REVISTA DE EDUCACIÓN BIOQUÍMICA - UNAM3).pdfLa presentación y disposición en conjunto y de cada...

ISSN-1665-1995

REVISTA DE EDUCACIÓN BIOQUÍMICA

Órgano de información de laAsociación Mexicana de

Profesores de Bioquímica, A.C.

Departamento de BioquímicaFacultad de Medicina

UNAM

Facultad de MedicinaUNAM

EDITADO DESDE 1982 COMO BOLETÍN DE EDUCACIÓN BIOQUÍMICA

VOL. 28 No. 3 SEPTIEMBRE 2009

Sociedad Mexicana deBioquímica, A.C.

COMITÉ EDITORIAL

EDITOR EN JEFE

JOSÉ VÍCTOR CALDERÓN SALINASDepartamento de BioquímicaCentro de Investigación y de Estudios Avanzados

ssEDITORES

MARCO ANTONIO JUÁREZ OROPEZAFacultad de Medicina

Universidad Nacional Autónoma de México

MINA KÖNIGSBERG FAINSTEINDivisión de Ciencias Biológicas y de la Salud

Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa

LEONOR FERNÁNDEZ RIVERA RÍOFacultad de Medicina


GRACIELA MEZA RUIZInstituto de Fisiología Celular


ROCÍO SALCEDA SACANELLESInstituto de Fisiología Celular


YOLANDA SALDAÑA BALMORIFacultad de Medicina


ANA CECILIA ZAZUETA MENDIZÁBALDepartamento de Bioquímica

Instituto Nacional de Cardiología “Dr. Ignacio Chávez”

ALEJANDRO ZENTELLA DEHESAInstituto de Investigaciones Biomédicas, UNAM e

Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición “Salvador Zubirán”

ASISTENTE EDITORIAL

MARIVEL ROJAS GARCÍAFacultad de Medicina


EDITORES FUNDADORES

GUILLERMO CARVAJAL SANDOVALInstituto Nacional de Enfermedades Respiratoriase Instituto Politécnico Nacional

JESÚS MANUEL LEÓN CÁZARESFacultad de Ciencias NaturalesUniversidad Autónoma de Querétaro

ENRIQUE PIÑA GARZAFacultad de MedicinaUniversidad Nacional Autónoma de México

YOLANDA SALDAÑA BALMORIFacultad de MedicinaUniversidad Nacional Autónoma de México

SERGIO SÁNCHEZ ESQUIVELInstituto de Investigaciones BiomédicasUniversidad Nacional Autónoma de México

kk

CORRESPONSALES

ROCÍO SALCEDA SACANELLESCoordinadoraInstituto de Fisiología CelularUniversidad Nacional Autónoma de México

JORGE LUIS RICO PÉREZFacultad de Estudios Superiores CuautitlánUniversidad Nacional Autónoma de México

CARLOS CERVANTES VEGAInstituto de Investigaciones Químico BiológicasUniversidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

JOSÉ CARLOS GARCÍA PIÑEIROFacultad de Ciencias Básicas “Victoria de Girón”Instituto Superior de Ciencias Médicas. La Habana, Cuba

ALEJANDRO MARTÍNEZ MARTÍNEZInstituto de Ciencias BiomédicasUniversidad Autónoma de Ciudad Juárez, Chihuahua

MYRNA SABANERO LÓPEZInstituto de Investigación en Biología ExperimentalFacultad de Ciencias Químicas, Universidad de Guanajuato

SERGIO SÁNCHEZ-ARMÁSS ACUÑADepartamento de Fisiología y FarmacologíaFacultad de Medicina, Universidad Autónoma de San Luis Potosí

MARTHA ANGÉLICA QUINTANAR ESCORZADepartamento de BioquímicaFacultad de Medicina Humana, Universidad Juárez del Estado de Durango

MARÍA MALDONADO VEGADepartamento de Investigación. Centro de Innovación Aplicada enTecnologías Competitivas, AC. León, Gto., Mexico

Publicación incluida por el Centro de Información Científica y Humanística de la Universidad Nacional Autónoma de México enla base de datos Periódica, Iresie, Redalyc y Latindex.

El contenido de los artículos y las opiniones expresadas en ellos son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamentelas del Comité Editorial.

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REB 2009 Vol 28 Núm. 3 Septiembre 2009

CONTENIDO

COMITÉ EDITORIAL

EDITORIAL

Y OTRA VEZ CONACYTJosé Víctor Calderón Salinas .....................................71

ARTÍCULOS

REDUCCIÓN BACTERIANA DE CROMOHEXAVALENTE: MECANISMOS YAPLICACIONESMartha I. Ramírez-Díaz, Héctor Riveros-Rosas,Jesús Campos-García y Carlos Cervantes..............73

LA CICATRIZ HIPERTRÓFICA POSQUEMADURA¿UN PROBLEMA DE SALUD?Luz Alcántara Quintana, Andrés Castell Rodríguez yMarco Cerbón Cervantes...........................................80

LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL.BASES Y APLICACIONESMartha Angélica Quintanar Escorza y

José Víctor Calderón Salinas...............................89

OTRAS COMUNICACIONES

CRUCIBIOQENZIMAS: OXIDORREDUCTASASYolanda Saldaña Balmori..........................................102

CONVOCATORIA PARA EL REGISTRODE CANDIDATOS PARA VICEPRESIDENTEY SECRETARIO-TESORERO ADJUNTODURANTE EL AÑO 2010Mesa Directiva de la Asociación Mexicana deProfesores de Bioquímica, A.C. ...........................105

SOLUCIÓN AL CRUCIBIOQENZIMAS: OXIDORREDUCTASASYolanda Saldaña Balmori.........................................107

XVI CONGRESO DE BIOENERGÉTICA YBIOMEMBRANAS.Sociedad Mexicana de Bioquímica, A.C.............108

CONVOCATORIA PARA PRESENTARTRABAJOS EN EL XVII CONGRESOAsociación Mexicana de Profesores deBioquímica, A.C. ...............................................109

INSTRUCCIONES PARA LOSCOLABORADORES DE LA REVISTA DEEDUCACIÓN BIOQUÍMICA................................111

Y OTRA VEZ CONACYT

REB 28(3): 71-72, 2009 71

EDITORIAL

Al hablar del Consejo de Ciencia y Tecnología, quisiéra-mos que fuera sobre las acertadas políticas para el desa-rrollo de la ciencia, la tecnología y la educación deposgrado; aplaudir los planes para enfrentar las crisis y laforma como se ha logrado tener mas presupuesto y mejoreficiencia y transparencia en su distribución; anunciar quefinalmente se logró la reducción de burocracia adminis-trativa y que los recursos fueron asignados y entregadosen los tiempos y la forma como se prometió en sus convo-catorias, cuestiones que casi siempre se queda en el planodel deseo.

Hoy no hablaremos de la reducción de fondos para laciencia básica ni del otorgamiento de fondos a la industriapara que se evadan impuestos y se mejoren procesos, pro-yectos cuyo control de calidad debería realizarse de rutinay no con cargo al presupuesto de la federación. Tampocotraeremos a colación la reducción y limitación de becasnacionales ni el enorme número de becas de nacionales alextranjero. Se piensa que internacionalización es igual aimportar conocimiento o bien que realizando la exporta-ción del conocimiento con becas a extranjeros en el paíssin cuidar que la calidad de tales estudiantes esté garanti-zada y se supone que traerá beneficios en la ciencia y tec-nología nacional, mas allá de la presencia de México enestos países casi siempre con el mismo nivel de desarrolloo menor.

En otro momento comentaremos que después de mu-chos años lograron, con presiones mas que con estudios yargumentos, que la mayoría de los posgrados marcaran 3años como su tiempo para realizar el doctorado; ahoraConacyt está forzando, con nuevas convocatorias y con-venios, a que los programas deben de tener planes de 4años de doctorado en todos los lineamientos, reglamentosy programas de posgrado que aspiren a tener becas, aúncuando en la convocatoria se indique que el cuarto añocorresponde a una extensión del periodo indicado origi-nalmente.

Aunque lo anterior parecería un reconocimiento de larealidad, tememos que, como en otras ocasiones, una vezque se hagan los cambios oficiales en los programas deestudio es posible que a "alguien" en Conacyt se le ocurra

que hay que regresar a los tiempos de 3 años o tal vez ir a5 o cualquier sorpresa que parece caprichosa y que nuncatiene una explicación que permita entender el "porqué" yle de estabilidad y permanencia razonable a la medida "X"o "Y" y nos obligue a decirles a los alumnos -Mira, esohizo Conacyt el año pasado, pero el anterior hizo otra cosa,veamos que hace este año o el próximo.

Bueno y que decir de las fechas y temporalidad de lasconvocatorias, mas que caprichosas y aparentemente he-chas para no dejar a nadie satisfecho y muchas veces converdaderas complicaciones para poder cumplir en tiem-po y forma. Ni hablar de los formatos que continúan sien-do enredados, con fallas en la captura y la impresión,con la inevitable necesidad de usar un manual "X" paraentender como usar el manual "Y" mismo que explicacomo llenar y qué significa cada término del formato apresentar.

Después de esta descripción catártica, lo que en reali-dad quiero ahora comentar es la nueva disposición pre-sentada por Conacyt en forma de un plan para estimulara los posgrados del país, el cual según ha trascendido,fue solicitado y hasta exigido por los mismos posgrados.De acuerdo a la nueva convocatoria, el sistema deposgrado tendrá alumnos de primera, segunda, tercera yhasta de cuarta categoría, por supuesto en un país deltercer mundo.

Categorización que no solo habla de su calidad, sinoque tiene un reflejo y consecuencia en los montos de becarecibidos, que tienen diferencias de hasta 100 % entre losdiversos posgrados del país. Dicha clasificación de becasno tendrá que ver con las calificaciones del alumno, suaprovechamiento, el trabajo que realiza, el empeño y suaplicación, que su trabajo sea de tiempo completo o lospromedios de cursos previos, menos aún de sus necesida-des de alimentación y hospedaje digno, ya de por si mer-mado por la crisis económica.

La diferencia en los montos de las becas tendrá quever con la incapacidad del alumno para elegir un posgradoclasificado como de competencia internacional en lugarde uno de competencia nacional o uno en desarrollo o to-davía peor uno de reciente creación.

72 Calderón Salinas JV

Diseñado, creo yo, con una lógica de competencia talque el 100% de los alumnos tendrían que estar en losposgrados de competencia internacional, aunque los mis-mos sumen mucho menos del 50% de todos los posgradosdel país y sin la posibilidad de atender la demanda nacio-nal y ahora internacional.

En esta lógica el alumno que no ingrese a programasde competencia no solo será calificado como "tonto", sinoque tendrá que comer menos y vivir peor. Pero si ingresaa uno de reciente creación, ni se diga, mas le valdría ha-cer otra maestría ya que recibirá la misma cantidad o más.No importa que el posgrado no coincida con el tema desu interés, el profesor o el grupo de investigación conquien se quiere trabajar o que tenga que viajar por todo elpaís para encontrar el posgrado que le de el mayor dineroposible.

Parecería que Conacyt está proponiendo que la nece-sidad económica de los estudiantes logre lo que el planestratégico de prestigio y su clasificación de los progra-mas no pudieron hacer en cuestión de competencia y queademás no fue suficiente para que todos los programasfueran de competencia internacional. Nuevamente el tri-llado y ya conocido inadecuado sistema del premio y elgarrote.

Y es que cualquiera sabe, bueno perdón, no cualquie-ra, que a un organismo enfermo o en crecimiento limitarleel alimento, el agua y el oxigeno no lo curará, sino quecontribuirá a matarlo mas rápidamente en un caso, y aque no pueda crecer y se enferme en el otro; en lugar debuscar la medicina y las condiciones para que sane o laprotección y estimulo para que pueda crecer.

Esta idea de generar premios con recursos a los quelo hacen bien y quitárselos a los que no lo hacen tanbien o lo hacen mal o están iniciando, genera al final decuentas círculos viciosos que la mayoría de las vecesempeoran o distorsionan, a la vez que provocan que setomen medidas no necesariamente asociadas a la cali-dad, provocan desbandadas de estudiantes y de profe-sores; no tan solo no promueven la incubación de gru-pos y la diversidad, sino que tampoco permiten que losgrupos realicen acciones de riesgo en temas y tipos deinvestigaciones diversas. Estas medidas no consideranotras problemáticas que afectan a los programas y porsupuesto conseguirán que muchos grupos terminen pordesaparecer. Todo ello ignorando deliberadamente lasituación nacional de los estudiantes y de otros factores

que afectan el adecuado desarrollo del quehacer de laciencia y la tecnología.

En esté sentido sería mejor que el diagnóstico fuera,que solo los grupos de competencia internacional pue-den recibir beca y que hasta que lo logren los demás, nose ve como, se podría acceder a la beca, ya que por lomenos en este caso no se penalizaría al alumno y no sepondrían a competir a los programas por alumnos conbase en dinero que ellos reciben.

Claro que lo anterior, al igual que la medida emplea-da, distorsionará el mercado; un razonamiento simplis-ta sugiere que los profesores se moverían a los progra-mas de competencia internacional, generando un creci-miento difícil de manejar y se supondría que los profe-sores aceptados serían los pilares de los otros progra-mas menos buenos, malos y en crecimiento. Por lo tan-to, los otros programas tenderían a la caída vertical alquedarse con alumnos "tontos" y "más pobres" y conprofesores no aceptados en los programas de compe-tencia internacional.

La recepción de tantos alumnos y tantos profesores,comprometería la eficiencia terminal de los propios pro-gramas de competencia internacional por lo cual se redu-ciría su calificación ante Conacyt y lo demás es casi ociosollevarlo al infinito. Con todo lo anterior se ven aún máslejanas las posibilidades de llenar los números queConacyt tiene como objetivos a mediano y largo plazo,casi un disparo en el propio pie.

Estamos seguros que los programas de posgrado y lasinstituciones debemos hacer un esfuerzo mayor paraafrontar la realidad de los estudiantes que están llegandoa los posgrados y la propia del país. Aunque tal vez nosea el momento de abordarlo, dada la variedad de proble-mas y de múltiples y particulares condiciones que afron-tan nuestras instituciones, nuestros posgrados y nuestrosestudiantes también es indispensable reestructurar losplanes de estudio y permitir más flexibilidad. Sin embar-go, estamos convencidos que no es con una políticaerrática, volátil y que castiga, como se pueden resolverlo múltiples problemas que afronta la educación deposgrado de nuestro país.

Requerimos una institución encargada de la ciencia ytecnología que la entienda y apoye. Un Conacyt que nospermita hablar bien de quien tiene en sus manos, buenaparte de del desarrollo científico y tecnológico de estepaís. ¡Y lo necesitamos con urgencia!

José Víctor Calderón SalinasEditor en Jefe

REDUCCIÓN BACTERIANA DE CROMO HEXAVALENTE:

MECANISMOS Y APLICACIONES*

Martha I. Ramírez-Díaz1, Héctor Riveros-Rosas2, Jesús Campos-García1 y Carlos Cervantes1

RESUMENEl amplio uso industrial de los derivados del cromo, unmetal pesado, ha ocasionado que estos compuestos seanconsiderados como serios contaminantes ambientales. Enla naturaleza, el cromo se encuentra principalmente endos estados de oxidación: la forma trivalente Cr (III), quees relativamente inocua, y la forma hexavalente Cr (VI),considerada una especie tóxica. El Cr (III) a nivelextracelular es relativamente inocuo debido a suinsolubilidad. En contraste, en el interior de la célula elCr (III) es altamente tóxico debido a su capacidad paraunirse al DNA y a las proteínas. El Cr (VI) usualmente seencuentra como iones cromato (CrO

42-) o dicromato

(Cr2O

72-), los cuales atraviesan fácilmente las membrana

plasmática al ser capturados erróneamente por el sistemade transporte de sulfato. En el ambiente, el Cr (VI) puedeser reducido a Cr (III), ya sea de manera abiótica omediante enzimas llamadas cromato reductasas. El estudiode estas enzimas ha adquirido gran interés por su posibleuso en la biorremediación de la contaminación porcromato. Varias cromato reductasas han sido identificadasen diversas especies bacterianas. La cromato reductasamejor caracterizada es la enzima ChrR de la bacteria gramnegativa Pseudomonas putida, que pertenece a la familiade flavoproteínas reductasas dependientes de NAD(P)H.Esta familia actualmente posee 243 proteínas homólogasa ChrR que unen al cofactor FMN y que se encuentranampliamente distribuidas en los tres dominios de la vida.En este trabajo se resumen las propiedades de los sistemasbacterianos de reducción de Cr (VI) como un mecanismoempleado por los microorganismos para contrarrestar losefectos tóxicos del cromo y sus derivados.

PALABRAS CLAVE: reducción de cromato, familia deflavoproteínas reductasas dependientes de NAD(P)H,biorremediación.

ABSTRACTBacterial reduction of hexavalent chromium:mechanisms and applications.The broad industrial use of derivatives of chromium, aheavy metal, has caused that these compounds areregarded as serious environmental contaminants. Innature, chromium is found primarily in two oxidationstates: the trivalent form Cr (III), which is relativelyinnocuous, and the hexavalent form Cr (VI), considereda more toxic species. At the extracellular level, Cr (III)is relatively harmless because of its insolubility. Incontrast, inside the cell Cr (III) is highly toxic becauseof its ability to bind to DNA and proteins. Cr (VI) isusually found as chromate (CrO

42-) or dichromate

(Cr2O

72-) ions, which easily cross the plasmatic

membrane to be mistakenly taken up arrested by thesulfate transport systems. In the environment, Cr (VI)can be reduced to Cr (III), either by abiotic ways or byenzymes called chromate reductases. The study of theseenzymes has gained great interest for their potential usein bioremediation of pollution by chromate. Severalchromate reductases have been identified in differentbacterial species. The best characterized chromatereductase is the ChrR enzyme from the gram-negativebacteria Pseudomonas putida, which belongs to thefamily of NAD(P)H dependent flavoprotein reductases.This family currently includes 243 ChrR homologousproteins that bind the FMN cofactor and that are widelydistributed in the three domains of life. This papersummarizes the properties of bacterial systems that re-duce Cr (VI) as a mechanism used by microorganismsto resist the toxic effects of chromium and its derivatives.

