No. 12 LA QUÍMICA DEL CUERPO HUMANO by quimiofilia

Editorial

En uno de los monumentos fundamentales de la ciencia contemporánea (La estructura de las revoluciones científicas, 1962) Thomas Kuhn nos ayuda a definir las prioridades que rigen a la ciencia cada cierto tiempo -o paradigmas, como él les llama-. Si entiendo bien -porque no soy filósofo-, conforme avanza la precisión de la técnica, el alcance del conocimiento y se interpretan los problemas de cada época, los científicos y la ciencia -consciente o inconscientemente- adoptan prioridades a ser resueltas.

A reserva de lo que alguien más salsa para la filosofía que yo diga, creo que a finales del año 2019 la ciencia se rige por tres paradigmas principales: 1) prevenir y remediar el consumo y contaminación excesivos de los recursos naturales (aquí se distingue la Química Verde, desde luego), 2) contribuir al entendimiento, regeneración y remediación de procesos biológicos (aquí la farmacia, la bioquímica y la biotecnología) y 3) hacer llegar el conocimiento de forma eficiente, inmediata y clara a la mayor cantidad de personas (la divulgación, claro está). Omitiendo por esta vez a los recursos naturales y el complejo problema que implica aprovecharlos eficientemente, el segundo y tercer paradigmas atraen nuestro interés en el presente número. Entender y divulgar de forma satisfactoria al menos poca información de los mecanismos de los organismos vivos, y en especial del humano, no nos fue tarea fácil; son tantos y tan complicados los mecanismos y la información que existe al respecto que bien podríamos designar decenas de números y no terminaríamos de mostrar todo lo necesario. Sin embargo por algún lado habríamos de empezar.

En el presente número encontrarán ustedes un esquema general de los procesos, fenómenos y mecanismos principales que nos ayudarían a tener un panorama muy general de cómo funciona el cuerpo humano. Lo hemos tratado de hacer atendiendo las voces de un grupo multiJOSÉ DOMINGO RIVERA RAMÍREZ disciplinario que abarca químicos, biólogos moleculares, nutriólogos Director general y editor y farmacéuticos. También por primera vez les traemos un par de entrevistas, una a un especialista del área farmacéutica y otra a uno de los protagonistas del frente contra la epidemia de dengue en México, como siempre, esperamos que las disfruten tanto como nosotros. Por cierto, La Revista Químiofilia cumple su segundo año de publicaciones, es poco, pero es mucho, ¿no? AÑO 2, NÚM. 12, NOVIEMBRE – DICIEMBRE 2019. “QUIMIOFILIA” es una revista de publicación electrónica, mediante la cual se promueve la divulgación de la ciencia química, cuyo editor responsable es José Domingo Rivera Ramírez. Reserva de Derechos al Uso Exclusivo del Instituto Nacional de Derechos de Autor: 04-2019-062013201300-203. ISSN: en trámite. El logotipo y el nombre con sus variantes, tonalidades, tamaños, formatos y versiones son derechos de Propiedad Intelectual (REGISTRO DE MARCA: 2052060) cuya titularidad le corresponden de manera exclusiva a José Domingo Rivera Ramírez. La difusión de este documento es en formato digital a través de descarga en la página web WWW.QUIMIOFILIA.COM. La comercialización del formato digital por otro medio diverso al indicado con anterioridad o su impresión, sin la autorización por escrito de José Domingo Rivera Ramírez y de los autores de los artículos publicados en el mismo, constituye una violación a las leyes sobre Derechos de Autor y Propiedad Industrial. El presente documento tiene como fin divulgar información al público en general, así como a especialistas, investigadores, estudiantes y profesionistas. El contenido de los artículos publicados y las opiniones expresadas por los autores son responsabilidad de cada uno de ellos y no reflejan necesariamente la postura del editor de la publicación o la opinión de José Domingo Rivera Ramírez. El contenido, promociones y material gráfico que se inserta en los espacios publicitarios son responsabilidad de los anunciantes, por lo que José Domingo Rivera Ramírez no se hace responsable por el tipo de publicidad ni por las ofertas realizadas por los mismos. En la revista QUIMIOFILIA no se promueve, incita, insinúa, sugiere o invita a que la información en ella presentada sea utilizada sin la asesoría de un experto y/o para fines que contravengan las leyes y/o las buenas costumbres de cada país en el que se tenga acceso a la misma.

QUIMIOFILOS – OPINIONES

Artículo

Entrevista

Artículo

Entrevista

Mito Químico

Historieta

NUTRICIÓN EL MAL DE COMER EN EXCESO MICROBIOTA LAS SALES EN EL AGUA EL PASO DE LAS SUSTANCIAS POR EL ORGANISMO QUÍMICA EMOCIONAL MAESTRO FELIPE ÁVALOS LAS MOLÉCULAS DE LA FIEBRE BIOINORGÁNICA HOMOQUIRALIDAD BIOLÓGICA PROFESOR HÉCTOR OCTAVIO CORTÉS ESPINOZA ¿QUÉ SE QUEMA CUANDO NOS EJERCITAMOS? GEBER & LAV #2 REACCIÓN DE APPEL

