Hierro y óxido nítrico en precursores neuronales expuestos a la radiación gamma

ROBELLO E,; DUBNER D; PERÉZ MR; MICHELIN S; BOVERIS A; PUNTARULO S

Exposición; Ciclo de seminarios de la Gerencia de Apoyo Científico y Técnico de la Autoridad Regulatoria Nuclear; 2006

El cerebro en desarollo es altamente radiosensible aún a bajos niveles de radiación ionizante (Hays y col., 1993; Mishra y col., 2001). La exposición a dosis de radiación de alta o baja transferencia lineal de energía lleva a una producción aumentada de especies reactivas del oxígeno (ROS) y del nitrógeno (RNS) (Pouget y Mather, 2001).El óxido nítrico (NO) parece jugar un papel a la vez neuroprotector o neurotóxico, dependiendo de la concentración y del tipo celular donde se genera (Rauhala y col.., 1998; Kim y col., 2001). De este modo, bajas dosis de NO pueden inhibir la apoptosis a través de mecanismos dependientes de cGMP e inhibir caspasas. Por otro lado el NO puede tener efectos proapoptóticos vía mitrocondrias, daño al ADN e inhibición de proteosomas (Kim et al., 2001). De este modo, el papel para el NO debería ser analizado en este sistema.Dentro de este contexto analizaremos el papel del hierro en modular la respuesta biológica radioinducida. El hierro es uno de los metales más abundantes en la corteza terrestre y es esencial para todas las formas de vida. Una de las propiedades más importantes del hierro es su capacidad redox. Esta capacidad de intercambiar electrones en condiciones aeróbicas hace que el hierro sea fundamental para la funcionalidad celular, interviniendo tanto en la síntesis de ADN, transporte de electrones y en la respiración celular (Galatro y Puntarulo, 2006). Sin embargo, existen numerosos problemas con el manejo fisiológico de este elemento. Uno de los mayores problemas, a pH fisiológico y condiciones oxidantes, es que el hierro es altamente insoluble. Así la homoestostasis celular del hierro debe ser altamente regulada por diferentes proteínas, como la transferrina y la ferritina (Galatro y Puntarulo 2006). Sin embargo, a pesar de que la mayor parte del hierro presente en los organismos vivos está fuertemente complejado con las proteínas, también puede estar presente en un pool soluble de compuestos de bajo peso molecular, más conocido como pool de hierro lábil (Kruszewski, 2004; Espósito y col., 2002). El pool de hierro (Fe) lábil es la fracción del hierro celular disponible para catalizar reacciones oxidativas. Operacionalmente está definido como un pool quelable que compromete a ambas formas iónicas de hierro (Fe2++Fe3+) asociadas con diversas poblaciones de ligandos tales como aniones orgánicos (fosfatos y carboxilatos), polipéptidos y componentes de la superficie de las membranas (grupos de las cabezas de fosfolípidos) (Kakhlon y Cabantchik, 2002; Espósito et al., 2002). En las células aeróbicas el consumo de oxígeno puede dar lugar a la generación de especies activas desde el punto de vista redox, que pueden dañar a los componentes celulares y llevar a la muerte celular (Pitrángelo, 2002). El hierro, al tener electrones desapareados, es un excelente catalizador de la producción de esas formas reducidas del oxígeno (Galatro y Puntarulo, 2006; Pietrángelo, 2002). De este modo, en humanos, que no tienen mecanismos de control de la excreción de hierro, el exceso de hierro se acumula y participa en el establecimiento de numerosas enfermedades donde el único tratamiento posible es su remoción terapéutica (Limdi y Crampton, 2004; Pietrangelo, 2002). Se ha demostrado que el hierro, junto a otros metales de transición, puede catalizar la producción de radical hidroxilo mediante las reacciones de Fenton (reacción. 1) y de Haber Weiss (reacción. 2) Fe2+ + H2O2 --> Fe3+ + OH. + OH- (reacción de Fenton) (1)O2- + H2O2 ---> O2 + OH. + OH- (reacción de Haber-Weiss) (2)Por lo tanto se propone que ante una situación de estrés, los sistemas biológicos, responden tratando de mantener la homeostasis celular con mecanismos que involucran tanto la movilización del hierro desde y hacia la ferritina y otras proteínas que acumulan hierro y del pool de hierro lábil, limitando el posible daño celular catalizado por el hierro.El objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto de la irradiación sobre el contenido de Fe celular total, Fe celular lábil y NO en cultivos de precursores neuronales y en cortezas cerebrales de fetos irradiados in utero.