KEY WORDS: Chromate reduction, family of NAD(P)Hdependent flavoprotein reductases, bioremediation.

*Recibido: 11de noviembre de 2008 Aceptado: 16 de junio de 20091Instituto de investigaciones Químico-Biológicas, Universidad Michoacana, Morelia, Michoacán; 2Departamento de Bioquímica, Fa-cultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México; D.F., México. Enviar correspondencia a: Martha I. Ramírez-Díaz.Instituto de Investigaciones Químico-Biológicas. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Edificio B-3, Ciudad Universi-taria. 58030, Morelia, Mich., México. Telefono/fax: +52 (443) 326-5788. Correo E: [email protected]

REB 28(3): 73-79, 200973

74 Ramírez-Díaz MI, Riveros-Rosas H, Campos-García J y Cervantes C

1. Generalidades del cromo1.1 Cromo en el ambienteEl cromo (Cr) es un metal de transi-ción localizado en el grupo VI-B de latabla periódica, con un número ató-mico de 24 y un peso atómico de51.996. El Cr es el séptimo elementomás abundante sobre la tierra y nor-malmente se localiza en rocas, suelos,plantas, animales y emisiones volcá-nicas. Se ha estimado que la presen-cia de Cr en la atmósfera de países deEuropa y América es de 0.001 a 1.1ppb; en fertilizantes fosfatados de 66a 245 ppm y en polvos residuales deincineraciones municipales de 490ppm (1). La concentración de Cr enaguas intercontinentales no contami-nadas es de 0.1 a 0.5 ppm, mientrasque en aguas negras, municipales yresidenciales oscila entre 0.1 a 36 mg/cápita/día (1). Así, se ha establecidoque la toxicidad del Cr (como cromatode potasio) en humanos es de 0.5 a 1g por vía oral (1).

Aunque el Cr existe en estados deoxidación que van de -2 a +6, lasformas más estables y abundantesson las especies trivalente Cr (III) yhexavalente Cr (VI). El Cr (VI) co-múnmente está presente en soluciónformando los oxianiones hidro-cromato (HCrO

4-), cromato (CrO

42-) o

dicromato (Cr2O

72-), dependiendo del

pH. El Cr (VI) existe en forma deanión soluble en agua, el cual puedepersistir en este ambiente por largosperiodos y es considerado como uncontaminante importante por el Depar-tamento de Energía de sitios de dese-cho de EUA (2). Por otra parte, los de-rivados del Cr (III) son menos móvi-les y principalmente existen en el am-biente formando complejos establescon ligandos orgánicos o inorgánicos(3). En el año 2000 se procesaronaproximadamente 15 millones de to-neladas de cromita (FeCr

2O

4), de las

cuales cerca de un 70% se empleó paraproducir aleaciones metálicas; porejemplo, para obtener ferrocromo (una

aleación de cromo, hierro y carbono).Otra parte (aproximadamente 15%) seempleó directamente como materialrefractario y el resto se utilizó en laindustria química para obtener diferen-tes compuestos de cromo. Así, el am-plio uso del Cr en diversos procesosindustriales ha convertido a este me-tal en un serio contaminante del aire,suelo y agua (4).

1.2 Transporte del cromoEn diversas especies bacterianas se hademostrado que el Cr (VI) en formade cromato entra activamente a las cé-lulas a través del sistema de transpor-te del sulfato (Fig. 1A). La analogíaquímica entre el cromato y el sulfatoha sido enfatizada por el hecho de queel cromato es un inhibidor competiti-vo del transporte del sulfato en todaslas especies bacterianas que han sidoestudiadas (4). En contraste, el Cr (III)atraviesa las membranas con muy bajaeficiencia debido a que forma com-puestos insolubles en soluciones acuo-sas no ácidas (Fig. 1B).

1.3. Toxicidad del cromoLos efectos tóxicos del Cr dependende su estado de oxidación (5). A nivelextracelular, el Cr (VI) es altamentetóxico para la mayoría de las bacte-rias ya que es transportado activamen-te al citoplasma, mientras que el Cr(III) es relativamente inofensivo debi-do a su insolubilidad e incapacidad deatravesar las membranas celulares (5).En el interior de la célula, la toxicidaddel Cr se relaciona principalmente conel proceso de reducción del Cr (VI) aestados de oxidación inferiores [comoCr (V) y Cr (III)] (Fig. 1C). Este pro-ceso puede ocasionar la formación deradicales libres, generando estrésoxidativo (Fig. 1D) y en consecuenciadiversos efectos tóxicos en el DNA,lípidos y en las proteínas (Fig. 1E y1F). Se considera que el dañooxidativo al DNA es responsable delos efectos genotóxicos causados por

el cromato (6). La exposición ocupa-cional al cromato se postula como unserio problema toxicológico, pues seha demostrado que el Cr (VI) es unagente potencialmente carcinógeno enhumanos (7).

2. Reducción del cromatoSe ha descrito que bajo ciertas condi-ciones ambientales, el Cr puede serínterconvertido a Cr (III) y Cr (VI) através de reacciones de oxido-reduc-ción de naturaleza biótica o abiótica.La reducción del Cr (VI) puede ocu-rrir bajo condiciones aeróbicas oanaeróbicas y puede estar asociada ala fracción soluble o a la membranacelular (8). Por consiguiente, la reduc-ción extracelular o periplásmica de Cr(VI) a Cr (III), que genera un com-puesto impermeable y no tóxico a ni-vel extracelular, puede ser considera-da como un mecanismo de resisten-cia a cromato (8). En bacterias, losmecanismos de resistencia a cromatopueden ser codificados por genesplasmídicos o cromosómicos (4). Lossistemas de resistencia codificados enel cromosoma se han relacionado ge-neralmente con la reducciónextracelular del Cr (VI) a Cr (III), tan-to por enzimas específicas como noespecíficas (5).

2.1. Reducción enzimática delcromatoLa reducción del cromato se ha des-crito en diversas especies bacterianas,aunque sólo unas pocas enzimas hansido caracterizadas (5). Ishibashi ycol. (9) sugirieron que las Cr (VI)reductasas pueden tener un papel pri-mario diferente a la reducción de Cr(VI) y que esta segunda función ad-quirida de las Cr (VI) reductasas pue-de relacionarse con el reciente incre-mento del Cr (VI) en el ambientecomo consecuencia de actividadesantropogénicas. Así, varias Cr (VI)reductasas han sido caracterizadas enel contexto de sustratos alternos; es-

75REB 28(3): 73-79, 2009 Reducción bacteriana de cromo hexavalente

Figura 1. Transporte y toxicidad del cromato en la célula bacteriana. A) Captación del Cr (VI) [(CrO4

-2)] a través del sistema de transporte delsulfato (SO

4-2). B) Las membranas biológicas son impermeables al Cr (III), por lo que éste resulta inocuo extracelularmente. C) Reducción

intracelular de Cr (VI) a Cr (III). D) Estrés oxidativo causado por la generación de especies reactivas de oxígeno como consecuencia de lareducción de Cr (VI). E) Daño ocasionado por la interacción del Cr (III) con las proteínas o F) con el DNA. Modificado de Ramírez-Díaz y col. (2).

tas enzimas frecuentemente muestranactividad de NADH:flavín oxido-rreductasas (8). Este es el caso de lasnitrorreductasas NfsA/NfsB de la bac-teria Gram negativa Vibrio harveyi,que presentan propiedades denitrofurazona nitrorreductasa comofunción primaria y actividad decromato reductasa como actividad se-cundaria, o la reductasa férrica FerBde Paracoccus denitrificans (una bac-teria Gram negativa y oxidante de ni-trógeno), que usa tanto Fe (III)-nitrilotriacetato como cromato comosustratos (5).

Actualmente la Cr (VI) reductasamás estudiada es la proteína ChrR dela bacteria Gram negativa Pseudo-monas putida, una flavoenzima

soluble que une FMN (flavinmononucleótido) y cataliza la reduc-ción de Cr (VI) a Cr (III) (10). Se hapropuesto que esta enzima se sitúaen el periplasma ya que de manerasimilar a proteínas con esta localiza-ción el residuo del extremo N-termi-nal no corresponde a metionina; suubicación celular la hace atractivapara usos en biorremediación. ChrRfunciona como un dímero de 50 kDay muestra actividad de reductasa de-pendiente de NADH con una Km de260 µM para el cromato y una Vmaxde 8.8 nmol de cromato por min-1mg-1

de proteína (11). Esta enzimamultifuncional, además de su activi-dad de cromato reductasa, reduce alferricianuro (11).

La enzima ChrR purificada presen-tó una actividad de quinona reductasa,generando flavin semiquinona duran-te la reducción de cromato; esta reac-ción transfiere más de 25% de los elec-trones del NADH al anión superóxidoy probablemente produce especiestransitorias de Cr (V), lo que minimi-za que esta especie de cromo reaccio-ne con H

2O

2generando un exceso de

especies reactivas de oxígeno (ROS).De esta manera, ChrR parece proveerde un mecanismo de defensaantioxidante a P. putida a través de laprotección de las células del estrésocasionado, por ejemplo, por H

2O

2

(12). De hecho, la expresión de ChrRse induce en células expuestas a H

2O

2

(10) o a cromato (11). En resumen,


ChrR en una ruta reduce Cr (VI) a Cr(III) generando el intermediario Cr (V)y el anión superóxido y por un meca-nismo adicional reduce quinonas, pro-tegiendo a las células de las especiesreactivas de oxígeno (ERO).

ChrR contiene la secuenciaLFVTPEYNXXXXXXLKNAIDXXS,la cual puede estar involucrada en launión con FMN encontrándose con-servada en varios miembros de la fa-milia COG0431 (grupo de proteínasortólogas procarióticas) y KOG4530(grupo de ortólogos eucarióticos) (8).Estas proteínas han sido agrupadastambién en la familia FMN reductasasdependientes de NAD(P)H que a suvez forma parte del clan de lasflavoproteínas, que incluye proteínasredox de unión a FMN o FAD (8).

La cromato reductasa YieF de labacteria Gram negativa Escherichiacoli presenta homología con la enzi-ma ChR de P. putida (11). YieF tieneun amplio rango de sustratos y puedereducir, además de cromato, alvanadio (V), molibdeno (VI), com-puestos como ferrocianuro, variasquinonas, 2,6-dihidrocloroindolfenoly prodro-gas como mitomicina C y 5-aziridinil-2,4-dinitrobenzamida (11).El mecanismo de acción de YieFinvolucra la reducción del cromato porla transferencia obligada de cuatroelectrones por cada dímero de proteí-na; de esta manera, la enzima trans-fiere simultáneamente tres electronesal Cr (VI) para producir Cr (III) y unelectrón al oxígeno molecular gene-rando ERO (11). Debido a la forma-ción de una cantidad baja de ERO,YieF proporciona un mecanismo efec-tivo de protección contra cromato enE. coli. Otra enzima de E. coli, laflavín reductasa Fre, reduce cromatoa través de una estrategia diferente queinvolucra la formación de un comple-jo de Cr (III) con el cofactor NAD (8).Esta interacción puede estar relaciona-da con la notoria capacidad del Cr (III)para formar aductos con el DNA.

En conclusión, la reducción de Cr(VI) parece ser una estrategia impor-tante de resistencia a cromato en bac-terias, aunque el uso de sustratosalternos, además del Cr (VI), sugiereque la actividad de reducción de esteión en los microorganismos es unmecanismo de adaptación enzimáticaocasionada por la creciente exposicióna cromato (5).

2.2. Familia de FMN reductasas de-pendientes de NAD(P)HLa familia de proteínas FMNreductasas dependientes de NAD(P)H(FMN_red) que incluye posiblesortólogos de ChrR, actualmente com-prende al menos 243 proteínashomologas que unen al cofactor FMN(Fig. 2). Los miembros de este grupoestán ampliamente distribuidos, sugi-riendo un origen evolutivo muy anti-guo para estas proteínas. El uso deNAD(P)H y la ausencia del radicalflavín semiquinona distingue a estasproteínas de las flavodoxinas, queadoptan la misma forma estructuralterciaria (8). La familia FMN_red pue-de dividirse en diez grupos principa-les, donde cada uno probablemente co-rresponde a diferentes subfamilias deproteínas (Fig. 2). Sólo tres de estosgrupos incluyen proteínas caracteriza-das y se les ha definido comosubfamilias, de manera similar a comose han nombrado previamente otrosgrupos de proteínas (14).

La subfamilia I es el grupo más nu-meroso (73 secuencias homólogas) yestá presente principalmente enproteobacterias. La proteína ChrR deP. putida, descrita anteriormente estaincluida en esta subfamilia (8).

La subfamilia II, formada de 32proteínas homologas, está presente enarqueas, bacterias (principalmenteproteobacterias) y plantas (8). Tresproteínas de este grupo han sido ca-racterizadas: la proteína diméricaYieFde E. coli, descrita como la primeracromato reductasa soluble (11); la pro-

teína dimérica FMN reductasa de P.aeruginosa PAO1 (15); y la proteínatetramérica NAD(P)H:quinonareductasa (NQR) de la plantaArabidopsis thaliana (13).

La subfamilia III comprende nue-ve proteínas homologas, presentes enbacterias del grupo firmicutes, hongosy el moho mucilaginoso Dictyosteliumdiscoideum (8). Aesta subfamilia per-tenecen dos proteínas caracterizadas:la azo reductasa de la bacteria Grampositiva Bacillus sp. OY1-2 (15) y laproteína dimérica de la levaduraSaccharomyces cerevisiae YLR011wp(16). La proteína de Bacillus transfor-ma azo colorantes (sustancias orgáni-cas que poseen nitrógeno unido a unanillo aromático) una reacción media-da por la actividad de reductasa delgrupo azo en presencia de NAD(P)H(15). YLR011wp posee además unaactividad reductora débil pero especí-fica sobre azo colorantes y nitro com-puestos, en adición a una fuerte acti-vidad de ferricianuro reductasa (16).

En resumen, la capacidadmultifuncional de los miembros de lafamilia FMN_red dependiente deNAD(P)H sugiere que la reducción deCr (VI) no es la actividad principal deestas proteínas. Esto puede estar rela-cionado con el hecho de que el cromoestá presente en la naturaleza princi-palmente como Cr (III) y de que la in-troducción de especies de Cr (VI) enel ambiente es un evento relativamentereciente (8).

3. Biorremediación de cromatoA diferencia de los herbicidas, los pes-ticidas y otros compuestos tóxicos quepueden degradarse biológicamente,los metales pesados como el Cr nopueden ser eliminados y permanecenen los suelos o sedimentos, donde seliberan lentamente al agua (1). La re-moción de cromato de agua contami-nada se ha realizado tradicionalmentea través de la reducción de Cr (VI) aCr (III) por métodos químicos o


Figura 2. Análisis filogenético de la familia FMN reductasas dependientes de NAD(P)H (FMN_red). Se muestra un árbol consenso construidocon el método de mínima evolución (ME). Se usaron secuencias de proteínas que pertenecen a las tres subfamilias que poseen al menos unaproteína caracterizada (líneas sombreadas). El árbol fue calculado usando el programa MEGA 3.1. Se obtuvieron topologías similares usandolos métodos de vecino más próximo (NJ), máxima parsimonia (MP) y promedio aritmético de los grupos de pares no ponderados (UPGMA). Seincluye el número de acceso de cada secuencia, la abreviatura del nombre de la especie y el tamaño de la proteína (número de residuos). Loslímites de las subfamilias (I-III) se indican con líneas gruesas. Los puntos en las barras indican los nodos con >70% (abiertos), >80% (gris),o >90% (cerrado) del valor bootstrap derivado de 1,000 repeticiones de los árboles obtenidos simultáneamente con los métodos UPGMA, NJ,ME y MP.

ZP

01

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75

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Chutch

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189

YP255894-S

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s-191

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torridus-183

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186

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YP

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-161

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NP

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-191

XP

638939-D

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I

IIIII


REFERENCIAS

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bioquímicos, seguidos de la filtración/sedimentación. Sin embargo, la elimi-nación del cromato por estos métodosresulta costosa e ineficiente (1).Apar-tir de que se ha encontrado que unagran cantidad de microorganismos ais-lados, tanto de sitos contaminados concromato como de ecosistemas natura-les no contaminados, con capacidadpara reducir Cr(VI), estos organismoshan sido propuestos como alternativasbiotecnológicas para la biorreme-diación de la contaminación porcromato (4).

En este contexto, se han descritomicroorganismos con potencial enbiorremediación como la bacteriaGram negativa Serratia marcescens,aislada de un efluente terciario (aguascon desechos sólidos, líquidos o ga-seosos), la cual es capaz de reducirCr (VI) y remover cerca del 80% delcromato presente en el medio (15).Por otro lado, el desarrollo de cepasbacterianas con capacidad mejoradapara la resistencia y reducción deCr(VI) se ha considerado como unaaproximación inicial para labiorremediación de cromato (16). En

este sentido, la proteína ChrR6, unamutante de la enzima ChrR generadapor medio de evolución dirigida, mos-tró un marcado incremento en su ca-pacidad de remediación de cromato.La proteína ChrR6 presentóparámetros cinéticos superiores parala reducción de cromato en todas lascondiciones analizadas; reflejo de estoes el aumento de 300 veces en su efi-cacia catalítica (medida como el co-ciente kcat/Km). Así, se ha propuestoque esta enzima puede convertir a E.coli en una bacteria eficiente para laremediación de cromato (16).

En síntesis, es previsible en unfuturo cercano, el uso de losmicroorganismos ya sea nativos omodificados genéticamente, para fa-vorecer la remoción del Cr (VI) deambientes contaminados.

ConclusionesLos microorganismos han desarrolla-do diversos mecanismos para comba-tir la toxicidad del cromato. Entre ellosse encuentra la reducción de cromato.Se ha reportado que muchas especiesbacterianas reducen Cr (VI) a Cr (III);

sin embargo, las propiedadesbioquímicas de las cromatoreductasas han sido dilucidadas sólopara algunas enzimas. La amplia di-versidad de estas enzimas, así comola multiplicidad de funciones que de-sarrollan, apoyan la hipótesis de quela reducción del cromato es una fun-ción secundaria adquirida por las di-ferentes cromato reductasas. No obs-tante, aunque la función fisiológicade las cromato reductasas ChrR de P.putida y YieF de E. coli es incierta,éstas son enzimas con propiedadespromisorias para estudios debiorremediación principalmente parala generación de cepas reductoras decromato más eficientes.