EQUIPO

QUIMIOFILIA DIRECCIÓN Y EDICIÓN José Domingo Rivera Universidad de Guadalajara

COORDINACIÓN QUÍMICA Eder I. Martínez Doctor en Ciencias Químico biológicas. Profesor Investigador de la Universidad Autónoma de Coahuila. edermartinez@uadec.edu.mx Fabiola N. de la Cruz Doctora en Química. Profesora Investigadora de la Universidad Autónoma de Coahuila. fcruz@uadec.edu.mx Evin Granados Doctor en Química Orgánica Gerente de Investigación y Desarrollo Sinbiotik, SA de CV. evinhazael@yahoo.com

Angel Contreras Gerente de Investigación y Desarrollo Apotex Pharmachem Inc. ancoga2000@gmail.com

Luz Díaz Estudiante del 9º semestre de QFB Universidad de Guadalajara. luzcardona3219@hotmail.com

Hugo Saucedo Maestro en Ciencias Químicas. Especialista en síntesis organometálica. Profesor de licenciatura. azpeitiasaucedo@yahoo.com.mx

Thalía Oseguera Maestra en Ciencias en Biotecnología. Especialista en diagnóstico molecular. thalia.tom@gmail.com

Juan Emmanuel Ortega Pasante de QFB, Universidad Tecnológica de Guadalajara. e_manuel_19@live.com.mx

Daniel Olea Doctorante en ciencias sustentables por el IPN Investigador vash09_96@hotmail.com

COORDINACIÓN DE ENTREVISTAS Cristina González Doctora en Química Teórica por McMaster University. Investigadora en el departamento de fisicoquímica de la Université de Genève. crisbeth46@gmail.com

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CARICATURA E ILUSTRACIÓN DrawOp José Olivan Facebook/DrawOp

COLABORADORES

EN ESTE NÚMERO ARTÍCULOS Laura Jiménez Ramírez Estudiante de 8vo semestre de Químico Farmacobiologo Universidad de Guadalajara Guadalajara, México. laura.laboratorista@gmail.com Gregorio Cano Manrique Licenciado en nutrición Maestro en ciencias de la salud Cuernavaca, México. gregoriocanno@gmail.com Astrid Guadalupe Mora Licenciada en Química (ULA). Analista de Control de Calidad (Vevalca). Mérida, Venezuela. astridgmc@gmail.com Carlos Alejandro Nava Zuazo Doctor en Farmacia por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos Líder de Proyecto en Centrien Pharmaceuticals Saltillo, México carlos.nava@centrient.com

Jatniel Lee Gaona Ingeniero Bioquímico por la Universidad Politécnica de Morelos Cuernavaca, México Carla Cervantes Doctora en Ciencias en Biología Celular por el CINVESTAV. Especializada en Técnicas Analíticas en la Industria Farmacéutica y Farmoquímica. Investigadora y emprendedora en ciencia aplicada. Ciudad de México, México cervantespbt@yahoo.com

Kenzo Fernando Morales Librado Estudiante de 5to semestre de la carrera de QFB. Universidad Autónoma del Estado de México

QUIMIOFILOS

OPINIONES Arturo R. Gómez

Perita Hernández

Muy buena revista. Me agradan mucho sus artículos y la forma en cómo los organizan. Sigan divulgando química para todos!!

Tengo entendido que muchas enfermedades se pueden tratar con éxito recurriendo a plantas medicinales y remedios con frutas y verduras. Cosas terribles como el cáncer se pueden tratar con alimentos que tenemos en casa. ¿Qué dicen? ¿Me ayudan a difundir esta información?

Quimiofila: Arturo. Muchas gracias por tu comentario. Nos gusta mucho lo que hacemos y nos emociona que haya gente que lo aprecie. Saludos.

Ciudadano Kane Sigo insistiendo en que se tiene poca información de los canabinoides y sus beneficios y creo que es obligación de los medios no oficiales llevar a la población la información necesaria para aprovecharlos mejor en beneficio de todos. Estoy a su servicio para cualquier aclaración. Quimiofila: Ciudadano Kane. Es grato ver que haya personas con entusiasmo por el conocimiento y su buen uso. El tema que nos propones tiene muchos matices y variantes que no conocemos del todo bien, quizá si nos compartes lo que conoces podamos abrir un espacio en nuestra revista para darlo a conocer. Saludos y quedamos al pendiente.

Quimiofila: Perita. Te puedo decir que una de las grandes preocupaciones, si no es que la mayor, en el mundo de la química es la solución de los problemas de salud del mundo. Por experiencia propia te digo que en este momento muchos médicos, enfermeros, biólogos, físicos, químicos y científicos en general sacrifican sus descansos y hasta su propia comodidad por llevar alivio a muchos enfermos. Desafortunadamente muchas enfermedades y la forma en que se originan y combaten son muy complejas y no es posible tratarlas de forma simple o rápida. Al igual que tú nos preocupa mucho que cada recurso sea bien empleado. Esperamos pronto abordar alguna de tus inquietudes. Gracias por tu comentario.

