animales carecían de algo que llamaron “Vitamina de la coagulación”, vitamina K (del alemán “koagulation”) o “factor antihemorrágico”. Después, el bioquímico americano Edward Adelbert Doisy, la aisló de la alfalfa y estudió su naturaleza química. En 1939 fue sintetizada en varios laboratorios farmacéuticos. El Premio Nobel de Medicina 1943 fue compartido por Dam y Doisy por sus trabajos sobre la vitamina K.

Todos los miembros del grupo de la vitamina K derivan de la naftoquinona, la que puede tener un metilo y una cadena lateral. En la vitamina K₁ o filoquinona, la cadena lateral presenta cuatro residuos de cinco carbonos (unidades de isopreno), el primero de ellos tiene un enlace doble. En la vitamina K₂ o menaquinonas la cadena tiene un número variable de unidades de isopreno, cada una con un enlace doble. Incluye varias formas designadas como menaquinona-n (MK-n) donde “n” indica el número de isoprenos. La vitamina K₃ o menadiona es la más sencilla, carece de la cadena lateral.

La vitamina K₁ (filoquinona) es la forma predominante en la dieta humana. Se encuentra en verduras de hoja verde oscuro (espinaca, lechuga, brócoli, col), germen de trigo, cereales, frutas, soya y aceites vegetales. La vitamina K₂ (menaquinonas) proviene de fuentes animales (carne, hígado, huevos) y de bacterias que, como la Escherichia coli, se encuentran en el intestino grueso y la sintetizan. La vitamina K₃ o menadiona, se obtiene por síntesis química y sus derivados bisulfíticos son solubles en agua.

La vitamina K es necesaria para que el hígado sintetice los factores y proteínas (protrombina, proconvertina y otros) necesarios para que se produzca la “cascada de la coagulación”, que consta de una serie de eventos, dependientes entre sí, que permiten la formación de coágulos. Además, interviene en varios procesos de oxidación-reducción dentro de la célula. La vitamina K₂ permite la fijación del calcio en una proteína (osteocalcina) que forma parte de los huesos. La vitamina K₃ es la forma con mayor actividad biológica, sirve de referencia para medir la actividad antihemorrágica de las otras vitaminas K, es la que se aplica a mujeres embarazadas, a niños recién nacidos, a pacientes con obstrucción biliar y se usa en la elaboración de suplementos vitamínicos.

La deficiencia de vitamina K en adultos sanos es poco común, por su amplia distribución en los alimentos, por ser reciclada en el “Ciclo de la vitamina K” y porque las bacterias del intestino grueso sintetizan vitamina K₂ (pero no K₁). Los recién nacidos (alimentados sólo con leche materna), tienen un mayor riesgo de presentar deficiencias porque la leche materna es muy pobre en ella, el ciclo de la vitamina K aún no funciona bien y porque la escasez de flora intestinal origina poca síntesis de vitamina K₂. Ello puede causar el “sangrado por deficiencia de vitamina K del recién nacido”, que es potencialmente mortal. Según la Academia Americana de Pediatría a todos los recién nacidos se les debe administrar una inyección de filoquinona (K₁).

Las deficiencias se producen en adultos con desnutrición crónica, con lesiones en el tracto gastrointestinal, con alteraciones en la absorción de grasas o por la ingesta de medicamentos que alteren la función del hígado o que eliminen la flora intestinal (antibióticos). Las deficiencias severas producen el deterioro de la coagulación sanguínea (determinada mediante el “tiempo de coagulación”), sus síntomas incluyen moretones y sangrado con facilidad, que se puede manifestar como hemorragias nasales, encías sangrantes, sangre en orina y deposiciones o un sangrado menstrual excesivo. En los niños podría ocasionar hemorragias potencialmente letales dentro del cráneo (intracraneal).

La vitamina K también se usa en casos de exceso de medicamentos para “adelgazar la sangre”, para tratar casos de osteoporosis, hematomas, estrías, quemaduras y para acelerar la cicatrización (después de la cirugía). La ingesta diaria adecuada para un hombre adulto es de 120 mg (miligramos).

BIBLIOGRAFÍA

http://lpi.oregonstate.edu/es/centroinfo/vitaminas/vitaminaK/

http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/vitamins/vitaminak.html

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

LA VITAMINA DE LA FERTILIDAD

La vitamina E, junto con las vitaminas A, D, y K constituyen las “vitaminas liposolubles”, que se caracterizan por ser solubles en las grasas, por lo que se encuentran en alimentos grasos. El interés por la vitamina E ha aumentado en los últimos años, por su gran poder antioxidante y por su papel frente a trastornos cardiovasculares y enfermedades relacionadas con la edad.