Agradecimiento. La investigación denuestros laboratorios ha contado conapoyos de la Coordinación de la In-vestigación Científica (UMSNH), delConsejo Estatal de Ciencia y Tecno-logía del Estado de Michoacán(COECYT) y el Programa de Apoyoa Proyectos de Investigación(PAPIIT-UNAM IN208308).


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LA CICATRIZ HIPERTRÓFICA POSQUEMADURA

¿UN PROBLEMA DE SALUD?*

Luz Alcántara Quintana1, Andrés Castell Rodríguez2 y Marco Cerbón Cervantes3

RESUMENLas heridas producidas por quemaduras constituyen unproblema médico importante y son causa de un incrementode la morbimortalidad con un gran costo al sistema desalud. La cicatriz hipertrófica posquemadura, se hadefinido como una patología de origen postraumático, quese caracteriza por presentar un daño en la dermis profundacombinado con una alteración en los factores queconllevan a la cicatrización debido a la presencia delproceso inflamatorio crónico. Se caracteriza por una gransíntesis de componentes de matriz extracelularpredominantemente colágena, además de presentar unincremento en la retracción cicatrizal. Por lo que granparte de la investigación en salud se ha enfocado en elmejoramiento de los procesos de reparación, evitar laformación de secuelas fibrosas y la resolución depatologías fibrosantes dérmicas. Desafortunadamente nose ha logrado un éxito total, lo que deja un amplio campopara la investigación de nuevas estrategias terapéuticasque nos permitan resolver las patologías fibrosantes. Elobjetivo de este artículo es revisar la información actualde la fisiopatogenia de la cicatriz hipertróficaposquemadura y la terapéutica actual de la misma.

PALABRAS CLAVE: Cicatriz hipertrófica, fibroblastos,citocinas proinflamatorias.

ABSTRACTWounds caused by burns are a major medical problemand cause an increase in morbidity and mortality at greatcost to the health system. The hypertrophic scar has beendefined as pathology of postraumatic origin, which ischaracterized by an injury in the deep dermis along witha change in the factors that lead to healing, due to thepresence of chronic inflammatory process. It ischaracterized by a great synthesis of extracellular matrixcomponents, predominantly collagen, besides presentingan increase in scar retraction. Therefore, most of healthresearch has focused on improving repair processes,preventing the formation of fibrous sequels, andresolution of fibrosing skin pathologies. Unfortunatelyit has not achieved a complete success, leaving a vastfield for research into new therapeutic strategies thatwill enable us to resolve the fibrosing pathologies. Theobjective of this article is to review current informationon the physiopathology of hypertrophic scar and its newtherapies.

KEY WORDS: Hypertrophic scar, fibroblasts,proinflammatory cytokines.

*Recibido: 16 de noviembre de 2008 Aceptado: 11 de agostol de 20091Posgrado en Ciencias Biológicas, Facultad de Medicina, UNAM, Correo E: [email protected]; 2 Biología Celular y Tisular,Facultad de Medicina, UNAM, Correo E: [email protected]; 3Biología, Facultad de Química, UNAM, México, D.F. CorreoE: [email protected]

INTRODUCCIONDesde años inmemorables se ha estu-diado el proceso de cicatrización, losprimeros escritos médicos conocidosse ocupan ampliamente del cuidado delas heridas, siete de los 48 informesde casos incluidos en el Papiro Smith(1770 A.C.) describen heridas y suatención. En forma empírica, los anti-

guos médicos de Egipto, Grecia, In-dia y Europa crearon métodos adecua-dos para tratarlas y advirtieron la ne-cesidad de extraer cuerpos extraños,suturar, cubrir las lesiones con mate-rial limpio y protegerlas de la acciónde agentes corrosivos. Durante el si-glo XIV, con el empleo extenso de lapólvora y la frecuencia de heridas de

REB 28(3): 80-88, 2009 80

bala, surgió una nueva época en su tra-tamiento. En vez de adoptar una acti-tud pasiva en su atención y dependerde los procesos naturales de repara-ción, los cirujanos asumieron una pos-tura más dinámica y emprendieronactos impresionantes para facilitar la"curación de todo tipo de lesiones". Amediados del siglo XVI Ambroise

Paré, el gran cirujano militar francés,redescubrió los métodos atraumáticos.John Hunter, William Stewart Halsred,Alexis Carrel y otros grandes clínicosbiólogos demostraron que minimizarla lesión tisular permitía la cicatriza-ción rápida y eficaz. Sin embargo, pordesgracia la reacción normal de los te-jidos a la lesión no siempre culmina enun resultado perfectamente funcional.Los mismos procesos que generan po-tencia e integridad producen estenosisfibrosas, cicatrices hipertróficas, cica-trices queloides, adherencias y otrasanormalidades. Si existieran métodoseficaces para controlar forma, tamañoy propiedades físicas de las cicatrices,surgiría una nueva época en su trata-miento. El objetivo de este artículo esrevisar la información actual de lafisiopatogenia de la cicatriz hipertróficaposquemadura y la terapéutica actualde la misma.

La cicatrización es un proceso dereparo de un tejido alterado, dandocómo resultado final la formación deun tejido cicatrizal. El término (cica-triz) proviene de la palabra griega(eschara), que significa hogar. En elhogar tenía lugar toda la vida domés-tica, y a causa de la reunión de niñosalrededor del fuego, las quemadurasque producían cicatrices eran tan fre-cuentes que el nombre de la causa vinoa ser sinónimo del efecto. Gracias altráfico comercial, la palabra emigró aRoma, y se transformó en "cicatriz",de allí pasó a Francia en forma de lapalabra "eschare", que significa elencostramiento que recubre unaulceración. En las islas británicas, lapalabra "eschare", se encontró con lapalabra sajona "scaur", muy semejan-te a ella tanto en sonido como en sig-nificado. En la Edad Media la palabra"cicatriz" tuvo una significación muyamplia, llegando a abarcar cualquiertipo de mancha blanca en la piel. Ac-tualmente se utiliza el término de ci-catriz para referirnos a una secueladespués de un daño a la piel. El pro-

ceso de cicatrización normal ha sidoampliamente estudiado y se ha dividi-do en fases (Tabla 1), lo que nos hapermitido conocer los factores que al-teran el proceso normal de reparación,los cuáles se enlistan en la Tabla 2.

Proceso de cicatrización patológico.La causa exacta de las cicatrices pato-lógicas aún no se conoce pero ya sehan identificado varios factores quepredisponen a las mismas (Tabla 3).Uno de estos factores es el tono de lapiel, las pieles más oscuras son máspropensas a la cicatrización queloidea.La pigmentación de la piel parece seruno de los factores decisivos, puestoque las zonas con menor índice demelanocitos -la plantar, la palmar y lasmucosas- tienen una menor propensión

a la formación de cicatrices patológi-cas. También existe un mayor riesgoen las regiones ricas de glándulassebáceas. Otros de los factores queintervienen en la cicatrización pato-lógica, son el trauma (etiología) y latensión o retracción de la piel, de estaforma el conocer los factores que pre-disponen a la formación de la cicatrizpatológica ha cobrado mucho interésen la última década (1). Se ha tratadode comprender las relaciones celula-res y bioquímicas que se llevan a caboen un proceso de reparación normal ypatológica, con la finalidad de tenerun buen diagnóstico y una terapiaexitosa.

¿Qué es una Cicatriz Hipertrófica?Las heridas o daños producidos por

TABLA 2Factores que alteran el proceso normal de cicatrización

TABLA 1Fisiología de la Cicatrización Normal

Inflamación aguda

Proliferación celular A FibroblásticaB. Angiogénica

Epitelización

Formación de la matriz extracelular A. ColágenaB. FibronectinaC. Sustancia Fundamental

Remodelación de la colágena

Contracción de la herida

Fuerza de la herida

LOCALES

Inadecuado aporte nutricional

Hipoxia tisular

Desecación tisular (necrosis)

Exudados

Infección

Trauma

SISTÉMICOS

Inadecuado volumen sanguíneo

Pérdida de proteínas corporales

Inadecuado aporte nutricional

Infección sistémica (aumenta catabolismo)

Respuesta al estrés no controlada

FASES DEL PROCESO DE CICATRIZACIÓN NORMAL

81REB 28(3): 80-88, 2009 La cicatriz hipertrófica posquemadura ¿un problema de salud?

82 Alcántara Quintana L, Castell Rodríguez A y Cerbón Cervantes M

quemaduras en la piel constituyen enla actualidad un problema médico im-portante y son causa de un incremen-to de la morbimortalidad con un grancosto al sistema de salud (2, 3). En elcaso de la cicatriz hipertrófica de ori-gen posquemadura, existen dos pro-blemas predominantes como proble-ma de salud en nuestro país, uno es lalesión, es decir las quemaduras y otroproblema igualmente importante es lasecuela, "la cicatriz hipertrófica".

A la cicatriz hipertrófica (Hsc,hypertrophic scars), se le ha definidocomo una patología de origenpostraumático, que se caracteriza porpresentar un daño en la dermis pro-funda combinado con una alteraciónen los factores que conllevan a la ci-catrización debido a la presencia delproceso inflamatorio crónico. Se sin-tetizan un exceso de componentes dematriz extracelular (MEC) predomi-nantemente colágena, además de pre-sentar un incremento en la contracti-lidad, participando diferentes tiposcelulares, citocinas, proteasas y otrosmediadores tisulares.

En nuestro país hay en un año másde 100,000 pacientes quemados que

requieren atención especializada enhospitalización (Fig. 1). Las quema-duras son una de las lesiones catas-tróficas más costosas a tratar. Porejemplo, una quemadura del 30% delárea total del cuerpo puede costar has-ta 200,000 dólares en costos inicialesde hospitalización y honorarios médi-cos. Para quemaduras extensas, exis-ten costos adicionales significativosque incluyen costos por readmisiónpara reconstrucción y rehabilitacióndel paciente (4).

Por tal razón es necesario enten-der la fisiopatología de la cicatriza-ción, la cuál se ha tornado más com-pleja, ya que para su estudio tienen queconsiderarse estadios de maduración,variaciones histomorfológicas,bioquímicas y moleculares. Por lo queeste artículo revisa la información dela fisiopatogenia de la cicatrizhipertrófica posquemadura y la te-rapéutica actual de la misma. Se di-vide en secciones para explicar elpapel de cada una de las estirpescelulares que participan en el pro-ceso de cicatrización normal y pato-lógico, así como el de la MEC y fi-nalmente las terapias que se han uti-

lizado para el tratamiento de la cica-triz hipertrófica.

El papel de los fibroblastosLos fibroblastos son las células másestudiadas en las patologíasfibrosantes, son los responsables de lasíntesis de colágena y del depósito dematriz extracelular. Aproximadamen-te 72 horas después de producida laherida, los fibroblastos y capilares seinfiltran en el sitio de la herida en res-puesta al Factor de Crecimiento deri-vado de Plaquetas (PDGF) y a el Fac-tor de Crecimiento Transformante (TGF-). Una vez en el sitio de la le-sión y por estimulación del TGF-comienzan a sintetizar colágena, estefenómeno se ha evaluado cuantifican-do los transcritos de la cadena pro-1de la colágena I y de la colágena IIIobservándose un incremento en losmensajeros y en la proteína (5). Elpapel preponderante del TGF- en lacicatriz hipertrófica, se ha propuestopor Kopp(6) y colaboradores. Ellosinhibieron la vía de señalización ca-nónica del TGF- este factor conSMAD 7 (un antagonista) y observa-ron que al suprimir esta vía se inhibía

TABLA 3Factores que predisponen a la cicatriz patológica

Cicatriz Queloide Cicatriz Hipertrófica

Genética

Raza

Sexo

Edad

Bordes

Inicio

Curación Espontánea

Localización

Etiología

Cirugía

Predilección familiar

Negros y Orientales

Mujeres más que hombres

Entre 10 y 30 años

Sobrepasa los bordes originales de la lesión

Tardía post-cirugía

No se resuelve con el tiempo

Cara, orejas, tórax

Causa de un proceso inflamatorio crónico

con trasfondo genético

Empeora

Menor asociación familiar

Menor asociación con raza

Igual en ambos sexos

A cualquier edad

Se mantiene dentro de los límites de la lesión

Temprano post-cirugía

Puede resolverse espontáneamente en

períodos menores a un año

Sin predilección

Causa de un proceso inflamatorio crónico

Mejora

CICATRIZACIÓN ANORMAL

83REB 28(3): 80-88, 2009 La cicatriz hipertrófica posquemadura

la expresión del mensajero de la ca-dena1 de la colágena I y el de la pro-teína de citoesqueleto actina de mús-culo liso (-SMA, Smooth MuscleActin) confirmando así su importan-cia, al desaparecer la fibrosis. Actual-mente se conoce que la producción decolágena por los fibroblastos no soloestá regulada por TGF-, sino queotras citocinas como PDGF,Interleucina-1 (IL-1) y el Factor deCrecimiento Fibroblástico 2 (FGF

2)

también son fundamentales en el es-pacio-tiempo que deben expresarsepara que se logre una reparaciónexitosa.

El papel de los miofibroblastos yfibrocitosEstos tipos celulares intervienen en elproceso de contracción de la cicatrizy la diferenciación de losmiofibroblastos es un proceso comple-jo regulado por citocinas, componen-tes de matriz extracelular y por la pre-sencia de tensión mecánica. Así se les

ha considerado clave para laremodelación del tejido conjuntivodurante la cicatrización (7). Se ha su-gerido que un defecto en la apoptosisde los miofibroblastos puede ser elmecanismo responsable de la forma-ción de Hsc, confirmándose con lacuantificación de niveles bajos de ex-presión a nivel del mensajero de pro-teínas antiapoptóticas como Bcl-2 yBcl-x (8).

Por otro lado, los fibrocitos circu-lantes, única subpoblación deleucocitos implicados en la cicatriza-ción y derivados de célulasmononucleares de sangre periférica,descritos en 1994 como la única po-blación celular CD34+ que producecolágena, identificados en exudadosinflamatorios, sintetizan moléculas dematriz extracelular, como vimentina,colágena I y III, además son célulaspresentadoras de antígenos las cuálespueden potencialmente regular la res-puesta inflamatoria, contribuyendo ala formación de Hsc (9). La regula-

ción de la respuesta inflamatoria pue-de llevarse a cabo porque los fibrocitospresentan algunos receptoresmembranales de bajo peso molecularpara quimiocinas como CCR3, CCR5,CXCR4, CCR7 y CCR2. O bien aldiferenciarse a miofibroblastos e in-filtrar áreas de inflamación y tejidodañado, constituyen parte de la res-puesta estromal. Los fibrocitos sinte-tizan numerosas citocinas y contribu-yen a la remodelación del tejido por-que secretan factores de crecimientofibrogénicos y angiogénicos como elFactor de Crecimiento EndotelialVascular, (VEGF), Factor de Creci-miento derivado de Plaquetas A(PDGF-A), Factor Estimulante deMacrófagos (M-CSF), Factor de Cre-cimiento de Hepatocitos (HGF), Fac-tor Estimulante de Macrófagos-Granulocitos (GM-CSF), Factor deCrecimiento Fibroblástico (b-FGF),Factor de Crecimiento del TejidoConectivo (CTGF) ymetaloproteinasasde matriz (MMPs). También sintetizan

Figura 1. Tendencia de accidentes en México, 2003.

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2000 2001 2002 2003 2004

Años

CA

SO

SACCIDENTES VEHÍCULOS DE MOTOR

QUEMADURAS

PEATÓN LESIONADO EN ACCIDENTES DE

TRANSPORTE


factores proinflamatorios como IL1-,TGF-, quimiocinas y suero amiloideP los cuáles modulan la apariencia yfunción de los fibrocitos (10). Sin em-bargo las señales que modulan la cir-culación de los fibrocitos, así como suproliferación y diferenciación se es-tán comenzando a entender. En las ci-catrices, especialmente en los bordesla expresión de CD34+ disminuyemientras aumenta la producción deprolina 4 hidroxilasa (enzima necesa-ria para la producción de colágenamadura). Y se piensa que la adquisi-ción de la expresión de la -SMA essu transición del fenotipo de fibrocitoal de miofibroblasto (11), fenotipo quecontribuye a la progresión de las pa-tologías fibrosantes (Fig. 2).

El papel de los queratinocitosLa cicatriz hipertrófica se describióconvencionalmente como una patolo-gía dermal en la cuál la epidermis te-nía sólo un papel pasivo. Sin embar-go, se han cuantificado las queratinasK6, K16 y la filagrina encontrándoseuna hiperexpresión tanto de la proteí-na como del mensajero, así que se hasugerido que los queratinocitos pre-

sentan una ruta alternativa de diferen-ciación y que expresan un fenotipo"activado". Aunque la activación deeste tipo celular, es un término ambi-guo, generalmente utilizado comouna característica cuando losqueratinocitos son capaces de secre-tar citocinas y presentar antígenos, tales el caso de las heridas en estadiostempranos, los queratinocitos "activa-dos" producen factores de crecimien-to que influencian a los fibroblastos,células endoteliales y a la respuestainflamatoria; así mismo esto implica-ría interacciones anormalesepidermales-mesenquimales. Estudiosin vitro sugieren que los queratinocitosparticipan en el desarrollo de lafibrosis, debido a que ejercen una in-fluencia hacia las células dermales porla secreción de citocinas (12) y demetaloproteinasas de matriz (MMPs),tal es el caso de la secreción de laepsilina o MMP-28.