Nutrición: El combustible de una compleja maquinaria. ARTÍCULO

Gregorio Cano Manrique Licenciado en nutrición Maestro en ciencias de la salud gregoriocanno@gmail.com

El cuerpo humano es una maquinaria compleja que depende de muchos factores para su buen funcionamiento, uno de estos factores es la alimentación que bien podemos decir, sería el combustible de dicha maquinaria. Pero ¿Cómo es que están conformados estos alimentos para que actualmente exista una creciente preocupación sobre el consumo excesivo de ciertos nutrimentos sobre otros que se consideran de mayor importancia por su beneficio a la salud? Aunado a esto, el aumento de enfermedades neoplásicas y crónico degenerativas, que traen consigo una serie de deficiencias nutricias para quien las padece, ha propiciado a que las personas en general modifiquen su estilo de vida y por ende su alimentación, pero ¿Realmente somos conscientes de lo que comemos? Podemos decir que cada vez más se adquiere mayor conciencia de los alimentos que ingerimos y del papel que juegan, no solo en la prevención o desarrollo de enfermedades sino también en el funcionamiento del 7

mismo organismo, pero para poder comprender esta problemática es necesario que establezcamos las bases. ¿De dónde obtengo energía?

Los alimentos nos proveen de nutrimentos que necesitamos para poder realizar nuestras funciones vitales, estos nutrimentos participan activamente en varias reacciones metabólicas como anabolismo y catabolismo; existen varias clasificaciones para estos, pero en función de la cantidad necesaria podemos clasificarlos como: macronutrimentos y micronutrimentos. Los macronutrimentos son aquellos que se consumen en cantidades relativamente grandes, como las proteínas, los hidratos de carbono, y los ácidos grasos; el contenido energético de los ácidos grasos es de 9 kcal/g mientras que el de las proteínas y el de los hidratos de carbono son de 4 kcal /g. Por el otro lado tenemos que los micronutrimentos (también llamados oligoelementos). Los conforman las vitaminas (liposolubles e hidrosolubles) y los minerales como el Ca, Mg, P, Fe, etc. y estos se consumen en cantidades relativamente menores, pero son imprescindibles para las funciones orgánicas. El beneficio o el daño de cada uno dependerán en medida de la cantidad, uso y proceso que se les dé a cada alimento que lo contenga. Para que todo el organismo funcione correctamente, debe de recibir una adecua-

da cantidad de energía, este proceso está regulado principalmente por el cerebro y podemos llamarlo balance energético; es decir, el balance energético se refiere sencillamente a un delicado equilibrio que existe entre la cantidad de energía que ingerimos de los alimentos y bebidas y la cantidad de energía que consumimos a la hora de hacer alguna actividad. Si observamos a la alimentación como un proceso bioquímico, entenderemos que la finalidad de hacerlo es la obtención de energía, misma que necesitamos para realizar todas nuestras actividades diarias, que van desde funciones vitales como respirar, dormir, o que el mismo corazón siga latiendo, hasta poder hablar, caminar, trabajar, jugar o hacer deporte. Cualquier alteración en este balance ya sea positivo o negativo dará como resultado una alteración energética que repercutirá en el estado nutricional de las personas. Partiendo desde la desnutrición hasta la obesidad y toda la tonalidad de grises que hay en medio. ¿Por qué existen sustancias que no nutren?

Casi todos los alimentos están compuestos por mezclas complejas de estos nutrimentos en diferente cantidad y calidad. Es difícil encontrar un alimento que esté constituido únicamente por un solo nutrimento. Por otro lado, no hay ningún alimento completo ideal para el hombre adulto, la leche materna por ejemplo sólo es un alimento completo para el recién nacido, pero deja de

serlo conforme a su desarrollo y es necesario pasar a la alimentación complementaria. Podemos decir entonces que todos los nutrimentos se encuentran muy bien distribuidos en todos los alimentos y pueden obtenerse de múltiples combinaciones de los mismos ya que no existe una dieta ideal ni ningún alimento único que sea bueno o malo por sí mismo y que cubra todas las necesidades del organismo. El problema radica entonces en la elección que hacemos de estos alimentos, por lo que el valor nutricional de nuestra dieta dependerá de la mezcla de estos alimentos. En nutrición se maneja el concepto de Densidad Energética, y se dice que ciertos alimentos tienen una alta densidad energética (principalmente los productos y bebidas industrializados) esto se refiere a que la cantidad de energía (Kcal) que aportan es elevada y es dada por macronutrimentos como hidratos de carbono simples o grasas saturadas, entre otros. Diversos estudios han demostrado que los productos con una densidad energética elevada se asocian a enfermedades cardiovasculares y metabólicas mientras que las dietas con menor densidad energética pueden ayudar a mantener un estado nutricional óptimo. Por este motivo el consumo de una dieta variada y moderada es una garantía para un buen estado nutricional. Factores que condicionan el valor nutritivo de los alimentos

