Biomarcadores

ROMERO, MA. BELEN; POLIZZI, PAULA; CHIODI BOUDET, LEILA

Ecotoxicología, conceptos y herramientas básicas para el estudio de la contaminación ambiental.

Universidad Nacional de Mar del Plata

Año: 2014; p. 89 - 93

La relación entre el nivel de un tóxico presente en un organismo y la respuesta tóxica es algo complejo y difícilmente predecible, ya que depende de numerosos factores (toxicocinéticos, genéticos, etc...). Un método para cuantificar la exposición a xenobióticos y su posible impacto sobre la especie humana, es el uso de procedimientos de biomonitoreo por medio de biomarcadores. Los biomarcadores son, por definición, indicadores de una condición particular en el cuerpo. Puede ser de un parámetro o situación que cambie cuantitativamente o que su aparición o desaparición manifieste un cambio en el estado del organismo. Por tal motivo, constituye un trazador de las reacciones que pueden ocurrir a diferentes niveles: molecular, celular, en el organismo completo, las poblaciones o comunidades. Su detección permite evaluar de forma temprana los efectos negativos de los contaminantes. La relevancia de observar efectos/respuestas a niveles de organización cada vez más bajos/inferiores permitir ver efectos a niveles imperceptibles y brindando la posibilidad de poder remediar el problema antes que los mismos se manifiesten en niveles superiores. Cada nivel presenta distintos tipos de respuestas (Tabla 1). Por este motivo, son considerados ?señales de alarma temprana?. Silbergeld y Davis (1994) hablan de marcadores biológicos para referirse a señales fisiólogicas inducidas por un xenobiótico que reflejan una exposición, una respuesta celular precoz, o una susceptibilidad inherente o adquirida, proporcionando una estrategia para la resolución de estos problemas. La definición de biomarcador ideal (Grandjean et al., 1994) implica que éste debe cumplir los siguientes requisitos: a) fácil recolección de la muestra y análisis; b) ser específico; c) reflejar únicamente un cambio subclínico y reversible; d) permitir adoptar medidas preventivas; e) ser éticamente aceptable. Otras características que los biomarcadores deben poseer son la reproducibilidad, sensibilidad, especificidad, reversibilidad, aplicabilidad en diversos taxones, facilidad de uso y relación coste/efectividad adecuado. La ventaja principal del empleo de biomarcadores estriba en que involucra las variaciones interindividuales (diferencias en la absorción, excreción o en los mecanismos reparadores del ADN, etc.) e incluso intraindividuales, como consecuencia de una alteración fisiopatológica concreta en un período de tiempo determinado. En este contexto, el organismo actúa como integrador de la exposición y determinados factores de tipo fisiológico modulan la dosis asimilada por el organismo. El poder demostrar o comprobar relaciones causa-efecto aumenta la capacidad de desarrollar modelos que permitan predecir el grado de perturbación sufrido por el sistema. En general, es necesario utilizar una batería de biomarcadores, organizados de forma jerárquica y relacionados funcionalmente entre ellos. La plausibilidad biológica es esencial en la validación de biomarcadores, la cual deriva de estudios experimentales con organismos y / o sistemas in vitro para obtener evidencias de la relación entre determinadas exposiciones y resultados de biomarcadores (Knudsen y Hansen, 2007). Por su significado los biomarcadores se clasifican en tres tipos (Livingstone, 1993; Walker et al., 1997; Timbrell, 2001): a) de exposición que indican la presencia de contaminantes, metabolitos derivados de su biotransformación o productos de su reacción con biomoléculas; b) de efecto que muestran cambios bioquímicos tras la exposición; c) de predicción de riesgos que predicen la posibilidad de una alteración grave a nivel de población, comunidad o ecosistema. El análisis de biomarcadores de exposición y de efecto constituye una herramienta clave para detectar el impacto de la contaminación sobre la salud de los ecosistemas, normalmente en combinación con otras aproximaciones para la evaluación de la calidad del medio, como los análisis químicos convencionales, los bioensayos y los estudios ecológicos a largo plazo. * Metalotioneínas (MTs, biomarcador de exposición y de efecto) Las metalotioneínas son proteínas de bajo peso molecular, ricas en cisteína y capaces de unir iones metálicos divalentes (Cd, Cu, Hg, Zn, Co, Bi, Ni y Ag). Están implicadas en la regulación del metabolismo de Zn y Cu (cofactores enzimáticos), permitiendo que éstos puedan ser utilizados por la célula cuando sean necesario. Además, pueden actuar previniendo el estrés oxidativo inducido por los radicales libres, mediante los grupos tioles (-SH). Clásicamente se han propuesto como biomarcadores ante estrés metálico, dado que los niveles de metalotioneínas pueden aumentar significativamente tras la exposición a los mismos. Sin embargo, además de ser inducibles por estos agentes tóxicos, también lo son por otros estresores, contaminantes xenobióticos, estresores físicos, alteraciones fisiológicas, etc. * Marcadores de daño oxidativo (de efecto) Algunos contaminantes (hidrocarburos aromáticos policíclicos y halogenados, metales pesados, herbicidas, plaguicidas, etc.) son capaces de provocar daño oxidativo en los organismos. Como respuesta a este estrés, se desencadenan mecanismos antioxidantes de protección, glutatión oxidado (GSSG)/glutatión reducido (GSH), enzimas glutatión reductasa, catalasa, superóxido dismutasa y peroxidasa. Las macromoléculas que pueden resultar afectadas incluyen los lípidos, proteínas y ácidos nucléicos. Otra vía para evaluar el estrés oxidativo es la determinación cuali-cuantitativa de consecuencia del daño oxidativo. Uno de los más empelados es la determinación de malondialdheído (MDA), el cual constituye un producto final de la peroxidación de lípidos (LPO) de membrana. Este aldehído puede ser cuantificado de manera directa o indirectamente, mediante la determinación de las Especies Reactivas al Ácido Tiobarbitúrico (TBARS).