El papel de las células dendríticasepidermales y dermalesLas células dendríticas (CD) son cla-ves para la inmunovigilancia cutáneae iniciar la respuesta inmune innata y

adaptativa. En la piel normal se loca-lizan a dos poblaciones de célulasdendríticas: las células de Langerhansepidermales caracterizadas por la ex-presión de Langerina/CD207 y lascélulas dendríticas dermales tambiénllamadas dendrocitos tipo-I, son loca-lizadas en la parte alta de la dermisreticular caracterizadas en humanospor los marcadores DC-SIGN/CD208.En condiciones patológicas, en la epi-dermis se localiza una población decélulas epiteliales dendríticasinflamatorias (IDEC) caracterizadaspor los marcadores Gránulo deBirbeck-negativo/Langerina. En ladermis en las mismas condiciones pa-tológicas se localizan a las célulasplasmacitoides que son de origenlinfoide y también se conocen comocélulas productoras de Interferón-yde Interferón . La formación de Hscse ha atribuido a un incremento en elnúmero de células de Langerhans, sinembargo el mecanismo por el cuál haymás células y su papel en Hsc no seha estudiado. Sin embargo probable-mente se deba a la secreción del Fac-tor de Necrosis Tumoral- (TNF-) yde IL-1 por los queratinocitos, estas

"

Figura 2. Modelo de la función de los fibrocitos y su diferenciación.

c. hematopoyeticas

c. progenitoras

Precursorescirculantes CD14+

Suero amiloide P

"Herida"

Fibrocitos circulantes

Reclutamiento

Señales de quimocinas

Col I, CoIIII, PDGF,IL-1, MIP-1

Diferenciación

Expresión de CDs4

Col I, alfa SMA

Fuerza contráctil

Miofibroblastos

Fibroblastos

Otras Células?

TGFbeta


citocinas inducen la migración de cé-lulas de Langerhans afuera de la epi-dermis (13) migrando hacia dermis endonde probablemente modifiquen se-ñales inflamatorias, como la expresiónde las quimiocinas. Por otro lado elpapel de las células dendríticasdermales no se conoce en la cicatrizhipertrófica.

El papel de la Matriz Extracelular(MEC)En las patologías fibrosantes dérmicasse ha estudiado a la MEC, encontrán-dose que diferentes proteínas como lafibrilina 1 y la elastina (constituyen-tes de las fibras elásticas presentes enpiel) presentan un arreglo diferentecuando se comparan con las fibraselásticas de la piel normal. Lacolágena también ha sido estudiada

encontrándose que gracias a los enla-ces cruzados de piridinolina que pre-senta esta molécula, se incrementa laexpresión del telopéptido LH2b (lisilhidroxilasa) lo que lleva a la forma-ción de más enlaces de piridinolina,proceso que favorece la cicatrizhipertrófica (14). Se sabe que la MECes un reservorio de factoresmultifuncionales, que conlleva a unaregulación bastante compleja, ya quecuando existe un daño en el tejidoconjuntivo, se liberan además decitocinas, péptidos biológicamenteactivos y su participación es altamen-te regulada en la MEC. Se ha cuanti-ficado una alta expresión de los men-sajeros de fibronectina, tenascina C yuna expresión baja de integrina 5 1en fibroblastos de Hsc. Así mismo seha localizado a la angiotensina II (hor-

mona vasopresora) en fibroblastos deHsc y a sus receptores AT1 y AT2, yla principal función de esta vía es elincremento de la síntesis de ADN enfibroblastos, vía fosforilación de lacinasa de serina treonina llamadaAKTy de la fosfoinositol 3 cinasa (PI-3K).A pesar de que los componentes dematriz han sido los más estudiados enla cicatriz hipertrófica aún no se hapodido elucidar del todo un mecanis-mo por el cual la matriz extracelularsea el mejor blanco terapéutico paratratar a la Hsc, debido a la compleji-dad de moléculas y de interaccionesque se dan en la misma (Fig. 3).

Biología molecular de la HscEn los últimos ocho años se ha abor-dado el estudio de la cicatrizhipertrófica desde el punto de vista

PDGFTGF-ß

IL-1ßFGF

MMP 2, 9, 28

IL-1ßTNF-α

Fibrocito

Diferenciación

Miofibroblasto

Fibroblasto

Otros

Col-1, α-SMA

TNF-α

Col I, III, IL-1,PDGF, MIP-1αß

ICAM,VCAMELAM

IL-15

Figura 3. Elementos celulares y citocinas que participan en la cicatriz hipertrófica posquemadura.

Células epitelia les y membrana basal

Neutrófilos Linfocitos

Macrófagos/Monocitos

Coágulo/Plaquetas y Fibrina

Citocinas/Quimiocinas

Células dendríticas yLinfocitos T

Células endotelia les y capilares(pericitos y músculo liso)

Mastocitos/Eosinófilos/Basofilos

Fibroblastos y fibras de colágena


molecular, se ha estudiado pormicroarreglos y entre los hallazgosmas sobresalientes se han encontra-do que genes como -SMA,tropomiosina (TM30), vimentina,profilina y osteonectina (BM40) estansobreexpresados, así como genes decitoesqueleto (15). Tambien la MMP-16, la cadena 1 de la colágena I,pleiotropina y trombospondina 4 seencuentran sobreexpresados.

En las publicaciones recientes sehan cuantificando los mensajeros deotros genes encontrando que TNF-,TGF1, TGF2 y TGFRI (16)MMP-16, cadena 1 de la colágena I,pleiotrofina, trombospondina, MEK1/2, ERK 1/2 aumentan su expresiónconforme la Hsc madura. Por el con-trario MKK7 y SAPK sonsubexpresados (17). Al catalogar to-dos los genes que participan en la pa-tología de la Hsc se pretende a demásde estudiar la organización y estruc-tura de cada uno de ellos descubrir sufunción, los mecanismos implicadosen la regulación de la expresión y elmodo en que unos genes interaccionancon otros. Las aproximaciones de lagenómica permiten el estudio del con-junto de genes, proteínas y metabolitosque participan en Hsc, así como lascomplicadas redes de interaccionesque entre ellos se establecen en el in-terior de las células, por lo que aúnfalta ahondar en este campo.

Características de la HscComo ya se mencionó en los párrafosanteriores se considera que los pacien-tes con Hsc presentan una patologíadermal, así que algunas de sus carac-terísticas mas sobresalientes son, quela dermis papilar presenta un mayornúmero de vasos sanguíneos que lapiel normal y están además más dila-tados, sin embargo en la dermisreticular no varía el patrón devascularización. Los microvasos sonsignificativamente mayor en númeropara Hsc que para la piel normal, esto

puede atribuirse al efecto de laInterleucina 8 (IL-8), al de la proteínamonocítica quimiotáctica 1, (MCP1)y a la proteína inflamatoria demacrófagos (MIP-1) las cuáles pro-mueven la neovascularización en Hsc.Respecto a la regeneración de las fi-bras de nervios sensoriales en Hsc seha observado que son reguladas porla secreción de factores tróficos, par-ticularmente de la epidermis basal ymoléculas de matriz, las unionesdermo-epidermales presentan neuritasmás largas que las de piel normal.De igual forma los neuropéptidos(proteínas que funcionan como neuro-transmisores, neuromoduladores, yneurohormonas) que se secretan alproducirse un daño en la piel, indu-cen la liberación de histamina de losmastocitos, regulan el flujo sanguíneocutáneo, y participan en la regulaciónde las glándulas sudoríparas. Elantígeno S-100 y el neurofilamento Fson buenos marcadores para definir laregeneración nerviosa en cicatrizhipertrófica, ya que esta va cambian-do con el tiempo, siendo más conspi-cua en Hsc. Cuando se incrementa laconcentración de sustancia P(neuropéptido) se incrementa el núme-ro de nervios y disminuye la activi-dad de la endopeptidasa y esto dacomo resultado una exhuberante res-puesta neuroinflamatoria.

En Hsc no existen glándulassudoríparas ni folículos pilosos porque generalmente existió un daño dér-mico profundo, y por lo tanto la regu-lación de la temperatura es inadecua-da, en este contexto se ha intentadoanalizar si la regeneración de las glán-dulas sudoríparas podrían estarinvolucradas en el proceso de repara-ción de las cicatrices patológicas. Porlo que se ha utilizado a la queratina19 (K19) para marcar células madreepidermales y para marcar a la por-ción secretora de las glándulas, porotro lado la queratina 14 (K14) es uti-lizada para marcar la porción del

túbulo de la glándula. En la Hsc, losesbozos residuales de la porción de lostúbulos de las glándulas sudoríparasestán más engrosadas y se ha obser-vado un proceso de regeneración dela porción secretora de estas glándulasa través de las células madreepidermales por lo que es posible con-siderar que la arquitectura tridi-mensional de la piel pueda deberse a laposición y regeneración de las glándu-las sudoríparas y por lo tanto tambiénestarían interviniendo en el proceso dereparación de las cicatrices. Otro as-pecto importante que se ha evaluadoen Hsc es el incremento en la pigmen-tación, ya que se conoce que lahiperpigmentación disminuye la sín-tesis de vitamina D-3 (anti-inflamato-rio) en la piel, por lo que se ha sugeri-do que la propensión a la inflamaciónes consecuencia del color de la piel,ya que la elevada expresión demelanina reduce los niveles de la pro-ducción de la vitamina D-3. Sin em-bargo aún falta por evaluar más estaaseveración, finalmente se ha llevadoa la Hsc al terreno de la inmunologíatratando de explicar que esta patolo-gía es asociada a una respuestasistémica polarizada Th2 que lleva aun incremento de las células T y suscitocinas fibrogénicas Th2 (18). Estoúltimo nos indica que es fundamentalentender el proceso inflamatorio cró-nico para poder tratar la cicatrizhipertrófica y que probablemente porahí se encuentre la respuesta a las te-rapias futuras que puedan aplicarse alas patologías cicatrizantes.

Terapias actuales y futurasPara el tratamiento de la Hsc se hanprobado terapias tan variadas como lainformación que existe acerca de estapatología. Las aplicaciones decorticoides intra-lesión se utilizan des-de los años 70s y aún en la actualidadno existe una terapia con éxito total,ya que en la mayoría de los casos, lostratamientos resultan caros, incómo-


dos o con efectos colaterales adver-sos; en el caso de las cicatriceshipertróficas se considera que el tra-tamiento es politerapeútico. Las tera-pias más utilizadas son las aplicacio-nes tópicas de ácido retinoico, deprednisona (forma metabólicamenteno activa de la prednisolona), de vita-mina A y de sulfadiazina nitrato deplata, la crioterapia, la radioterapia, lacirugía láser, la silicona, las inyeccio-nes intradermales de diferentes com-puestos como la colágena-pvp, factorde crecimiento fibroblástico-b,anticuerpos monoclonales anti-TGF,inmunoglobulina intravenosa,

topiramato, hialuronidasa, bleomicina,interferón (19).

La compresión también se ha usa-do como terapia y en la última décadala ingeniería de tejidos ha tomado augey para la cicatriz hipertrófica se reali-zan procedimientos quirúrgicosreconstructivos que incluyen transfe-rencia de tejidos autógenos, alógenosy xenógenos así como implantación demateriales aloplásticos de epidermis,dermis y piel completa utilizando subs-titutos tales como, Mepiform, Integra,Contractubex, entre muchos otros. Unode los últimos tratamientos de mayorimpacto ha sido el 5-Fluorouracil (5-

FU), un análogo de la pirimidina am-pliamente usado como quimioterapiapara cáncer, 5-FU es capaz de bloquearal TGF- activo y a su vez lasobreexpresión del gen de la colágena.

ConclusionesA pesar de tan variada terapéutica nose ha logrado un éxito total en la repa-ración de las secuelas hipertróficas, loque deja un amplio campo para la in-vestigación de nuevas estrategias te-rapéuticas que se puedan extrapolar aotros tipos de patologías fibrosantes,donde el componente predominantesea la inflamación crónica.

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LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE TOTAL.

BASES Y APLICACIONES*

Martha Angélica Quintanar Escorza1 y José Víctor Calderón Salinas2

RESUMENLos organismos han desarrollado sistemas de defensaantioxidante para hacer frente a la atmósfera oxidativadel planeta y al metabolismo oxidativo que permitió laevolución de la vida. Lo que permitió alcanzar eficientessistemas amortiguadores antioxidantes que mantienen lacapacidad de reducir a los radicales libres, las especiesreactivas y los oxidantes endógenos y exógenos. Estossistemas amortiguadores antioxidantes desembocan, seregeneran y se cargan de hidrógenos y electrones a travésdel sistema de glutatión-NADPH y de la reducción deNADP+ a partir del metabolismo. De tal forma las enzimasantioxidantes, los cosustratos antioxidantes y losantioxidantes endógenos y exógenos generan barreras paraconducir la reducción de los oxidantes y disminuir así supotencia oxidativa, con lo que se hace frente a la variedadde diversas especies y formas oxidativas capaces deagredir al organismo. Los sistemas antioxidantes sepueden medir de diferentes formas específicas y el sistemaamortiguador antioxidante global se puede evaluar conlas pruebas de capacidad antioxidante total. La mejoratecnológica e interpretativa de estos métodos ha permitidoprofundizar en el conocimiento básico de las formas dedefensa de la célula, ha multiplicado los estudios decapacidad antioxidante desde sustancias puras hastaorganismos complejos, sirviendo incluso para métodosdiagnósticos y de evaluación de la efectividad de lostratamientos.

PALABRAS CLAVE: Radical libre, daño oxidativo,antioxidantes, oxidación, redox, estrés oxidativo.

ABSTRACTOrganisms have developed systems antioxidant defensesystems to deal with the planet oxidative atmosphere andwith the oxidative metabolism. These systems allowedevolution of life in this antioxidant defense to confront tothe atmosphere oxidative of the planet and to the oxidativemetabolism that allowed evolution of life in thatatmosphere, reaching efficient buffer antioxidant systemsthat conserve capacity to reduce free radicals, reactivespecies and endogenous and exogenous oxidants. Thesebuffer antioxidant systems lead into the system ofglutatión-NADPH and with NADP+ reduction from themetabolism, where regenerate and load hydrogens andelectrons. Of such a formantioxidant enzymes, antioxidantcosustrates and antioxidant endogenous and exogenousgenerate barriers to take the reduction of the oxidants andto diminish this way their oxidative power, with what thereare confront the varieties of diverse species and oxidativeforms capable of attacking to the organism. Theantioxidant systems can measure up of different specificforms and the global buffer antioxidant system canmeasure up to the tests of total antioxidant capacity; thetechnical and interpretive improvement of thesetechnologies allowed to profounder into the basicknowledge of the forms of defense of the cell, it hasmultiplied the studies of antioxidant capacity from puresubstances up to complex organisms, serving even fordiagnostic methods and evaluation of the efficiency of

treatments.

KEY WORDS: Free radical, oxidative damage,antioxidants, oxidation, redox, oxidative stress.

*Recibido: 22 de enero de 2009 Aceptado: 11 de agosto de 20091Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Juárez del Estado de Durango, Av. Universidad y FannyAnitua S/N, Durango, Dgo. Mex. C.P. 34000. 2Departamento de Bioquímica, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados.Av. IPN 2508, Zacatenco, Delegación Gustavo A. Madero, AP 14-740 México 07000 D.F. Tel (01-55) 5747-3955. Correo E:[email protected], [email protected]

La oxidación y los agentes oxidantesQuímicamente la oxidación de uncompuesto es la pérdida de electrones,

de hidrógenos o la ganancia de oxíge-no en una molécula. La reducción deun compuesto es exactamente lo con-

REB 28(3): 89-101, 200989

trario; es decir, la ganancia de elec-trones, de hidrógenos o la perdida deoxígeno. En tal sentido, un agente

90 Quintanar Escorza MA y Calderón Salinas JV

oxidante es una molécula que se re-duce al reaccionar con la molécula ala cual oxida. Este par oxido-reductores necesario químicamente y esencialpara entender la biología de las óxi-do-reducciones en el organismo.

Las macromoléculas de importan-cia biológica (proteínas, ácidosnucleicos, carbohidratos y lípidos) sonmoléculas nucleofílicas que tienenelectrones susceptibles de compartir,es decir, tienen electrones en orbitalessuperficiales que pueden ser captura-dos (oxidación) o compartidos en unareacción nucleofílica para formarcompuestos o aductos.

Los oxidantes son compuestoselectrofílicos especies que tienen avi-dez por los electrones y que tienenafinidad para reaccionar conmacromoléculas nucleofílicas, mu-chas de ellas de la mayor importanciabiológica (1).

Las especies reactivas de oxígeno(ERO) y nitrógeno (ERN), son unsubgrupo de moléculas oxidantes, quecomo su nombre lo indica son alta-mente reactivas. Otro subgrupo son losradicales libres que no solo tienen altareactividad y capacidad oxidativa,sino que adicionalmente pueden ge-nerar reacciones oxidativas en cade-na. Los radicales libres en particulary las especies reactivas en general,participan en algunas funciones bio-lógicas (proliferación celular, diferen-ciación celular, fagocitosis, metabolis-mo, reacciones inflamatorias) y seencuentran involucradas en diversaspatologías (2).

El ambiente oxidativoLa mayoría de las células y organis-mos de nuestro planeta se enfrentan aambientes con agresores oxidativos.Todo inicia con el empleo del oxíge-no como la molécula oxidante final delmetabolismo aeróbico y oxidativo, elcual realizan la mayoría de los orga-nismos del planeta. Ello hace que lascélulas mantengan una alta concentra-

ción de productos oxidantes del meta-bolismo, especies reactivas de oxíge-no y en muchas ocasiones radicaleslibres. Numerosas reacciones en lascélulas implican oxidaciones, en prin-cipio todas las degradaciones para ob-tener energía y muchas reacciones delmetabolismo intermedio (3).

De igual forma, múltiples xeno-bióticos ejercen sus efectos, general-mente tóxicos, sobre la célula por pro-cesos oxidativos inducidos por la pro-pia molécula xenobiótica o por el me-tabolismo para su biotransformación.

Este tipo de ambiente hace necesa-rio que las células mantengan sistemasde amortiguamiento reductor, parapoder aprovechar los beneficios delmetabolismo oxidativo y a su vez li-mitar al máximo los daños severos (4).