No hay alguna clasificación o lineamientos exactos que nos digan a nivel estructural 8

qué sería un nutrimento o un no-nutrimento, sin embargo, sí se sabe que si se someten algunos alimentos a ciertos factores como temperatura, cambios de pH, luz, etc. pueden modificar la estructura de sus nutrimentos y perder su función metabólica. Uno de los procesos que ha sido ampliamente utilizado en la industria alimentaria es la hidrogenación parcial de ácidos grasos insaturados, el cual es muy utilizado en la elaboración de margarinas. El consumo elevando de alimentos que presentan en su composición este tipo de moléculas representan un gran reto para la salud cardiovascular. Otro ejemplo sería con algunas vitaminas que vienen o se consumen en jugos de frutas, la mayoría de ellas, como las vi-

taminas C y A, son termolábiles y fotosensibles, tienen una vida media aproximada de 5-8 minutos, por lo que loso jugos que tienen más de 15 minutos de haberse preparado probablemente sólo contengan agua y azúcar. El punto es que debemos saber que los alimentos poseen un valor nutritivo que pude ser potencialmente modificado por la acción de diferentes procesos antes de ser utilizados por el organismo y tienen hasta el momento de ser metabolizado un valor nutritivo real y que por supuesto el organismo sabrá utilizar. Lo primero que no debemos de olvidar es que no

existen alimentos buenos o malos, tenemos que dejar de satanizar a los alimentos y recordar que todos ellos aportan energía y nutrimentos necesarios para vivir, lo que sí, es que debemos de aprender a identificar el contenido energético y nutricional de todos los alimentos (principalmente industrializados) para que podamos empezar a ser conscientes de nuestras elecciones y saber así la cantidad que vamos a ingerir de cada alimento, partiendo de la premisa de que todo en exceso es malo.

Lecturas Recomendadas Castellanos, A. (2018), “Neurobiología del comportamiento alimentario”, Revista Ciencia, 69 (4): 56-61. Martínez J. (2013), “La densidad energética y la calidad nutricional de la dieta en función de su contenido en azucares”, Nutr Hosp, 28(Supl. 4):57-63 Carbajal A. (2018), “Manual de nutrición y dietética”, Dpto. Nutrición, Univ. Complutense de Madrid. Esquivel A. et al. (2014), “Cambios químicos de los aceites comestibles en el proceso de fritura. Daño a la salud”, PADI Boletin Cientifico del ICBI, Vol.2

El mal ¿Quién no ha dicho alguna vez “Me siento mal por haber comido mucho”?, y es que la verdad todos en algún momento de nuestra vida hemos padecido los males de tal exceso. Entre las disculpas que uno mismo se da están: “estaba muy rico” o “tenía mucha hambre” o “me he de morir de algo”, etc… mil excusas que en su momento nos decimos para en cierta forma confortarnos del malestar de haber ingerido más de lo que normalmente nuestro cuerpo requiere.

de comer en exceso

ARTÍCULO

Carlos Alejandro Nava Zuazo

Doctor en Farmacia por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos Uno de los problemas que se pueden generar Líder de Proyecto en Centrien Pharmapor comer en exceso es la obesidad; actualmente ceuticals cerca del 30% de la población mundial sufre de este mal1 y la mayoría de la población tiene este carlos.nava@centrient.com problema por la ingestión excesiva de “Junk Food” o comida chatarra. tienen la idea de que si consumen comida saludable van La comida chatarra es unos de los a tener una salud inmejorable, por ejemplo: en la época principales factores que conllevan a de frío muchos consumimos vitamina C para prevenir los las personas a tener dificultades con resfriados, otros consumen zanahorias para estar bien de el peso, otros factores son la gené- la vista, también está el asolearse para activar la vitamina tica, la inactividad física, problemas D y evitar la osteoporosis. Muchas personas también consocioeconómicos, psicológicos, la sumen los famosos jugos verdes compuestos de piña, apio, edad y otros.2 espinaca y otros alimentos. Pero no solo por salud la gente consume este tipo de alimentos, ¿a cuántos de nosotros Pero ¿qué tiene que ver la "Junk nos gustan los jitomates con sal? tanto que llegamos a deFood" con el tema que vamos a cir que nos comeríamos todos los jitomates del mundo; las abordar?, lo que pasa es que todos habas con chile, limón y sal, las cuales son una delicia para nuestros males muchas veces se los los mexicanos. adjudicamos a este tipo de comida; pero muchas veces las personas que Pero ¿por qué menciono estos ejemplos? Resulta que todos comen sanamente también pueden ellos se correlacionan entre sí. Porque el hito es el consumo tener problemas y en algunos casos excesivo de alimentos y como bien lo dijo el médico, alquipueden ser dañinos. mista y padre de la toxicología Paracelso (1493-1541): Hoy por hoy, debido al problema de salud general, muchas personas

“Todas las sustancias son venenos, no existe ninguna que no lo sea. La dosis diferencia un veneno de un remedio”.

Esta sencilla frase desencadenó una serie de cuestiones y razonamientos por los médicos de aquella época, poniendo en entre dicho mucho del conocimiento que se tenía en ese entonces y que hasta hoy repercute mucho, principalmente en el área farmacológica. Ahora bien, bajo esta premisa abordaremos el tema que nos interesa, pero antes me gustaría abordar un tema que va muy ligado y es el metabolismo de sustancias, para ello me enfocaré primero en el metabolismo de sustancias xenobióticas como son los fármacos y después comentaré tres ejemplos de cómo se une el metabolismo con el consumo en exceso de comida.