En 1923 Herbert Evans y Katherine Bishop notaron que cuando los animales de laboratorio son alimentados a base de manteca rancia, presentan trastornos en su reproducción, lo que se supera al incorporar a su dieta trigo entero o vegetales frescos. Después se halló que el aceite de germen de trigo contiene todas las propiedades “vitamínicas” del trigo. En 1926 Evans y Emerson aislaron, del aceite de germen de trigo, el factor responsable de esta actividad, al que llamaron “Vitamina de la fertilidad” o “tocoferol” (del griego tokos = nacimiento, pherein = portar y el sufijo “-ol” por su naturaleza alcohólica. En 1936 esta vitamina fue sintetizada por Paul Karrer.

Con el nombre de “Vitamina E” se designa a un grupo de ocho compuestos (cuatro tocoferoles y cuatro tocotrienoles) que exhiben actividad de vitamina E,  jugando un papel muy importante en la reproducción y como antioxidantes. Todos tienen una estructura que consta de dos anillos y una larga cadena lateral que es diferente en las dos clases: en los tocoferoles es saturada y en los tocotrienoles tiene tres enlaces dobles. Los miembros cada clase difieren en el número y/o posición de los grupos metilo (-CH₃) del anillo bencénico y se distinguen con las letras griegas alfa (a), beta (β), gamma (γ) y delta (δ). El más difundido y el que presenta mayor valor como vitamina es el “a-tocoferol”. La actividad de los otros miembros se expresa con referencia a la de él y es: β-tocoferol (30%), γ-tocoferol (15%), δ-tocoferol (3%) y el a-tocotrienol (25%).

 

El grupo de “vitaminas antioxidantes” lo conforman las vitaminas A, C y E. Las grasas son componentes muy importantes de la membrana de las células y son vulnerables a la oxidación que producen los radicales libres (especies químicas muy reactivas que tienen un electrón solitario) que se generan durante el metabolismo normal y por factores externos (contaminación, estrés, humo del cigarrillo, etc.). Las grasas insaturadas son más sensibles a esta oxidación y los antioxidantes son capaces de interceptar los radicales libres y así prevenir los daños a la membrana celular.

El poder antioxidante de los tocoferoles es mayor que el de los tocotrienoles. La actividad antioxidante parece seguir el orden inverso a su actividad como vitamina. Así, el δ-tocoferol es el antioxidante más eficaz y el orden es: δ > γ > β > a. Los tocoferoles naturales son mucho más activos que los sintéticos porque éstos son mezclas de isómeros. El “a-tocoferol sintético”, usado en alimentos fortificados y suplementos nutricionales, figura en las etiquetas como “all-rac-alfa-tocoferol” o “dl-alfa tocoferol” porque es una mezcla de ocho isómeros.

Las principales fuentes de vitamina E son los aceites vegetales sin refinar, nueces, granos enteros, yema de huevo, vegetales de hojas verdes y algunos hongos. En los animales se encuentra sólo en pequeña cantidad. La mayor parte de vitamina E se pierde durante el procesamiento (deodorización y refinado) y almacenamiento de los aceites y en la preparación (fritura) de los alimentos. El mayor contenido de tocoferoles lo presentan los aceites de germen de trigo, girasol, cártamo y palma, los aceites de quinua y kiwicha también los tienen en importante cantidad. La industria obtiene vitamina E como un subproducto del refinado de aceites o por síntesis química.

La oxidación de las grasas es una de las principales causas del deterioro de los alimentos. El enranciamiento puede definirse como la aparición de olores y sabores nocivos y desagradables que alteran las características (textura y color) de la grasa, disminuyendo su valor nutritivo al perderse algunas vitaminas y otros nutrientes. La “rancidez oxidativa” se debe a la oxidación de los ácidos grasos insaturados por acción del oxígeno atmosférico, proceso que se acelera por la luz solar (especialmente luz UV) y por el calor. La industria trata de evitar esta rancidez con distintas técnicas (recipientes opacos, envasado al vacío, etc.) o usando antioxidantes, que son sustancias que hacen más lenta la reacción de oxidación o eliminan el oxígeno que la produce o neutralizan ciertos catalizadores (trazas de metales) que la aceleran.

Las necesidades diarias de vitamina E para el humano varían según la edad, el estado de salud, la actividad física, etc. Por su amplia disponibilidad en los alimentos, rara vez se producen carencias de vitamina E, pero se han hallado deficiencias en individuos con malnutrición severa, con defectos genéticos o con problemas digestivos que impidan la absorción de las grasas.

BIBLIOGRAFÍA

Sayago A., Marín M. I., Aparicio R. y Morales M. T.- “Vitamina E y aceites vegetales”.- Grasas y Aceites 58 (1), pág. 74-86 (2007).

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.