Los radicales libresLa mayor parte de los compuestos quí-micos de importancia biológica estánformados por átomos unidos por enla-ces covalentes, en estos enlaces dosátomos comparten un par de electro-nes en un orbital molecular y cadaelectrón muestra una rotación o giroopuesto a su par. En las células se lle-van a cabo reacciones químicas querompen estos enlaces de maneraheterolítica, haciendo que una de laspartes conserve dos electrones y la otratenga deficiencia de dos electrones, locual genera compuestos establesnucleofílicos o electrofílicos, respec-tivamente, que son los conocidosaniones y cationes.

Sin embargo, algunas reaccionesquímicas, las radiaciones electromag-néticas y otros factores, pueden rom-per estos enlaces de la forma llamadahomolítica, proceso después del cualcada parte conserva un solo electrónque estará desapareado, generándoseasí las especies químicas llamadas ra-dicales libres.

En forma general, un radical librees un átomo o molécula que tiene unoo más electrones desapareados en sus

orbitales externos y es capaz de teneruna existencia independiente; sin em-bargo, es muy reactivo ya que tiendea reducirse, es decir, sustrae un elec-trón de átomos o moléculas estables,a las cuales oxida, con el fin de alcan-zar su propia estabilidad. Una vez queel radical libre ha conseguido el elec-trón que necesita para aparear a suelectrón libre, la molécula estable quepierde el electrón se oxida y deja aotro electrón desapareado, lo que laconvierte a su vez en un radical libre,iniciándose y después propagándosede la misma manera, generando asíuna reacción en cadena (5).

Tipos de radicales libresLos radicales libres de importan-

cia biológica pueden clasificarsecomo:1.- Especies reactivas de oxígeno(ERO). Las principales son el oxíge-no molecular (O

2), el ozono (O

3) y el

oxígeno en singulete (O2

1), así comolas especies de oxígeno que están par-cialmente reducidas; esto es, el aniónsuperóxido (O

2) el peróxido de hidró-

geno (H2O

2), hidroperoxilo (HO

2) y

el radical hidroxilo ( OH). Estas es-pecies son producto de la ruptura ode la excitación del O

2y son más

reactivos que el O2en su estado basal.

El peróxido de hidrógeno, no es unradical libre pero está estrechamenterelacionado con la producción de ra-dicales porque es el principal precur-sor del radical hidroxilo. Estas EROson moléculas altamente reactivas queatacan constantemente al organismomediante reacciones bioquímicas deoxido-reducción, que ocurren comoparte normal del metabolismo celularo por factores patológicos.2.- Metales de transición. Los elemen-tos del primer periodo de la serie "d"de la tabla periódica (Fe, Mn, Co, Niy Cu) pertenecen a los llamados me-tales de transición, tienen la caracte-rística de llegar a ser estables por simismos sin necesidad de reaccionar

91REB 28(3): 89-101, 2009 La capacidad antioxidante total

con otro elemento, esto es, cuando asu último nivel de energía le faltanelectrones para estar completo los uti-liza de los niveles o subniveles inter-nos, con lo cual logra su estabilidad,la falta de electrones en el nivel dedonde los transfirió se compensa conotros electrones de otro nivel osubnivel, y así sucesivamente: a estefenómeno se le llama transición elec-trónica. La mayoría de los metales detransición tienen electronesdesapareados y precisamente graciasa esta transición pueden existir en for-ma de radical libre.3.- Otros radicales libres. Entre los quese encuentran los radicales libres denitrógeno; tales como, el óxido nítri-co (NO ) y el dióxido nítrico (NO

2).

El NO es un radical muy reactivo yde importancia fisiológica puede oxi-dar y dañar, pero es esencial en fun-ciones biológicas complejas como sonla neurotransmisión y neurorregu-lación del sistema nervioso, así comoen procesos de agregación plaquetariay coagulación sanguínea, con el O

2ge-

nera NO2

y con el O2

formaperoxinitrito (ONOO-). Este tipo deERN son capaces de generar dañooxidativo y muerte celular. Existenotros radicales libres que tienen dife-rente naturaleza como el iónhipoclorito (ClO ) y el radicaltriclorometilo ( CCl3) este último pro-ducido durante el metabolismo delCCl

4por el citocromo P450.

La reactividad química de los di-ferentes tipos de radicales libres es va-riable pero siempre elevada y de bajaespecificidad. La vida media biológi-ca del radical libre es de no más demicrosegundos, ya que puede reaccio-nar rápidamente con todo lo que estéa su alrededor, pudiendo provocar ungran daño a macromoléculas y a es-tructuras supramoleculares como lasmembranas (6). Diferentes radicalesy especies reactivas tienen diferentesvidas medias, siempre muy bajas, peroalgunas de ellas suficientes para per-

mitir que algunas moléculas puedandifundir y actuar en orgánulos o célu-las vecinas, tal es el caso del H

2O

2y

del NO .

Daño inducido por radicales libresLos radicales libres producidos encantidades moderadas en los organis-mos pueden ser neutralizados por elpropio sistema. Ante un determinadoinsulto oxidativo, los organismos sue-len adaptarse rápidamente. En gene-ral, una agresión oxidante de baja in-tensidad hace que una célula puedaresistir posteriormente condicionesmás oxidantes.

Sin embargo, las ERO que se pro-ducen y escapan a los sistemas de de-fensa, producen continuamente irre-mediables daños a los carbohidratos,al ADN, a las proteínas y a los lípidosque alcanzan. Las consecuencias delas reacciones de los radicales librescon los diferentes compuestos celula-res pueden ser muy variadas, perosiempre de importancia biológica ycon consecuencias irremediables acorto, mediano o largo plazo.

a) Daño al ADN. Los radicales librespueden causar entrecruzamiento deproteínas-ADN, intercambio decromátidas hermanas, daño a la estruc-tura de la desoxirribosa-fosfato, oxi-dación de las bases nitrogenadas, con-versión de bases (la desaminación dela citosina en uracilo y de la 5-metilcitosina en timidina), aperturasde anillos, liberación de bases, rom-pimiento de cadenas (una o dos he-bras). El OH puede atacar tanto laspurinas como las pirimidinas; el O

21

es más selectivo y generalmente pro-duce sólo aductos de guanina, sobretodo 8-hidroxiguanina (7). Debido almayor ambiente oxidativo de lamitocondria, el ADN mitocondrialgeneralmente presenta un mayor nú-mero de modificaciones que el ADNnuclear. Los radicales libres y en ge-neral las agresiones oxidativas modi-

fican las bases nitrogenadas, lo queinduce mutaciones y carcinogénesis, yasea por la pérdida de expresión o porla síntesis de una proteína alterada.

b) Daño a las proteínas. Las ERO pue-den inducir en el extremo la fragmen-tación de proteínas, pero además exis-ten una serie de alteraciones que pue-den modificar notablemente su fun-ción, modificando con ello el metabo-lismo, la estructura, el transporte, losreceptores, las proteínas reguladoras ylos inmunorreguladores, entre otros.Los radicales libres de oxígeno, puedenreaccionar directamente con el ligandometálico de muchas metaloproteínas.Debido a la reactividad de las ERO conlas moléculas insaturadas o residuosde proteínas que contienen azufre,además de aminoácidos tales como,triptofano, tirosina, fenilalanina,histidina, metionina sufren oxidacio-nes que provocan entrecruzamientosy fenómenos de agregación; en el casode los residuos de cisteína estos fenó-menos se ven favorecidos por la for-mación de puentes disulfuro intra eintermoleculares. Mientras que en losaminoácidos prolina, arginina y lisina,las especies reactivas de oxígeno pue-den generar derivados de tipocarbonilo. El OH convierte a lafenilalanina en o-tirosina y el NO .transforma la tirosina en nitrotirosina.El H

2O

2modifica los grupos

sulfhidrilos de algunas cisteínas, demanera que se pueden formar ácidossulfénicos, sulfínicos y sulfónicos.

c) Daño a los lípidos. La oxidación delos lípidos membranales provoca pér-dida de la permeabilidad, la fluidez yla integridad de las membranas (laplasmática y de los orgánulos celula-res). Los ácidos grasos polinsaturadosde las membranas celulares y laslipoproteínas son particularmente sus-ceptibles al ataque del radicalhidroxilo OH, del oxígeno singulete(O

21) y del hidroperoxilo (HO

2). Con


esta reacción se forma un radicallipídico que después de un rearreglomolecular (dieno conjugado), puedereaccionar con el oxígeno para origi-nar el radical peroxilo (R-OO ). Estea su vez puede reaccionar con otrosácidos grasos de la membrana, forman-do otros radicales lipídicos, transfor-mándose el mismo en hidroperóxido(R-OOH). El hidroperóxido, en presen-cia de varios complejos metálicos, sepuede descomponer en más radicales,incluyendo entre ellos al OH, lo queprovoca un fenómeno de expansióndel daño y propagación de laperoxidación.

En ausencia de iones metálicoslos hidroperóxidos se pueden acu-mular en la membrana y con estoalterar su función. También se pue-den transformar en hidrocarburosvolátiles, alcoholes o aldehídos(malondialdehído, entre otros), loscuales pueden difundir lejos del lu-gar donde se originaron, ocasionan-do daños a otras macromoléculas. Aeste fenómeno se le llamalipoperoxidación y, en ausencia dealgún proceso que la inhiba, puedeprovocar la rápida destrucción de laestructura lipídica de las membra-nas. Dentro del proceso de lalipoperoxidación, los radicales quese forman pueden causar tambiéndaños a las proteínas membranales,inactivando receptores o enzimasunidas a las membranas.

d) Daño a los carbohidratos. Loscarbohidratos son dañados por los ra-dicales libres en menor proporción queotras moléculas. Azúcares tales comoglucosa, manitol o ciertos desoxiazú-cares pueden reaccionar con el radi-cal hidroxilo para producir sustanciasreactivas.Así mismo, los polisacáridospueden sufrir el ataque de los radica-les libres, en este caso, fragmentán-dose en unidades más sencillas comoen el caso de la despolimerización delácido hialurónico (1, 5).

Mecanismos de defensa antioxidantePara evitar que se desborde el insultooxidativo, las células y los organismosaeróbicos requieren generar y mante-ner defensas antioxidantes de maneraóptima e incrementarlas acorde al ta-maño de la agresión.

Los mecanismos homeostáticosantioxidantes con los que el organis-mo enfrenta el daño oxidativo son es-pecíficos, afines, numerosos y diver-sos; reflejando la necesidad de hacerfrente a la multiplicidad de formas deradicales libres y especies reactivas;también son numerosos los comparti-mientos donde actúan en el organis-mo y en las células.

Los mecanismos antioxidantes sepueden clasificar de diversas formas,la siguiente se basa en las líneas dedefensa en el organismo:

a) Macromoléculas que acomplejanespecies reactivas y evitan su acción.Por ejemplo, proteínas que acumulano transportan metales de transición,como la transferrina y laceruloplasmina o como el oxígeno, lahemoglobina y la mioglobina.

b) Enzimas antioxidantes con granafinidad para catalizar con altas velo-cidades la reacción de reducción par-cial de una especie reactiva. Por ejem-plo: la superóxido dismutasa (SOD)cataliza la dismutación del O

2a H

2O

2;

la glutatión peroxidasa (GPx) que esuna enzima dependiente de selenio ycataliza la reducción del peróxido dehidrógeno (H

2O

2) o lipoperóxidos

(L-OOH); la glutatión sulfhidriltransferasa (GST) que cataliza el ata-que nucleofílico del cosustrato GSHsobre el centro electrófilo de un grannúmero de oxidantes y la catalasa(CAT) que reduce el H

2O

2a H

2O (8).

c) Cosustratos antioxidantes, son em-pleados por las enzimas para poderreducir parcialmente a los radicaleslibres y las especies reactivas. Por

ejemplo; el glutatión y el NADPH. Elglutatión es un tripéptido (-glutamil-cisteinil-glicina) con gran facilidadpara ceder electrones (muynucleofílico) debido a su gruposulfhidrilo (-SH) y su potencial redox;una vez que queda oxidado se puederegenerar gracias a la enzima glutatiónreductasa (GR) que lo reduce con laoxidación de NADPH. El NADPH tie-ne un potencial redox muy negativo ypor ende es un importante donador deelectrones e hidrógenos, con lo quepuede pasar a NADP+ que en su for-ma oxidada diversas enzimas lo em-plean como cosustrato (9).

d) Enzimas que regeneran sustratos ocosustratos antioxidantes. Por ejem-plo, las enzimas que regeneran alglutatión reducido, la vitamina E y elNADPH. El glutatión se mantiene casitodo en forma reducida principalmen-te a través de glutatión reductasa (GR),una flavoenzima que gracias a la oxi-dación del NADPH cataliza la reduc-ción del glutatión oxidado (GSSG) aglutatión reducido (GSH). La vitami-na E al actuar como antioxidante seoxida a tocoferilquinona, para conti-nuar su trabajo antioxidante se requie-re que se reduzca nuevamente a vita-mina E, tal reducción la pueden llevara cabo el ascorbato (vitamina C) o elglutatión con la catálisis de lasenzimas tocoferilquinona reductasa ouna GPx, respectivamente. Elascorbato se oxida a deshidroascorbatoy se puede reducir a ascorbato conNADPH o con GSH por enzimas ta-les como las deshidroascorbatoreductasa (DAR) o por la glutatiónperoxidasa (GPx). El NADPH se re-genera principalmente a través de lavía de las pentosas a partir del NADP+

por acción de la deshidrogenasa de laglucosa-6-P y la deshidrogenasa degluconato-6-P; sin embargo, en algu-nas células la enzima málica/NADP+(MDP) que oxida malato a piruvatopuede contribuir a la formación de


NADPH o bien obtenerse a partir dela isocitrato deshidrogenasa citosólica(IDPc) dependiente de NADP+ quecataliza la reacción de isocitrato a -cetoglutarato.

e) Antioxidantes endógenos. Losantioxidantes son moléculasnucleofílicas con gran afinidad y quese comportan como compuestos muysusceptibles para que los oxiden lasespecies reactivas (electrofílicas); esdecir, ofrecen electrones a las espe-cies reactivas para evitar que estas ata-quen a las macromoléculasnucleofílicas necesarias para la fun-ción y estructura celular (proteínas,lípidos, carbohidratos y ácidosnucleicos). Una vez que los radicaleslibres reaccionan con los antioxidantesse reducen parcialmente o se unen enforma de aductos, reduciendo sureactividad y oxidando alantioxidante. Ejemplos de estosantioxidantes en los organismos son:el glutatión, el NADPH, la albúmina,el ácido úrico, la coenzima Q, labilirrubina y la melatonina (9).

f) Antioxidantes exógenos. Sonantioxidantes que provienen de la die-ta, tales como la vitamina E (-tocoferol), la vitamina C (ácidoascórbico), el -caroteno (provitaminaA), el cobre, el selenio, el zinc, elmanganeso, los polifenoles, loslicopenos, los ácidos egálicos, losflavonoides, la quercitina, lahespiridina, las catequinas y lostaninos (10, 11).

g) Sistemas de reparación. Son siste-mas que tratan de recuperar la funciónde las macromoléculas dañadas, repa-rar el daño establecido o destruir lamacromolécula que pudiera causardaño a la economía celular. Hay me-canismos de reparación específicosque sustituyen las bases malapareadas, oxidadas, desaminadas oque añaden la base faltante y otros que

degradan un tramo de nucleótidos enuna hebra alrededor de la región alte-rada, posteriormente una polimerasade ADN y una ligasa de ADN reparanel tramo.

Los enlaces tiol (sulfhidrilo) de lasproteínas pueden ser nuevamente re-ducidos por la enzima tiorreductasa(TR) empleando glutatión como do-nador de electrones y regulando siste-mas efectores y de balancesoxidorreductores como señalesintracelulares y como moléculasefectoras. La enzima metioninasulfóxido reductasa, reduce lossulfóxidos de metionina de las proteí-nas dañadas, en una reacción depen-diente del NADPH.

Los daños producidos por radica-les libres en términos generales mar-can las proteínas para su degradación.El reconocimiento de los sitios oxida-dos o halogenados o bien la exposi-ción de regiones hidrofóbicas deter-minan la ubiquitinación de las proteí-nas y su degradación en el proteosoma.En el caso de los lipoperóxidos se pue-den reducir mediante GPx defosfolípidos o son eliminados a travésde las fosfolipasas como la fosfolipasaA2, que aumenta su actividad durantela agresión oxidativa.

El uso extensivo de sistemas de re-paración o el intenso daño al ADNpuede inducir el proceso de apoptosis,que visto de esta manera sería la muer-te por suicidio cuando la reparaciónes imposible o el daño fue extensivo,protegiendo al órgano y al organismode daños locales y sistémicos, inclu-yendo el desarrollo de células cance-rosas (12).

Sistema conjunto de protecciónantioxidanteEn la figura 1 se presenta, con finesdidácticos, una propuesta de acciónconjunta de la función de los sistemasantioxidantes antes enumerados. Engeneral, el diseño celular antioxidantecoloca a las moléculas que secuestran

a moléculas oxidantes para evitar suacción en los sitios incorrectos o conaltas concentraciones y que solo ejer-zan su acción oxidante en el sitio yreacción necesaria. El sistema deenzimas antioxidantes, se encuentra enlos sitios donde se producen losoxidantes (orgánulos o estructurassupramoleculares), con la finalidad dereducirlos parcialmente y con ello dis-minuir o anular la capacidadelectrofílica de los oxidantes. Parapoder realizar la reducción de losoxidantes se requiere tener un par re-ductor que se oxide, estos son loscosustratos antioxidantes, tales comoel glutatión y el NADPH. Otro juegode enzimas se encarga de la regenera-ción los cosustratos de las enzimasantioxidantes y de algunos antioxi-dantes, lo que permite mantener la ca-pacidad de acción de las enzimas y elpoder reductor antioxidante de la célu-la. La otra línea de defensa son losantioxidantes endógenos y losexógenos, los cuales ofrecen electro-nes con gran afinidad para losoxidantes y que estos reaccionen conel antioxidante en lugar de que reac-cionen y oxiden a las macromoléculas.Finalmente, cuando los anteriores sis-temas no fueron suficientes y hay dañoa macromoléculas se inicia un com-plejo sistema de reparación, que pue-de limitar y eventualmente repararparcialmente el daño o enviar lamacromolécula a destrucción y de sermuy abundante el daño, someter lacélula a apoptosis; tratando de evitarla carcinogénesis y un mayor daño alórgano o al organismo (12, 13). To-dos estos mecanismos y respuestascondicionan el estrés oxidativo indu-cido por el insulto oxidativo y la cali-dad y cantidad de ambos determina eldaño oxidativo resultante (Fig. 1).