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Todas las sustancias son venenos, no existe ninguna que no lo sea. La dosis diferencia un veneno de un remedio.

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Paracelso

En números anteriores de la revista se han abordado temas como farmacocinética y farmacodinamia de forma coloquial. El primero se refiere a lo que el cuerpo le hace al medicamento (fármaco y excipientes) y se estudia a través del

famoso ADME (Absorción, Distribución, Metabolismo y Excreción). El segundo término se refiere a lo que el fármaco le hace al cuerpo: recobro de la homeostasis. En este contexto nos enfocaremos principalmente al metabolismo, el cual se refiere a la acción de enzimas específicas sobre un medicamento o fármaco para convertirlo a través de reacciones químicas en una o más moléculas nuevas, llamados metabolitos. A este proceso también se le conoce como biotransformación, y en conjunto con la excreción, tiene como función y objetivo la eliminación del fármaco de cuerpo.3 Un fármaco o xenobiótico (toda sustancia extraña o ajena a las que proceden de la composición o metabolismo de los organismos vivos), una vez que entra al cuerpo forzosamente experimenta metabolismo, en esta etapa el fármaco puede activarse (adquirir efecto farmacológico) si se trata de un profármaco, inactivarse (perder el efecto farmacológico) o generar metabolitos tóxicos. Las reacciones de metabolismo pueden dividirse en Fase I y Fase II. Las reacciones de fase I son la oxidación y reducción, mientras que las reacciones de fase II involucran la unión con moléculas endógenas polares.4 (Figura 1) Las reacciones de oxidación involucran de manera global la eliminación de electrones, deshidrogenación y la oxigenación, mientras que las reacciones de reducción incluyen la adición de electrones, la hidrogenación y la eliminación de oxígeno(s). En estas reacciones generales se pueden englobar la hidroxilación aromática y alifática, la N, S u O-desalquilación, la reducción de grupos nitro, carbonilo, azo y azido compuestos, entre otras.5 Para la reacciones de fase II se involucran reacciones con el ácido glucurónico, sulfatos, glutatión, aminoácidos como la glicina y acetilación.

Continuando con el tema, en las siguientes líneas se abordarán tres ejemplos, los cuales están relacionados en el contexto de por qué al comer alimentos en exceso podemos sufrir algún daño tóxico. Como se han de imaginar, la cantidad de comida está relacionada con la formación de mayor cantidad de metabolitos tóxicos, los alimentos que se abordarán serán el aceite de Bacalao y la vitamina A, el consumo de la nuez moscada y alimentos que contienen quercetina.

de vitamina A ocurre cuando se produce una ingesta excesiva de esta vitamina en un corto tiempo, ya sea a través de los alimentos –ya que se trata de una vitamina difícil de excretar– o de suplementos alimenticios que la contengan. Los primeros signos de la hipervitaminosis A consisten en náuseas, mareos, vómitos, fatiga, desmayos y falta de apetito. Estos signos suelen ser transitorios y desparecen a los pocos días de la ingesta.

Aceite de bacalao y vitamina A

La hipervitaminosis A crónica suele reflejar un mal uso de los suplementos nutricionales, caracterizado normalmente por una ingesta excesiva. Este tipo de toxicidad crónica es mucho más habitual que la aguda y se debe a la ingesta repetida, durante semanas o años, de dosis elevadas de vitamina A, con tomas superiores a 10 veces el aporte diario recomendado (entre 700 y 1000 microgramos equivalentes de retinol al día en los hombres, y entre 600 y 800 en las mujeres).7

Quién no recuerda en su niñez el famoso Scott® el cual contiene aceite de bacalao que es rico en vitaminas, aceites omega 3, calcio, fósforo y otros minerales.6 Este producto nos lo tomábamos por el comercial que decía que te harías más fuerte y más grande. Y sí, efectivamente gracias a los nutrientes tenías las energías y lo necesario para crecer sin una desnutrición. Sin embargo, lo que más uno recuerda es su sabor, olor y textura que no eran tan agradables. Bueno después de hacerles recordar un poco su pasado, ahora se mencionará qué efectos tóxicos podría ocasionar el aceite de bacalao en grandes cantidades.

Consumir de 13 a 14 g de aceite de bacalao por día puede provocar un efecto anticoagulante, además el aceite de bacalao es rico en vitamina A por lo que puede presentarse también una hipervitaminosis A, por el consumo excesivo de éste.

Los signos de la hipervitaminosis crónica por vitamina A consisten habitualmente en cefalea, alopecia, labios agrietados, piel seca y pruriginosa, hepatomegalia (crecimiento del hígado), y dolores óseos y articulares, entre otros. Su tratamiento consiste en la eliminación de los alimentos ricos en retinol de la dieta así como la supresión de la ingesta del suplemento fuente de la vitamina A.

