Efectos del estrés hidrodinámico sobre cultivos de células vegetales en biorreactores

VÍCTOR D. BUSTO

Caracterización, operación y escalado de biorreactores

Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín

Lugar: Medellín; Año: 2014; p. 85 - 94

Las plantas son una fuente valiosa de metabolitos secundarios que son utilizados principalmente en la industria alimentaria y farmacéutica. Muchos de estos compuestos pudieron ser obtenidos en el laboratorio mediante el cultivo in vitro de vegetales. Sin embargo, un importante impedimento en la práctica del cultivo vegetal a gran escala es el daño celular causado por el estrés hidrodinámico (EH). Este estrés está asociado dentro de un biorreactor a la agitación y a la aireación. Los sistemas usados para estudiar la sensibilidad de las células vegetales se pueden dividir en dos categorías: erlenmeyers y biorreactores, y sistemas modelo. En estos sistemas pueden determinarse parámetros importantes para la cuantificación del EH, como lo son la velocidad de la punta del agitador, la velocidad de deformación máxima y promedio, el esfuerzo de corte, y la longitud característica de los eddies de microescala. Diversas respuestas al EH se han reportado, como la pérdida y/o disminución de la viabilidad celular, cambios en la integridad de la membrana, disminución de la biomasa celular, generación de especies reactivas del oxígeno e incremento de la síntesis de metabolitos secundarios (elicitación mecánica). En nuestro grupo de trabajo hemos trabajado con suspensiones celulares de Rubia tinctorum, la cual es productora de antraquinonas (AQs). En ella se evaluaron los efectos del EH aplicado a corto y a largo plazo utilizando biorreactores agitados a distintas velocidades, sobre la producción de biomasa celular y la biosíntesis de AQs. Además, se estudiaron aspectos relacionados al mecanismo de transducción de señales activado por el EH. Las suspensiones celulares fueron elicitadas de forma mecánica por acción del EH conduciendo al aumento de la biosíntesis de AQs, la cual estaría en relación con la generación de H2O2 intracelular. Los cultivos de R. tinctorum resultaron tolerantes al EH aplicado durante 24 hs, mientras que en procesos fitofermentativos demostraron ser moderadamente sensibles. La acumulación de AQs inducida por el EH involucraría al menos la activación de la PLC y el incremento en los niveles de calcio citoplasmático. Las capacidades metabólicas de esta línea celular en respuesta al EH podrían ser utilizadas con fines tecnológicos con el objeto de incrementar la producción de AQs en suspensiones celulares de R. tinctorum.