Sistema amortiguador antioxidanteTodos los sistemas antioxidantes seencuentran enlazados en un sistemaamortiguador celular, donde se suman


y colaboran entre sí, para hacer frentea cualquier agresión oxidativa en lacélula y el organismo. Un esquema dela interacción de estos sistemas sepresenta en la figura 2. Los sistemasantioxidantes integrados en un sistemaamortiguador garantizan hacer frente acualquier agresor oxidativo y no ago-tar un solo sistema antioxidante, sinocompartir y combinar los efectos; así,los cambios de un antioxidante se com-pensa con los de otros. Dado que losantioxidantes actúan básicamente redu-ciendo las especies reactivas y a losoxidantes en general, todos los siste-mas antioxidantes desembocan en la

oxidación de GSH y NADPH, este úl-timo esencial para reducir nuevamen-te al glutatión oxidado, por lo que lossistemas que reducen al NADP+ (re-generan al NADPH) resultan de vitalimportancia para mantener el flujo deelectrones e hidrógenos en todo el sis-tema amortiguador y de esta formaestar preparado para mantener el pro-ceso antioxidante preparado para elsiguiente insulto oxidativo.

En esta figura se puede observarque en el centro del sistema amorti-guador antioxidante se encuentra la re-ducción del NADP+ a partir de lasenzimas glucosa-6-P deshidrogenasa,

la gluconato-6-P deshidrogenasa y lasenzimas malato e isocitrato deshidro-genasas citosólicas dependientes deNADP+.

La vitamina E se integra al siste-ma amortiguador al regenerarse conelectrones del ascorbato y de GSH yNADPH por medio de las enzimasGST o de la DAR.

Otros agresores oxidativos puedendesembocar en radicales O

2o OH,

los primeros serán convertidos enH

2O

2por la SOD y los segundos en

agua por la GPx empleando GSH quese oxida a GSSG y que será nueva-mente reducido con la glutatiónreductasa gracias a los electrones delNADPH. Por su parte el H

2O

2se trans-

formará en H2O gracias a la acción de

la CAT o de una peroxidasa.El estado redox de las proteínas,

es decir su estado de oxido reducción,es un indicador del estado redox de lacélula y se emplea como un sistemade transducción, señalización y efectorde respuestas intracelulares; este es-tado redox de las proteínas es modu-lado directamente con glutatión redu-cido e indirectamente con NADPH(13).

El estrés oxidativoEn las células y en los organismos encondiciones normales se mantiene unbalance entre la producción de radica-les libres y especies reactivas con lossistemas antioxidantes; de manera talque la toxicidad por oxidación es limi-tada, aún este limitado daño es parcial-mente responsable del envejecimientonatural de las células y los organismos.

Sin embargo, se considera que laagresión oxidativa alcanza niveles pa-tológicos cuando se rompe el balanceentre ella y la eficiencia de los siste-mas amortiguadores antioxidantes; locual se puede producir por un déficitde antioxidantes o por un incrementoen la producción de las especiesreactivas. De igual manera cuando sereduce la agresión oxidativa, se redu-

Figura 1. Sistemas antioxidantes en el estrés oxidativo. El esquema muestra los complejos detransporte o acumulación de oxidantes, la interacción con moléculas antioxidantes y los 3tipos de enzimas antioxidantes. Las tipo 1 reducen parcialmente a los agentes oxidantes, gene-rando oxidantes menos potentes (por ejemplo: superóxido dismutasa). Las tipo 2 reducen a losoxidantes a compuestos no oxidantes (por ejemplo: catalasa). Las tipo 3 son las enzimas en-cargadas de reducir nuevamente (regenerar) a los antioxidantes que fueron oxidados parareducir a los oxidantes (por ejemplo: glutatión reductasa). A pesar de las defensas lasmacromoléculas pueden verse afectadas por la oxidación, esto produce daño oxidativo y re-quiere de ser reparado por las enzimas correspondientes (por ejemplo: polimerasas). Si lareparación falla o el daño es muy extenso se puede generar apoptosis.

AGENTES OXIDANTESESPECIES REACTIVASRADICALES LIBRES

RADICALES,ESPECIES Y OXIDANTESMENOS POTENTES

ENZÍMASANTIOXIDANTES (1)


COMPUESTOSNO-OXIDANTES

MOLÉCULAANTIOXIDANTES

ANTIOXIDANTEOXIDADO


MOLÉCULABLANCO

MOLÉCULAOXIDADADAÑADA

REPARACIÓN DE LA MOLÉCULAO DE LA FUNCIÓN

ENZÍMASREPARADORAS

DAÑOOXIDATIVO

ESTRESOXIDATIVO

APOPTOSIS

COMPLEJOS CONPROTEÍNAS DETRANSPORTE OACUMULACIÓN


ce la eficiencia total del sistema amor-tiguador antioxidante, evitando asígastos energéticos excesivos y unacondición reductora muy elevada enla célula que comprometa las accio-nes oxidantes de importancia para elfuncionamiento celular.

La respuesta de la célula o el orga-nismo a la agresión oxidativa implicano sólo cambios cinéticos ymoleculares de enzimas, cosustratos,cofactores y moléculas antioxidantes,sino también el encendido de genes ylos cambios de la expresión de proteí-nas, todo este fenómeno se conocecomo estrés oxidativo.

El estrés oxidativo al que se some-te una célula o el organismo puede sereficiente y limitar el daño o serineficiente y no poder evitar el incre-mento del daño, lo cual puede depen-der de la intensidad del insulto o de lafalta de elementos de respuesta en lossistemas antioxidantes (1).

La capacidad antioxidante totalEl sistema amortiguador antioxidantepuede ser evaluado indirectamentecomo una capacidad antioxidante to-tal. Este parámetro puede ofrecer unaidea de cómo se encuentra el conjun-to de la respuesta antioxidante ante

cada agresor oxidativo en cada siste-ma.

La evaluación depende del fluido,tejido o célula que se pretenda estu-diar, ya que cada uno de los ambien-tes tiene diferentes sistemasantioxidantes y una conjunción o in-tegración diferente.Así mismo, el tipode sistema antioxidante predominan-te es heterogéneo y se debe de consi-derar para saber efectivamente que seestá evaluando.

Las técnicas desarrolladas paramedir la capacidad antioxidante totalde las muestras biológicas valoran lahabilidad de los compuestosantioxidantes (donantes de un hidró-geno o un electrón) presentes en elfluido o célula, para reducir las espe-cies oxidantes introducidas (iniciador)en el sistema de ensayo, por lo que son,en general, clasificados como méto-dos de inhibición directos o indirec-tos del poder oxidante de una molé-cula estándar determinada que es eliniciador.

En el plasma, la capacidadplasmática antioxidante total depen-de preferentemente de la capacidad ycantidad de albúmina y de ácido úrico.Cuando se realiza en sangre total, lacapacidad sanguínea antioxidante to-tal, evalúa adicionalmente enzimasantioxidantes, glutatión y NADPH.La capacidad antioxidante total deleritrocito evalúa los sistemaseritrocitarios y no los plasmáticos.

En las células se evalúa predomi-nantemente los mecanismos anti-oxidantes enzimáticos, glutatión,NADPH y moléculas antioxidantesendógenas y exógenas; pero depen-diendo de la célula y los orgánulospredominantes se podrá tener una par-ticipación mayoritaria de cierta acti-vidad enzimática o de antioxidantesintracelulares.

En orina, la capacidad urinariaantioxidante total se evalúa midiendola distribución y excreción de antioxi-dantes hidrosolubles endógenos y

RL

.

RH

GSH GSSG

O2.

NADPH+H+NADP+

GSHGSSG

H2O

O2

SODCAT

GR

GR

-Tocoferol

Tocoferil-quinona

Ascorbato

Dehidro-ascorbato

DAR

TQR

G6PD / Gluc6PD

O2

Pr-ox Pr-red

TR

GST

MDP / IDPc

.RL

H2O2

Oxidantes

endógenos

o exógenos

RadiacionesMetalesMetabolismo

GPxRH

Figura 2. Sistema amortiguador global de antioxidantes. Radicales libres (RL.), radical redu-cido (RH), glutatión reducido (GSH), glutatión oxidado (GSSG), proteínas oxidadas (Pr-Ox),proteínas reducidas (Pr-red), radical superóxido O2., protón (H+), fosfato de nicotinamida-adenina dinucleotido reducido (NADPH), fosfato de nicotinamida-adenina dinucleotido oxi-dado (NADP+). Las enzimas: glutatión peroxidasa (GPx), tocoferilquinona reductasa (TQR),deshidroascorbato reductasa (DAR), tiolreductasa (TR), glutatión transferasa (GST), catalasa(CAT), glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD); gluconato 6 fosfato deshidrogenasa(Gluc6PD), glutatión reductasa (GR), superóxido dismutasa (SOD), isocitrato deshidrogenasacitosólica dependiente de NADP+ (IDPc) y malato deshidrogenasa dependiente de NADP+(MDP).


exógenos y pueden dar un reflejo delconsumo o exceso de tales antioxi-dantes.

Es posible medir la capacidadantioxidante total en cualquier célulao fluido (líquido cefalorraquídeo, ar-ticular, saliva, etc.) y cada vez hay másdatos comparativos para entender sussignificados y los elementos que re-flejan estos resultados.

Con las consideraciones descritasse puede indicar que la evaluación dela capacidad antioxidante total es unparámetro que puede ser útil desde elpunto de vista diagnóstico. Sin embar-go, otras consideraciones deben derealizarse para poder aclarar su posi-ble valor en este sentido.

Evaluación de los procesos de oxi-dación y de los sistemas antioxi-dantesEl daño oxidativo. La oxidación deácidos nucleicos se puede evaluar conensayos cometa (electroforesisunicelular alcalina) para ver el daño aADN, el daño a las cadenas y la rup-tura con técnicas de dicroismo circu-lar y electroforesis. El daño oxidativoa las proteínas se puede medir con lapresencia de aductos de agentesoxidantes por métodos de HPLC einmunohistoquímica; la carbonilaciónoxidativa de residuos de proteínas yla generación de enlaces sulfhidriloanómalos, además de la ruptura delenlace peptídico por electroforesis,calorimetría, dicroismo circular yespectrofotometría. La oxidación delípidos puede determinarse midiendolas especies reactivas al ácidotiobarbitúrico y dienos conjugados pormétodos espectofotométricos yHPLC. El daño a carbohidratos sepuede estudiar con la determinacióncon inmunohistoquímica o con reac-ciones específicas de oxidación degrupos particulares.

La evaluación de la oxidación sebasa en el daño a macromoléculas encondiciones estacionarias, estables y

estáticas, por lo que indica un estadoen una ventana de tiempo particular yno da una imagen de la respuesta ce-lular, el estrés oxidativo o una condi-ción dinámica del proceso de daño odefensa de la célula o el organismo.

Los antioxidantes. Los sistemasantioxidantes se pueden valorar inde-pendientemente a través de medir laactividad, la expresión y la concentra-ción de las enzimas antioxidantes,también se pueden medir las concen-traciones de antioxidantes endógenosy por supuesto de cosustratosantioxidantes. Es posible evaluar lacapacidad de los sistemas de reparacióny eventualmente se pueden medir lasconcentraciones de antioxidantesexógenos. Las evaluaciones pueden serdirectas por diferentes métodos porejemplo, la concentración de una pro-teína de transporte, la enzimaantioxidante o de reparación, la activi-dad de una enzima antioxidante, la con-centración neta de un antioxidante o deun cosustrato antioxidante, necesariopara la actividad de enzimasantioxidantes.

Las evaluaciones antioxidantes fre-cuentemente son indirectas y por inhi-bición, donde un agente oxidante lla-mado inductor generalmente un radi-cal libre, oxida a una molécula moni-tor (sonda) que sufre un cambio de co-lor, emite luz (quimioluminiscencia),fluorescencia o electricidad o se pue-de detectar por sus productos(inmunoquímica o espectro de masas);la capacidad antioxidante se midecuando al colocar la muestra a eva-luar, la oxidación de la molécula son-da se oxida y con ello el parámetromodificado. Una vez comparada laintensidad de la inhibición de la mo-dificación en las mismas condicionescon un antioxidante de potencia co-nocida por ejemplo, trolox, se puedenobtener los equivalentes de la capaci-dad antioxidante. Con discretas va-riantes todas las medicionesantioxidantes se basan en un princi-

pio similar al descrito y mostrado enla figura 3.

La actividad de la SOD se puedeestudiar generando el radical O

2por

el sistema xantina-xantina oxidasa enpresencia de oxígeno, el radical indu-ce la oxidación del azul denitrotetrazolio y da origen a un com-puesto colorido que se detecta a unalongitud de onda de 560 nm. La acti-vidad de SOD presente en la muestrareduce al radical O

2obteniéndose con

ello una reacción colorida, por lo quela actividad de SOD es proporcionala la menor cantidad de color en uni-dad de tiempo.

Para evaluar la actividad de la CATse sigue la reacción de descomposi-ción del H

2O

2, por la pérdida de la ab-

sorción a 240 nm o se mide la libera-ción de O

2utilizando un electrodo es-

pecífico.La acción de la GPx puede ser va-

lorada indirectamente por la reacciónacoplada con la GR. El GSSG produ-cido por la reacción con loshidroperóxidos catalizada por la GPxes reciclado a su estado reducido porla GR usando como coenzima elNADPH. La oxidación de NADPH aNADP+ se acompaña de la disminu-ción de su absorbancia a 340 nm, latasa de disminución de la absorbanciaa 340 nm es directamente proporcio-nal a la actividad GPx de la muestra.La actividad de la enzima GST puedeser determinada utilizando comosustratos al 1-cloro-2,4-dinitrobenceno(CDNB) y glutatión reducido(GSH), en donde la GST cataliza laconjugación del grupo tiol delglutatión al CDNB. La absorbanciadel producto GS-DNB a 340 nm, esdirectamente proporcional a la acti-vidad de la GST.

La GR se puede evaluar espectro-fotométricamente por la pérdida deabsorbancia a 340 nm generada porla oxidación de NADPH o por el in-cremento en la absorbancia a 412 nmgenerado por la reducción del ácido


5,5´-ditiobis 2-nitrobenzoico (DTNB).La actividad de la enzima TQR

(tocoferilquinonarreductasa) y la DARse pueden evaluar determinando latransformación de tocoferilquinona atocoferol o de deshidroascorbato aascorbato, respectivamente, con res-pecto al tiempo y cuantificando porHPLC la concentración de tocoferolo de ascorbato, empleando un detec-tor de absorción ultravioleta-visible,a 295 nm o 254 nm, respectivamente.

La actividad de la glucosa 6-fosfatodeshidrogenasa se puede evaluar ini-ciando la reacción con glucosa-6-fosfato y detectando la reducción delNADP+ a 340 nm.

La actividad de la TR, puede de-terminarse por la formación de pro-teínas reducidas con respecto al tiem-po determinando los grupos tiol de-tectando su absorbancia a 415 nm alhacerlos reaccionar con el reactivoDTNB que interacciona con el grupotiol para dar ácido tionitrobenzoico enuna reacción equimolar para cada re-siduo de cisteína.

Las vitaminas C y E pueden cuan-tificarse por HPLC empleando un de-tector de absorción ultravioleta-visi-ble, permitiendo un análisis rápido yespecífico de los picos a una longitudde onda de 254 y 295 nm, respectiva-mente.

En el caso del glutatión en sus dosformas oxidado y reducido se puedenmedir por HPLC; también se puedeestudiar con el cambio de color desa-rrollado por la reducción del DTNB a412 nm reducido por GSH; el empleode la enzima GR, transforma el GSSGen GSH por lo que se obtiene elglutatión total, la diferencia permiteobtener el GSSG y con un sencillocalculo la relación GSH/GSSG.

El NADPH se puede medir apro-vechando la reducción del coloranteazul de tetrazolio (MTT) inducidopor el NADPH y en presencia demetasulfato de fenazina (PMS), ladisminución en la intensidad del co-

lor se mide a 565 nm y es proporcio-nal a la concentración de NADPH dela muestra; mientras que el NADP+ dela muestra se transforma a NADPHempleando a la glucosa-6-P deshidro-genasa.

El ensayo del cometa y el ensayode inhibición de la poliADP-ribosapolimerasa (PARP) son las técnicasempleadas para la evaluación de lareparación del ADN, los metabolitos8-oxoguanosina (8-oxodG) y glicoltimina (GT) pueden ser utilizadoscomo marcadores de ataque al ADN ylas pruebas de inhibición, indican losmecanismos de defensa y su eficien-cia.

La reparación de las basesescindidas es ejecutada por un siste-ma denominado (BER, por sus siglasen inglés) y las vías de reparación dela escisión de nucleótidos (NER, porsus siglas en inglés). Para el análisisde los sistemas de reparación BER yNER se puede emplear un ADN cir-cular con 8-oxoG como sustrato encélulas de mamíferos, donde al expo-ner al sistema a estudiar se determinala cantidad de bases reparadas.

También se pueden estudiar la can-tidad de aductos o la inhibición de pro-ducción de aductos en pruebas in vivoo in vitro. Para determinar la repara-ción de proteínas se pueden determi-nar entrecruzamiento y biotinilizaciónen pruebas de inhibición. Otras prue-bas que pueden emplearse sonespectrometría de masas, calorimetría,dicroismo circular, resonancia magné-tica nuclear, entre otras pruebas aco-pladas con ensayos de inhibición, paradeterminar indirectamente los siste-mas de reparación.

Todas estas determinaciones espe-cificas son utilizadas comobiomarcadores aislados y de maneraestática, interpretando el estadooxidativo como el incremento de lasbiomoléculas oxidadas o la disminu-ción de los componentes antioxidantesintracelulares o extracelulares, sin to-

mar en cuenta que el estado oxidativointegra el efecto de la exposición aoxidantes acoplado con los mecanis-mos protectores antioxidantes de unamanera dinámica y no como una cons-tante estática independiente.