La hipervitaminosis A se puede dividir en toxicidad aguda y crónica. La toxicidad aguda

La vitamina A se metaboliza de la siguiente manera: (Esquema 1)

Nuez moscada La nuez moscada es una semilla procedente de los árboles perennifolios o mirística, estas nueces se usan en la preparación de salsas o platillos a base de hongos o cremas ligeras, además de su uso en la preparación de ensaladas. Esta semilla igual tienes sus beneficios los cuales no se abordaran por el momento, hablaremos más bien de

la sustancia que es la responsable de los efectos tóxicos, ésta es la Miristicina (Figura 2).8 Esta molécula es un derivado fenilpropano el cual al entrar dentro del cuerpo es metabolizado a diferentes sustancias (Esquema 2) las cuales pueden interactuar con el ADN.9 Entre los efectos se encuentran rubor facial, taquicardia, hipertensión, boca seca, visión borrosa, alucinaciones psicoactivas, sentimientos de euforia (irrealidad) y delirio o neurotoxicidad.8

La quercetina La quercetina es una molécula que la podemos encontrar en las alcaparras, la grosella negra, la cebolla, el tomate, la lechuga, el brócoli, el ginko biloba y otros alimentos. La quercetina es una sustancia que posee actividad antioxidante y antiinflamatoria, lo que podría ayudar a reducir la inflamación, eliminar células cancerosas, controlar el azúcar en la sangre y prevenir enfermedades del corazón.10

Sin embargo, como todo en esta vida, los excesos hacen daño, esta sustancia se puede metabolizar y generar sustancias que pueden interactuar con el ADN 11 que podrían desencadenar en efectos mutagénicos y genotóxicos. Estos son algunos pocos ejemplos de cómo es que el metabolismo puede generar sustancias tóxicas y que no siempre comer nutritivamente es favorable para nuestra salud (Esquema 3).

Hoy en día es muy común encontrar por anuncios televisivos, redes sociales, etc., que una buena alimentación más un cambio de estilo de vida adecuado hará que estés saludable, pero siempre tiene que existir un equilibrio porque como ya vimos muchas veces en lugar de tener un beneficio tenemos un riesgo. Como comentario final, a la enfermedad o trastorno que se asocia a comer saludable se le conoce como ortorexia.

1. http://worldpopulationreview.com/countries/most-obese-countries/. Fecha de consulta 20-oct-19 2. Escrito por el personal de Mayo Clinic, 24-feb-2018. Obesidad, Mayo clinic, https://www.mayoclinic.org/es-es/diseases-conditions/obesity/symptoms-causes/ syc-20375742 3. Silverman B. R.; The organic Chemistry of drug designand drug action, 3rd edition, Academic Press, USA, 2014, 13. ISBN:9780123820303 4. Silverman B. R.; The organic Chemistry of drug designand drug action, 3rd edition, Academic Press, USA, 2014, capítulo 8 “Drug metabolism” . ISBN:9780123820303 5. Wermuth G. C; The practice of medicinal chemisty, 3rd edition, Academic Press, USA 2008,, 656 ISBN: 978-0-12-374194-3 6. Medlineplus, 2018. Aceite de hígado de Bacalao https://medlineplus.gov/spanish/druginfo/natural/1040.html 7. Penniston L. K.; Sherry A Tanumihardjo A. S.; The acute and chronic toxic effects of vitamin A Am J Clin Nutr 2006;83:191–201 8. Rahman N. A. A.; Fazilah. A.; Effarizah M. E; Toxicity of Nutmeg (Myristicin): A Review; IJASEIT, 2015, 3, 212. DOI: 10.18517/ ijaseit.5.3.518 9. Al‑Malahmeh, A. J.; Abdelmajeed, Al‑Ajlouni, A.; Wesseling, S.; Soffers, F. M. E. A.; Al‑Subeihi, A.; Kiwamoto, R.; Vervoort J.; Rietjens, M C. M I.; Physiologically based kinetic modeling of the bioactivation of myristicin; Arch. Toxicol.; 2017, 91, 713. DOI 10.1007/s00204-016-1752-5 10. WebMD, Quercetin https://www.webm d. c om / v it am i ns / ai / i ng re d i e nt m ono-294/quercetin 11. Srivastava, S.; Somasagara, R. R.; Hegde, M.; Nishana, M.; Tadi, K. S.; Srivastava, M.; Bibha Choudhary, B.; Raghavan C. S.; Scientific Reports, 2016 ,6, 1. DOI: 10.1038/srep24049

Al grupo heterogéneo de microorganismos que interactúan en diferentes órganos y tejidos de organismos superiores se le denomina microbioma, cuyas características son igual de diversas que las especies que la componen y suelen ubicarse tanto en el exterior (piel, cabello, axilas, genitales) cómo en el interior (boca, lumen intestinal, heces). La similitud entre todos éstos microorganismos es su capacidad por abastecer al huésped para conveniencia de ambos y entre ellos mismos, siendo así que sintetizan biomoléculas de diferente naturaleza, entre ellas vitaminas, enzimas y cofactores que hacen más eficientes las rutas metabólicas de los organismos mutualistas o aquellas que procesan elementos no biodisponibles para el huésped.1

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la composición de la microbiota interior en el ser humano proviene en gran parte del primer alimento que se procesa en los intestinos, siendo así por vía oral estrictamente y en el caso de los mamíferos a través de la microflora que circunda al tejido mamario

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De manera análoga a cualquier ecosistema, el interior del cuerpo humano es un conjunto estructurado de individuos que funcionan de manera sinérgica con las condiciones de vida de éste, llegando a ser una colección de todo lo que el huésped ingiere, desde alimento hasta fármacos y suplementos.

dictaminar la composición de la microbiota en un recién nacido, ya que el tracto vaginal es abundante en una microbiota simbiótica saludable provista por la madre, compuesta principalmente por especies de Lactobacillus y otras Bifidobacterias, cuya función sintética de vitamina B12, vitamina K, riboflavina, biotina, ácido nicotínico, ácido pantotenico, piridoxina y tiamina contribuyen al óptimo funcionamiento y homeostasis del recién nacido. De otra manera el recién nacido se enfrenta a una colonización preferente por enterobacterias como Shigella, Salmonella, del género Clostridium3 entre otros anaerobios facultativos que ganarían una disbiosis mediante la secreción de factores de virulencia, toxinas, péptidos asociados a patógenos y su adhesión al epitelio intestinal; la instalación de éstas bacterias se hace evidente con eventos inflamatorios y disfunciones gastrointestinales como diarrea, dolor abdominal y vómito frecuentes.4

La microbiota es una fracción localizada del microbioma, y la composición de la microbiota interior en el ser humano proviene en gran parte del primer alimento que se procesa en los intestinos, siendo así por vía oral estrictamente y en el caso de los mamíferos a través de la microflora que circunda al tejido mamario; por otra parte la leche materna contiene una gama amplia de inmunoglobulinas tipo A (IgA) que modifican al sistema inmune del recién nacido imitando así el repertorio de anticuerpos proveniente de la madre.2 Ésta sincronía entre la ingesta de un alimento inmunopotenciador y la adquisición de una carga de microorganismos permite la instalación selectiva de las bacterias que formarán el microbioma intestinal Existen barreras biológicas que seleccionan al microbioma por medios químicos, enzimátidel individuo. cos e inmunológicos, todo ello concretado con Se tiene evidencia de que eventos divergentes asistencia de los diferentes órganos que comcomo el nacimiento a través de cesárea pueden ponen al tracto gastrointestinal. Al igual que

en cualquier sistema protector, una disfunción tra los distintos factores con los que entra en de alguna de las partes del sistema digestivo contacto el tracto gastrointestinal.6 permite el ingreso de microorganismos indeseables y su crecimiento desmedido. El 93.5% de las bacterias intestinales de un individuo sano se ubican los filos: ProteobacAl inicio de la digestión el intestino delgado teria, Actinobacteria, Firmicutes y Bacteroideen sus diversos segmentos y órganos adyacen- tes.3 El género Lactobacillus contiene a divertes se encarga de extraer de forma química sas especies de microorganismos simbióticos en el ser humano y también es uno de los primeros en introducirse al cuerpo, está presente en la boca, axilas, genitales y otras mucosas. Además de otras especies del filo Bacteroidetes y Firmicutes, Lactobacillus procesa los carbohidratos complejos ingeridos por el huésped y que no pueden ser procesados por el repertorio enzimático humano, para ser utilizados como fuente de energía y a su vez generando moléculas pequeñas como el acetato, el buti-

El intestino grueso posee paredes membranosas recubiertas de mucosidad, formada por las células de Paneth, células caliciformes, enterocitos y células enteroendócrinas cuya capacidad por generar mucina, beta defensinas, catelicidinas, quimosinas e IgA las convierte en una barrera bioquímica e inmunológica con-

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y enzimática los nutrientes en los alimentos. Los movimientos peristálticos continuos permiten que ésta fracción de los intestinos se mantenga estéril.5 Después el quimo procesado es transportado al intestino grueso, específicamente al colon en dónde se alberga la mayor carga microbiana.

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El género Lactobacillus contiene a diversas especies de microorganismos simbióticos en el ser humano y también es uno de los primeros en introducirse al cuerpo, está presente en la boca, axilas, genitales y otras mucosas

rato y el propionato, ácidos grasos de cadena corta que se encuentran en el tracto digestivo en una proporción de 3:1:1 respectivamente. Éstas moléculas asisten funciones como la expresión génica, quimiotaxis, diferenciación celular, proliferación celular y apoptosis tras ser absorbidas en el tracto gastrointestinal para