Evaluaciones globalesDentro del dinamismo del balanceoxidativo, se pueden observar siste-mas que al analizarlos presenten ni-veles elevados de oxidación,lipoperoxidación y ADN, asociadoscon una respuesta antioxidante apa-rentemente eficiente, indicando que elinsulto es superior a la respuesta; Porotro lado, se pueden tener sistemas queal analizarlos se presenten con altonivel de daño y deficiente respuestaantioxidante, indicando que aun conun insulto menor se puede tener mu-cho daño al no tener una respuesta efi-ciente; por lo que la evaluación únicae independiente del insulto pro-oxidante o del fenómeno antioxidante,puede propiciar errores de interpreta-ción y limitaciones para su aplicaciónclínica.

Con respecto a los antioxidantesextracelulares y endógenos, los prin-cipales antioxidantes del plasma hu-mano son la albúmina y el ácido úrico,los cuales conforman más del 50% dela actividad antioxidante total.

En términos generales se puede se-ñalar que la mayoría de los estudiossobre el estado oxidativo miden par-cialmente los marcadores biológicosinvolucrados en el proceso y estable-cen aseveraciones generalizadas res-pecto la etiología, la fisiopatología yel pronóstico de muchos de los pade-cimientos crónico-degenerativos, locual genera confusión, resultados in-consistentes y contradictorios con res-pecto a la evaluación de la agresiónoxidativa y la respuesta antioxidantedel sistema. Por tal motivo, es indis-pensable establecer propuestas queincluyan todos los parámetros existen-tes para medir un mecanismo


bioquímico tan complejo como es elestado oxidativo y así evitar contra-dicciones y confusión.

Técnicas para determinar la capa-cidad antioxidante totalLos métodos de determinación de laactividad antioxidante total se basanen comprobar cómo un agenteoxidante induce daño oxidativo a unsustrato oxidable, daño que es inhibi-do o reducido en presencia de unantioxidante. Esta inhibición es pro-porcional a la actividad antioxidantedel compuesto o de la muestra. Porotra parte, hay ensayos que se basanen la cuantificación de los productosformados tras el proceso oxidativo.Los distintos métodos difieren en elagente oxidante, en el sustrato emplea-do, en el tiempo de evaluación, en latécnica instrumental utilizada, la sen-sibilidad y en las interacciones de lamuestra con el medio de reacción (Ta-bla I y Fig. 3). La mayoría de los mé-todos de medida de la actividadantioxidante no emplean especies ra-dicales de significado biológico, sinoradicales que son oxidantes iniciado-res ajenos al organismo; por ejemplo,el 2',2'-azobis-2-methylpropiona-mida (AAPH.) o el 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH·).

Algunos ensayos usan sistemascomplejos para poder generar radica-les libres y medir la capacidadantioxidante (Fig. 3), tal es el caso delensayo llamado habilidad del plasmapara reducir las sales férricas (FRAP,por sus siglas en ingles) donde el Fe2+

y el H2O

2en la reacción redox produ-

ce el radical OH. El empleo de losradicales peroxilo o hidroxilo en losensayos les añade un mayor signifi-cado biológico, ya que estas especiesreactivas son las más importantes anivel fisiológico tales pruebas son porejemplo las llamadas capacidad totalde retiro de oxirradicales, capacidadde absorción de radicales de oxígenoy potencial total antioxidante de

atrapamiento de radicales (TOSC,ORAC y TRAP, por sus siglas eninglés, respectivamente) (Tabla I).Sin embargo, estas pruebas suelenser más complicadas y de difícilestandarización.

La selección de la técnica a usardebe de tener en cuenta que los ini-ciadores pueden ser oxidantes quecapturan electrones o hidrógenos, locual esta valorando al antioxidante queexiste en la muestra y con ello puedeafectar y ser más o menos eficiente;por ejemplo, si es un prooxidante quegenera al radical superóxido y el

antioxidante es efectivo para el radi-cal hidroxilo, la prueba mostrará comosi no existiera o fuera muy pobre laactividad antioxidante, lo cual es muyfrecuente que ocurra cuando se pruebacapacidad antioxidante de sustanciaspuras o de muestras poco complejas ycon pocos grupos antioxidantes.Este problema es menor cuando sequiere conocer la capacidadantioxidante de muestras complejas,células o tejidos, ya que en este casoel sistema amortiguador de la mues-tra compensa e integra cualquieroxidante iniciador de la prueba y se

Figura 3. Esquema que muestra el mecanismo general para la evaluación de los sistemasantioxidantes. Un agente iniciador productor de oxidantes inicia el proceso, el oxidante produ-cido oxida a la sonda. La sonda oxidada (negritas) tiene cambios susceptibles de cuantificarsepor alguna propiedad que confiere la oxidación (paréntesis rectangular). En la parte inferiordel esquema se muestra la competencia que se establece entre el antioxidante al que se enfrentael oxidante en el proceso de evaluación y que compite con la sonda por el oxidante que generóel iniciador, lo que lleva a que la oxidación de la sonda sea menor (negritas y flecha) y con elloun menor cambio cuantificable (paréntesis rectangular). La menor oxidación de la sonda de-penderá de la concentración y de la capacidad antioxidante del sistema correspondiente (comose indica con las flechas punteadas).

Oxidante

Sonda(e- ó H)

Oxidante-(e- ó H)reducido

SondaOxidada

Sistema Iniciadorproductor de

oxidantes

LuzColor

FluorescenciaAbsorbancia

ConductividadVoltajeMasas

Inmunoreactividad

Oxidante

Sonda(e- ó H)

Oxidante-(e- ó H)reducido

SondaOxidada

Sistema Iniciadorproductor de

oxidantes

Sistema antioxidante(e- ó H)

Sistema antioxidanteoxidado


integran los diferentes antioxidantespara compensan las especies iniciado-ras y las que se forman por efectos delas oxido reducciones de losantioxidantes involucrados.

Los monitores de la oxidación(sondas) son las moléculas oxidadasque reportan la intensidad del dañoque produce el iniciador (oxidante);al inicio se empleó el daño oxidativoavanzado a una molécula (ácidosgrasos, carotenos, proteínas, ADN),las pruebas eran poco sensibles, muyinespecíficas y sin poder tener evalua-ciones dinámicas. Posteriormente, sehan desarrollado diversos métodosque usan sondas desarrolladasespecíficamente para estas pruebas(Tabla I), las cuales permiten evaluarpasos iniciales de oxidación en tiem-pos muy cortos, en ventanas de tiem-po inicial, con mayor sensibilidad yespecificidad; el 2,2´-azinobis-(ácido-3 etilbenzotiazolino-6-sulfononico)diamonio (ABTS+.) y el 2´,2´,7´-diclorofluoresceína diacetato (DCFH-DA) son moléculas sonda mas fre-cuentemente empleadas (Tabla I).

Para evitar las interferencias se em-plea una alta relación molar entre lasonda y el iniciador a favor de la son-

da y de ambos con respecto a la con-centración esperada de antioxidante enla muestra, lo que permite manejar lasconcentraciones de la muestra paradiseñar curvas de inhibición con unmínimo de interferencia, en tiemposmuy cortos y con alta intensidad derespuesta.

En caso de muestras pequeñas ocon bajas concentraciones deantioxidantes, las técnicas puedenadaptarse para hacer evaluaciones enfunción de tiempo e integrar las áreasbajo la curva lo que permite aumentarla sensibilidad, aún cuando se debe detener en cuenta el aumento de interfe-rencia y la posibilidad de oxidaciónespontánea de las propias sondas,afectando la evaluación global y ge-nerando falsos negativos.

La mayoría de los métodos paramedir la capacidad antioxidante estándiseñados para evaluar muestrashidrosolubles; sin embargo, es posi-ble emplearlos con detergentes, sol-ventes e incluso con fraccionesparticuladas, una vez que se hacen lasmatrices, los controles y los blancoscorrespondientes y asegurarse que nohay precipitación de la muestra en lostiempos de evaluación (13, 14, 15).

El valor diagnósticoLos procesos celulares y las enferme-dades asociadas directa o indirecta-mente con daño oxidativo y con estrésoxidativo se han incrementado verti-ginosamente con cascadas de informa-ción. Sin embargo, para que se califi-que la participación de procesosoxidativos en una enfermedad es ne-cesario que se cumplan algunos crite-rios tales como: Daños compatiblescon oxidación; identificación delagente oxidante en el sitio de lesión;reproducción del daño con otro agen-te oxidante; que el daño se retire alretirar el agente oxidante y que la en-fermedad responda al tratamientoantioxidante.

La mayor parte de las veces se aso-cia la enfermedad con la oxidación solopor un criterio, sin importar si se cum-plen o no con los otros criterios. Loanterior genera solo una pequeña pro-porción de enfermedades que se puedetener la certeza de estar asociadas conoxidación, aunque la investigación clí-nica cada vez con más herramientasdiagnosticas incrementa cada vez máslas posibilidades de estudiar esta aso-ciación y con ello la cantidad de enfer-medades que tienen a la oxidación

Prueba DCFH-DA Crocina DPPH ABTS FRAP ORAC Luminol TRAP VC TOSC

Técnica Espectro-fotometría

Espectro-fotometría




Fluorometría Quimioluminiscencia

Consumo deoxigeno

Voltametríaciclica

Cromatografíade gas

Iniciador(oxidante)

APPH ABAP DPPH Hidroxilo Hidroxilo APPH APPH APPH Corrienteelectrones

ABAP

Monitor(sonda)

DCFH-DA Crocina DPPH ABTS TPTZ-Fe Ficoeritrina Luminol Oxigeno Voltaje a-ceto-mbutírico

Condición decuantificación

504 nm 433 nm 515 nm 414 nm 595 nm Exc 504 nmEm 565 nm

490 nm Unidadesarbitrarias

mV Integración

Forma deexpresión deresultados

Equivalentesde trolox


I-50 Equivalentes de trolox

uM Fe/l Equivalentesde trolox



Potencialredox

Equivalentestrolox

TABLA 1Características generales de algunas pruebas para la evaluación de la capacidad antioxidante total

2´,2´,7´-diclorofluoresceína diacetato (DCFH-DA), 2,2-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH·), 2,2´-azinobis-(ácido -3 etilbenzotiazolino-6-sulfónico)(ABTS), 2',2'-azobis-2-metilpropionamida (APPH.), 2,4,6-tri(2-piridil)-s-triazina (TPTZ), 2,2'-azobis(2-amidinopropano) (ABAP), potenciaantioxidante reductora férrica (FRAP), capacidad de absorción de radicales libres de oxigeno (ORAC), potencial total de atrapamiento deradicales peróxido (TRAP), capacidad total de atrapamiento de oxi-radicales (TOSC), voltametría cíclica (VC).


como etiología, patogénia o compli-cación de las mismas.

Muchos esfuerzos se han realiza-do para que las enfermedades asocia-das con las oxidaciones puedan serdiagnosticadas y tratadas conantioxidantes, nuevamente se ha reba-sado el diagnóstico y la evaluacióncorrecta de resultados con una seriede pruebas parciales que muestran re-sultados favorables con el tratamien-to antioxidante, pero que no permitenestablecer bases sólidas para la ade-cuada evaluación de la participaciónoxidante y antioxidante en el curso delas enfermedades.

Enfermedades como la diabetes, laartritis, los infartos, las infecciones, lasintoxicaciones, el empleo de algunosfármacos, entre muchas otras, cursancon fases oxidativas que son suscep-tibles de ser tratadas con antioxidantesy mejorar la evolución y evitar algu-nas complicaciones (16).

Para poder realizar el diagnósticoy la intervención correcta es necesa-rio aplicar pruebas más rápidas y es-pecíficas e interpretarlas correctamen-te. En tal sentido, la evaluación de laoxidación de los antioxidantes y la ca-pacidad antioxidante adquieren un pa-pel sobresaliente, adicional al emplea-do en el estudio básico y el estudioclínico de las enfermedades nuevas (2,4, 12).

Dada la facilidad y rapidez de laspruebas de capacitad antioxidante, au-

nado a que integran de manera globalla evaluación de los sistemas amorti-guadores antioxidantes y su estatustemporal, las hace muy adecuadascomo guía diagnóstica.

Ante una evidencia clínica o de la-boratorio de daño, un incremento dela capacidad antioxidante total puedeindicar un estrés oxidativo y una res-puesta antioxidante del organismo, loque implica un sobregasto deantioxidantes y la necesidad de unaintervención terapéutica. Una reduc-ción de la capacidad antioxidante to-tal ante evidencia de daño puede indi-car una falta de respuesta, disminuciónde antioxidantes o un insulto oxidativoque supera la capacidad antioxidantey con ello la indicación de una inter-vención terapéutica antioxidante.

La capacidad antioxidante totaltambién puede ser empleada para va-lorar, individualizar y dar seguimien-to a la efectividad de un tratamientoantioxidante y no sobremedicar o dartratamientos insuficientes al paciente.

El gran reto de estas pruebas es es-tandarizar los valores normales parapoblaciones específicas ya que al mo-mento los resultados solo pueden sercomparativos y relativos y aunquemuy útiles, aún no pueden ofrecer va-lores normales poblacionales. Sinembargo, la evaluación masiva, su in-troducción cada vez más frecuente enpruebas diagnósticas, los métodos co-merciales que facilitan la aplicación a

nivel de campo y de consultorio re-sultarán en muy corto plazo en valo-res límite más confiables y en inter-pretaciones más concretas y adecua-das.

ConclusionesEl conocimiento cada vez más profun-do de los procesos oxidativos y lasdefensas antioxidantes, permite pocoa poco y de mejor manera su integra-ción a la etiología o fisiopatología ycon ello a elementos diagnósticos enla clínica de múltiples enfermedadesasociadas a la oxidación. El desarro-llo del conocimiento de los sistemasamortiguadores antioxidantes, su for-ma de funcionar y la posibilidad téc-nica de medirlos eficientemente, abreuna carretera de conocimientos quepermiten entender la respuestaantioxidante en la génesis, proteccióny forma de evolución de las enferme-dades. En tal contexto, la capacidadantioxidante total se ofrece como unagran alternativa para estudiar sustan-cias puras, fluidos células, tejidos, nosólo para entender la biología de losfenómenos, sino incluso para tener unlugar en las pruebas diagnósticas; sudesarrollo técnico y su interpretacióndará una plataforma para entendermejor la respuesta oxidativa de losorganismos que han aprendido a de-fenderse de la oxidación en una atmós-fera oxidante y con un metabolismooxidativo.

REFERENCIAS

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102 REB 28(3): 102-104, 2009

CRUCIBIOQ

ENZIMAS: OXIDORREDUCTASAS

Yolanda Saldaña BalmoriCorreo E: [email protected]

4 En la vía cíclica que recibe el nombre de este ácido,se llevan a cabo cuatro deshidrogenaciones, tres deellas acopladas al NAD+ y una al FAD.

HORIZONTALES6 Las _______ son enzimas que requieren NAD+,

NADP+, FMN o FAD como aceptores de hidrógenoso electrones.

10 Es el proceso en el que, a medida que un metabolitose oxida, el otro se reduce y las coenzimas adecua-das pueden aceptar o ceder electrones.

103REB 28(3): 102-104, 2009

VERTICALES

34 Molécula ionizable de muy pobre disociación; haceunos tres millones de años las bacterias fotosintéticasprimitivas, precursoras de las cianobacterias actua-les, tomaron los electrones de esta molécula.

35 El producto que se obtiene después de la participa-ción de esta deshidrogenasa, es uno de los sustratosque intervienen en la reacción de condensación queocasiona la formación de citrato en el ciclo de Krebs.

36 La vía llamada con este nombre produce principal-mente NADPH, un agente reductor necesario paravarios procesos anabólicos y ribosa-5-fosfato, queparticipa en la síntesis de nucleótidos y ácidosnucleicos.

1 Enzima que se encuentra en los fagocitos; cuandouna bacteria ataca a una célula fagocítica la NADPHoxidasa convierte al oxígeno en radical superóxidoy a partir de él se forma peróxido de hidrógeno, queal reaccionar con los co-sustratos adecuados y enpresencia de esta enzima dan lugar a diversas molé-culas bactericidas.

2 El acetaldehído que se obtiene por la _________ delpiruvato durante la fermentación, gracias a la parti-cipación de la deshidrogenasa específica y en pre-sencia de NADH, permite la síntesis de etanol.

3 Esta deshidrogenasa forma un producto reducido enanaerobiosis el que se exporta desde la célula mus-cular hacia el hígado para la síntesis de glucosa.

5 Vitamina participante en los grupos prostéticos quetransportan electrones FMN y FAD.

7 Son las enzimas que catalizan la incorporación deátomos de oxígeno al sustrato para dar lugar a unnuevo grupo hidroxilo o carboxilo.

8 Proceso que se lleva a cabo en las levaduras y en algu-nasespecies bacterianas: ladescarboxilacióndepiruvatoda lugar al acetaldehído, el que en presencia de NADH+ H+ y la enzima específica da lugar al etanol.

9 De estructura isoprenoide, transporta electrones enlos cloroplastos.

11 Proteínas con grupo hemo, son transportadores elec-trónicos que participan en la respiración, en la foto-síntesis y en otras reacciones de oxido-reducción.

12 La reacción en la que participa esta deshidrogenasay que se lleva a cabo en la vía de los ácidos tricarbo-xilicos, es una descarboxilación oxidativa en dondela coenzima es NAD+ , el cofactor es Mn2+ y el pro-ducto final es -cetoglutarato.

14 Catalizadores proteicos que disminuyen la energíade activación, por su acción se pueden transformarde hasta 106 moléculas de sustrato en producto porminuto.

15 Es la parte del metabolismo mediante la cual las mo-léculas complejos como carbohidratos, lípidos y pro-teínas se degradan, generalmente con la participa-ción de coenzimas oxidadas que se reducen y éstasvan a contribuir para que se den las condiciones pro-picias para que se sintetice el ATP.

16 El par de hidrógenos que se desprenden de esta víacuando es aeróbica, reducen al NAD+ y posterior-mente a través de la cadena transportadora de elec-trones generan el ambiente propicio para que se sin-tetice ATP.

17 Este tipo de enzimas emplean a la proteína citocromoP-450; catalizan la incorporación de sólo un átomo deoxígeno al sustrato; entre otras, están las que ayudana la detoxificación los barbitúricos y otros xenobióticosya que al hidroxilarse, facilitan su excreción.

20 Derivadas de la flavina, actúan como grupo prostéticode algunas deshidrogenasas ya que están fuertemen-te unidas a la enzima.

21 Deshidrogenasa que en presencia de NAD+ tiene comofunción degradar al producto tóxico obtenido por laparticipación de la deshidrogenasa alcohólica.

23 Esta deshidrogenasa es la primera enzima que parti-cipa en la degradación del etanol.

25 La _______ peroxidasa es la enzima que detoxificaa la mitocondria del agua oxigenada que se forma enla cadena de transporte de electrones, la reacción serealiza cuando el glutatión reducido se oxida y elperóxido de hidrógeno forma agua.

28 La ________ es el proceso en el que los ácidosgrasos se degradan generando residuos de dos áto-mos de carbono y equivalentes reductores que van aser responsables de la formación de moléculas deATP.

30 Es la ganancia de hidrógenos o electrones que reci-be un compuesto; en muchas de las reacciones don-de ocurre este proceso intervienen las coenzimas deoxido-reducción.

31 Función que desempeña el NAD+ cuando en presen-cia de una deshidrogenasa recibe del sustrato unhidruro (un protón y dos electrones) y se transformaen NADH.

33 El complejo ________ deshidrogenasa es una estruc-tura multienzimática que contiene tres actividadesenzimáticas y cinco coenzimas, a saber pirofosfatode tiamina, ácido lipoico, coenzima A, FAD y NAD+

y su producto final es el acetato.

.

.

104 REB 28(3): 102-104, 2009

13 Vitamina que forma parte del NAD+ y del NADP+, supresencia previene o alivia la pelagra, enfermedadcaracterizada por diarrea, dermatitis y demencia.

18 Es el agente que cede electrones en una reacción deoxido-reducción.

19 Enzima que participa cuando el escarabajo bombar-dero es atacado; el animal expulsa a través de untubo una mezcla de una solución concentrada dedihidroxifenol en H

2O

2al 25% y esta enzima, la tem-

peratura de esta mezcla tiene 100º C.22 También es llamada coenzima Q, es un isoprenoide

que funciona como transportador lipofílico de elec-trones en las reacciones que inducen a la síntesis deATP en las mitocondrias.

24 Esta deshidrogenasa participa en el ciclo de los áci-dos tricarboxilicos, en eucariotes está fuertementeunida a la membrana interna mitocondrial y en

procariotes se une a la membrana plasmática; estáacoplada con el FAD que al oxidarse el sustrato dalugar a FADH

2.

26 Coenzima reducida que forma parte de la proteínamultifuncional en los eucariotes para la síntesis deácidos grasos.

27 Tipo de desaminación en la que el glutamatomitocondrial se transforma en -cetoglutarato; ladeshidrogenasa puede acoplarse tanto a NAD+ comoa NADP+.

29 Enzimas que catalizan las reacciones en las que eloxígeno molecular es el aceptor de electrones, unejemplo es la última enzima de la cadena de trans-porte de electrones mitocondrial.

32 Es el aceptor final de electrones y protones en losorganismos aerobios.

105REB 28(3): 105-106, 2009

CONVOCATORIA

REGISTRO DE CANDIDATOS PARA LOS CARGOS DE VICEPRESIDENTE Y

SECRETARIO-TESORERO ADJUNTO DE LA ASOCIACIÓN MEXICANA DE

PROFESORES DE BIOQUÍMICA, A. C., DURANTE EL AÑO 2010.

La Mesa Directiva de la Asociación Mexicana de Profesores de Bioquímica, A. C. convoca a sus Asociados a

postular candidatos para ocupar los cargos de Vicepresidente y Secretario-Tesorero Adjunto de la Asociación durante

el año 2010.

La elección de los miembros que desempeñarán estos cargos se llevará a cabo siguiendo los lineamientos con base

en el Artículo décimo sexto de los Estatutos de la Asociación Mexicana de Profesores de Bioquímica, A. C. y tomando

en cuenta los apartados II, III y IV del Transitorio C.

ARTÍCULO DÉCIMO SEXTO. Seis meses antes de la Reunión de Negocios que se realizará durante el Congre-

so de la Asociación en años pares, la Mesa Directiva enviará a la membresía un comunicado a través de un mensaje

enviado por correo electrónico, con un anuncio en el portal cibernético de la Asociación (página de Internet o equiva-

lente) y con un anuncio publicado en la Revista de Educación Bioquímica o en la publicación oficial que exista en su

momento, a presentar propuestas de candidatos de Asociados Numerarios para ocupar los puestos de Vicepresidente y

Secretario-Tesorero Adjunto. Las propuestas enviadas por los votantes se harán llegar por escrito a la Mesa Directiva

acompañadas de un escrito donde los candidatos expresen su consentimiento para ser postulados y anexar a su curriculum

vitae. La Mesa Directiva analizará la documentación referida, con el fin de certificar que se cubran los requisitos

estipulados en la convocatoria antes de dar a conocer la lista final de candidatos elegidos. La elección se realizará

durante la Reunión de Negocios en el Congreso de los años pares; en caso de haber Asociados que no puedan asistir a

dicha Reunión podrán enviar su voto por mensajería, correo postal, correo electrónico o fax, en cualquiera de los casos

el Asociado deberá incluir su nombre y firma.

TRANSITORIOS C. II. Dada la propuesta de modificación de los presentes Estatutos en relación con los miem-

bros de la Mesa Directiva; lo mencionado en el artículo décimo sexto, por esta ocasión se modificará y se enviará la

convocatoria a principios de 2009 para recibir propuestas para candidatos a los cargos de Vicepresidente y Secretario-

Tesorero Adjunto; la votación para esos cargos se realizará en la Reunión de Negocios que se lleve a cabo ese año,

durante el XVII Congreso de la Asociación y por esta ocasión la duración de estas personas en el cargo será sólo para

el año de 2009-2010.

TRANSITORIOS C. III. El Vicepresidente y el Secretario-Tesorero Adjunto que haya resultado electos en dicha

votación participarán en colaboración con la Mesa Directiva actual (Presidente, Vicepresidente y Secretario-Tesorero)

y a principios de 2010 se iniciará el proceso propuesto en el artículo décimo sexto con la elección de nuevos Vicepre-

sidente y Secretario-Tesorero Adjunto para el bienio 2010-2012.

TRANSITORIOS C. IV. En la Reunión de Negocios que se realice en 2010, la Mesa Directiva actual concluirá

sus funciones, el Vicepresidente y el Secretario-Tesorero Adjunto elegidos durante 2009 ocuparán los cargos de Presi-

dente y Secretario-Tesorero respectivamente.

106 REB 28(3): 105-106, 2009

Los Asociados numerarios deberán postular por escrito a sus candidatos y cada candidato postulado deberá entre-

gar la siguiente documentación:

- Consentimiento por escrito para ser postulado.

- Proyecto de trabajo para dos años en caso de ser electo.

- Curriculum vitae

Las cartas de postulación de los Asociados y la documentación de cada candidato deberán ser entregadas en la

oficina de la Asociación dentro de Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina, UNAM, a más tardar el

3 DENOVIEMBRE DEL 2009. Los documentos requeridos podrán ser entregados personalmente o enviados por

correo postal. El envío de la documentación por medio electrónicos (fax o correo E) sólo tendrá validez hasta recibir

los documentos originales.

Con base en el Artículo Decimo sexto y los Transitorios arriba mencionados de nuestros Estatutos, los próximos

Vicepresidente y Secretario-Tesorero Adjunto serán elegidos de la lista de candidatos generada por la Mesa Directiva,

la reunión está programada para Noviembre del 2009. Ningún candidato podrá ser registrado después del 3 de No-

viembre del 2009.

Entrega de documentos: Sra. Marivel Rojas García, Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, UNAM.

Apdo. postal 70-281. 04510, México, D. F. Teléfono 5623-2170, Fax 5616-2419. Correo E. [email protected]

M. en C. Leonor Fernández Rivera Río

Presidenta

Dra. Ana María López Colomé

Vice Presidenta

Dr. Edmundo Chávez Cosío

Secretario - Tesorero.

107REB 28(3): 107, 2009

SOLUCIÓN AL CRUCIBIOQ

ENZIMAS: OXIDORREDUCTASAS

Yolanda Saldaña BalmoriCorreo E: [email protected]

108 REB 28(3): 108, 2009

109REB 28(3): 109-110, 2009

CONVOCATORIA PARA PRESENTAR TRABAJOS

El XVII CONGRESO DE LA ASOCIACIÓN MEXICANA DE

PROFESORES DE BIOQUÍMICA A. C.

SE LLEVARÁ A CABO LOS DÍAS 5 Y 6 DE NOVIEMBRE DEL 2009 EN EL

AUDITORIO

"DR. FERNANDO OCARANZA"

DE LA FACULTAD DE MEDICINA DE LA UNAM, EN CIUDAD UNIVERSITARIA, CIUDAD DE MÉXICO.

Se convoca a los profesores de Bioquímica y de disciplinas afines a participar con sus trabajos.

CARACTERÍSTICAS DE LOS TRABAJOS:

Los trabajos estarán clasificados en dos categorías diferentes:

· Investigación educativa.

· Innovación en métodos de enseñanza.

En ambos casos, será obligatorio presentar los trabajos con el siguiente formato:

1. Nombre del trabajo escrito con mayúsculas.

2. Nombre de los autores con el nombre del autor que presentará el trabajo subrayado.

3. Nombre de la institución que patrocina el trabajo.

4. Dirección, teléfono y e-mail.

5. El trabajo deberá cubrir los siguientes incisos:

a. Resumen. (200 palabras o menos).

b. Introducción

c. Objetivos del trabajo

d. Material y métodos

e. Resultados

f. Discusión

La extensión de los trabajos deberá de ser de 5 páginas o menos.

La presentación de los trabajos en el Congreso, será por medio de un poster de 1.00 x 1.00 m.

En el caso de programas de enseñanza asistida por computadora o de presentaciones en Power Point o de cualquier

otro tipo de material, el poster se deberá acompañar del material producido que deberá mostrarse en computadora o el

medio que se requiera.

Los trabajos serán publicados in extenso en el volumen correspondiente de las Memorias del Congreso en la

Internet.

En el caso de programas de enseñanza asistida por computadora o de presentaciones Power Point, estas serán

incluidas en las Memorias del Congreso previo consentimiento de los autores.

CUOTA DE INSCRIPCIÓN AL CONGRESO

Cuota antes del 1 de Octubre del 2009 Cuota después del 1 de Octubre del 2009

Profesores asociados a la AMPB $300.00 $400.00

Profesores de Bioquímica y de disciplinas afines. $400.00 $500.00

110 REB 28(3): 109-110, 2009

Para inscribir un trabajo hay que hacer lo siguiente:

1. Pedir una ficha de inscripción a [email protected]

2. Hacer un pago a la ASOCIACIÓN MEXICANA DE PROFESORES DE BIOQUÍMICA A. C. cuenta N°

0133718123 del Banco BBV Bancomer ( o transferencia bancaria CLABE 012 180 00133 718 1237) por la

cantidad la cantidad correspondiente a la inscripción.

3. Enviar el trabajo con las características señaladas anteriormente, acompañado de su ficha de inscripción con

los datos de el autor o autores del trabajo y la ficha de pago o la transferencia bancaria a

[email protected] dirigido a la Srita Marivel Rojas García.

4. La fecha límite para inscribir un trabajo es el 1 de Octubre del 2009.

111REB 28(3): 111, 2009

INSTRUCCIONES PARA LOS COLABORADORES DE LA

REVISTA DE EDUCACIÓN BIOQUÍMICA (REB)

La REB es una revista dedicada a la divulgación de temas interesantes y relevantes en el campo de la Bioquímica y sus áreas afines. LaRevista está dirigida a profesores y a estudiantes de licenciatura y de posgrado, por lo cual los trabajos que se sometan para su publica-ción deberán de ser suficientemente claros y explícitos. Los temas se deben de presentar de forma sencilla, organizada y que de maneragradual permitan la comprensión del trabajo.

Se aceptan contribuciones en forma de artículos de revisión y otras comunicaciones que se ajusten a los siguientes lineamientoseditoriales:

I. ARTÍCULOS DE REVISIÓN

1) Portada. En el primer párrafo incluir el título, el cual debe de serclaro, simple, atractivo y evitar las abreviaturas o, en su caso,definirlas al inicio del texto. En el siguiente párrafo se anotaránlos nombres completos de los autores, iniciando por el nombrepropio completo. La afiliación de los autores se escribirá en elsiguiente párrafo, indicando el departamento, la institución, la ciu-dad y estado, el país y la dirección de correo electrónico del autorresponsable. La afiliación de los autores se indicará con númerosentre paréntesis. Se proporcionará un título breve con un máximode 60 caracteres.

2) Texto. El artículo deberá ser escrito en el procesador de textos"Word", con una extensión máxima de 15 cuartillas a doble espa-cio, en "Times New Roman 12" como fuente de la letra, sin for-mato de texto, tabuladores o pies de página. Las figuras y tablasse presentarán separadas del texto.

3) Resumen. Se deberán incluir un resumen en idioma español y unoen inglés (Abstract) de no más de diez renglones.

4) Palabras clave. Se deberá proporcionar de tres a seis palabras cla-ve en idioma español y en inglés.

5) Referencias. Se sugieren no mas de 15 citas bibliográficas, tanto es-pecíficas como de lecturas recomendadas, lo que obliga a los auto-res a seleccionar aquellas referencias realmente importantes e infor-mativas. Las referencias se indicarán en el texto con números entreparéntesis de acuerdo a su orden de aparición. Las referencias seenlistarán al final del trabajo y deben contener: apellidos e inicialesde todos los autores, año de publicación entre paréntesis, título com-pleto del artículo y después de un punto, el nombre oficial de larevista abreviado como aparece en el Current Contents, número delvolumen y antecedido por dos puntos, el número de la primera yúltima páginas, de acuerdo con el siguiente ejemplo:

Martin GM, Austad SN, Johnson TE (1996) Generic analysis of ageing:role of oxidative damage and environmental stresses. Nature gen113:25-34.

Los artículos en libros deberán citarse de la siguiente forma:

Wood KJ (1992) Tolerance to alloantigens. En: The Molecular Biologyof Immunosuppression. Editor: Thomson A W. John Wiley and SonsLtd, pp 81-104.

Los libros podrán incluir las páginas totales o las consultadas y secitarán de acuerdo con este ejemplo:

LehningerAL, Nelson DL, Cox MM (1993) Principles of Biochemistry.Worth Publishers, New York, NY, USA, p 1013.

6) Figuras y Tablas. Se aceptarán como máximo seis ilustraciones,incluyendo figuras y tablas. Las figuras se pueden presentar enformato "jpg" o integradas en un archivo de "Power Point" o delmismo "Word" separadas del texto del artículo. Las figuras debende estar en blanco y negro, sin fondo ni sombreados. Las tablasdeben de estar en "Word" sin formatos especiales, separadas deltexto del artículo. Las figuras y las tablas se deberán numerar con

arábigos. Las leyendas y los pies de figuras se deberán presentaren una hoja aparte. Se deberá considerar que las figuras y las ta-blas se reducirán a la mitad o a un cuarto de las dimensiones deuna hoja tamaño carta; las letras y números más pequeños no de-ben ser menores de dos milímetros. En caso de emplear figuraspreviamente publicadas, deberá darse el crédito correspondienteu obtener el permiso para su publicación. Las figuras dentro deltexto deberán mencionarse con minúsculas, la palabra entera ysin paréntesis; cuando se haga referencia a ellas deberá citarsecon la abreviatura, la primera letra mayúscula (Fig 2). Las tablassiempre llevarán la primera letra a mayúscula (Tabla 2). Para laversión electrónica de la revista se pueden admitir figuras a color,en tal caso se deberán de enviar ambos formatos en blanco y ne-gro y en color.

7) Abreviaturas. Las abreviaturas poco comunes que se utilicen en eltexto deberán definirse entre paréntesis, la primera vez que se utilicen.

II) OTRAS COMUNICACIONES

1) Los temas de las otras comunicaciones pueden ser muy variados;desde resúmenes de artículos científicos interesantes, relevanteso significativos, información científica o académica de interés ge-neral, avisos de reuniones académicas y cursos, bolsa de trabajo ocomentarios de artículos publicados previamente en la REB, car-tas al editor, etcétera.

2) El contenido deberá ser desarrollado en forma resumida y de unamanera explícita en no más de dos páginas.

3) Se aceptará un máximo de dos referencias que se incluirán entreparéntesis en el texto, como se indica en el inciso I-5. Se podráincluir una figura o una tabla, con las características que se indi-can en el inciso I-6.

Los manuscritos que no cumplan con las especificaciones de larevista no serán aceptados de primera instancia para su revisión. Losmanuscritos serán evaluados por tres revisores, quienes opinarán so-bre la relevancia del trabajo en un lapso no mayor de dos meses. Lascorrecciones y sugerencias de los revisores serán enviadas al autorresponsable para su corrección e incorporación en el manuscrito. Elmanuscrito corregido por los autores deberá ser devuelto a la revista,en un lapso no mayor a 30 días; de otra forma se considerará como unmanuscrito enviado por primera vez. Una vez aceptado el trabajo, laspruebas de galera, se enviarán al autor responsable.

Los archivos electrónicos se deberán enviar a la Revista de Edu-cación Bioquímica como archivos adjuntos ([email protected]), conatención al Editor en Jefe y a partir de una dirección de correo electró-nico que será considerada como la dirección oficial para la comunica-ción con los autores. El autor responsable deberá identificar plena-mente su adscripción con teléfono y dirección postal para comunica-ciones posteriores. En el texto del mensaje se debe expresar la solici-tud para considerar la posible publicación del artículo, el título delmismo, los nombres completos de los autores y su adscripcióninstitucional, así como el número, tipo y nombre de los archivos elec-trónicos enviados.

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