interactuar a diferentes niveles, siendo la modificación de proteínas y ADN una de las funciones fundamentales de éstos ácidos grasos.3 Se ha demostrado que una microbiota compuesta por fermentadores estrictos se abastece de carbohidratos complejos como fructooligosácaridos, galactooligosacáridos e inulina, generando monómeros que contribuyen al mantenimiento y síntesis de elementos para las mucosas intestinales;1 éstas mucosas están estructuradas en dos capas, una exterior qué forma parte del glucocáliz de las células abundante en mucinas glicosiladas con galactosa, N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina y una interior que es prácticamente estéril. Experimentos con ratones evidencian la importancia de la fibra en la dieta, teniendo que individuos con una ingesta baja de carbohidratos desarrollan erosión en el epitelio intestinal a causa de la microbiota que utiliza las mucinas formadas en la capa exterior del intestino como fuente de energía, o incluso debido a la ausencia de mucina intestinal que proteja a la células, lo que compromete la estructura del órgano desencadenando así procesos inflamatorios y dificultando la contribución de los fermentadores gastrointestinales al no tener un sitio de unión y reconocimiento en las vellosidades intestinales.7 El uso de medicamentos y otros xenobioticos de la dieta moderna, como colorantes y saborizantes artificiales son responsables de una disbiosis por eliminación de especies bacterianas o alteración de sus funciones metabólicas. El uso de clindamicina, claritromicina, ciprofloxacino y metronidazol ha demostrado ser la causa de alteraciones del microbioma y su expresión génica por periodos variables de tiempo con diferencias de un individuo a otro. Estudios realizados en humanos utilizando betalactamicos como la ampicilina,

sulbactam y celfazolina mostraron un impacto en la ecología del intestino y efectos negativos en la producción de moléculas esenciales para funciones celulares como la acetil-coA o el acetil fosfato.3

ingesta. Las consideradas bacterias probióticas son sensibles a las sales biliares producidas en el intestino como el taurocolato, que asiste en la germinación de esporas cuando éstas llegan al colon,3 lo que enfatiza la importancia de consumir frutas y vegetales frescos para la adLos alimentos frescos contienen un número quisición de especies útiles en el microbioma importante de bacterias independientemente con los mínimos métodos de preparación para del método de cultivo mediante el cual se pro- asegurar que se está ingiriendo una concentradujeron, siendo la principal causa que también ción viable de células. la vida vegetal está colonizada en el interior y exterior (endófitos y epífitos) de manera sim- La diferencia drástica en la concentración bacbiótica en concentraciones de hasta 4.7x109 teriana de una dieta basada en alimentos fres-

ufc/mL.8 Bacillus pumillus es un ejemplo de las especies que se han encontrado en numerosos alimentos frescos y en el tracto gastrointestinal humano, lo que significa la existencia ubicua del microorganismo y la adquisición de probióticos mediante la sola ingesta de linaza, moringa o brócoli.9 Presenta poca dificultad para especies del género Bacillus, Lactobacillus o Clostridium la colonización intestinal debido a su capacidad por generar esporas, pasando así las diversas barreras a las que se enfrentan dentro del cuerpo humano desde su

cos y una proveniente de insumos procesados deriva en trastornos que van desde daño fisiológico hasta disfunciones del humor, que se originan de un desbalance de neurotransmisores o precursores de ellos que son procesados por microorganismos intestinales. El triptófano es un aminoácido esencial y precursor de la serotonina, un neurotransmisor que participa en diversos procesos gástricos, secretorios y termoteguladores; se ha reportado que especies patógenas como Escherichia coli, Achromobacter liquefaciens, y Paracolobactrum co-

liforme utilizan la triptofanasa para degradar el triptófano por la vía indol y utilizarlo como energía en forma de piruvato, agotando así el aminoácido disponible para la homeostasis del huésped. Adicionalmente se encuentra caracterizada la forma en que la ingesta de elevadas cantidades de glucosa favorece la secreción de dopamina en el núcleo accumbens del cerebro y éste a su vez se comporta como un inmunosupresor que ralentiza la producción de IgA, además de potenciar en el intestino la expresión de factores de virulencia y patogenicidad en las enfermedades bacterianas causadas por Pseudomonas aureaginosa, Campylobacter jejuni, Helicobacter pilori, Escherichia coli y Salmonella enterica.10 La introducción atenuada de una variedad de microorganismos al tracto gastrointestinal tiene un efecto inmunopotenciador; como ocurre en la rizósfera y filósfera de una planta, la exposición de las células a efectores y factores de virulencia provenientes de microorganismos patógenos activan la respuesta inmune y la producción de anticuerpos que asistirán en el reconocimiento y eliminación de éstos invasores.11 La microbiota intestinal se puede convertir en nuestro aliado o enemigo, mantener un balance saludable recae en los hábitos alimenticios, profilácticos y de higiene, pero es un hecho que se mantiene como un sistema dinámico manipulable gracias a los numerosos factores de selección que biológicamente se encuentran disponibles.

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Las sales clave en las funciones vitales Imaginemos un escenario donde nuestro cuerpo está sometido a las condiciones físicamente más demandantes, aún para los atletas; nuestro trabajo lo tenemos que realizar en Marina Bay, Singapur, a 40 °C de temperatura ambiente, pero el lugar donde nos encontramos realizando nuestras actividades alcanza 50 °C y una humedad relativa del 70%. A estas condiciones la pérdida de fluidos es de 4 kg en 2 horas. Este nivel de pérdida de fluidos va más allá de la sensación de sed. El nivel reducido de electrolitos en el cuerpo conduce a frecuencias cardíacas más altas y una elevación de la temperatura corporal. Esto no sólo reduce las habilidades físicas de las personas, sino también su función mental. A medida que aumenta la pérdida de líquido, estas funciones se ven cada vez más afectadas. En el extremo, esto puede conducir al agotamiento e incluso al desmayo. Detallando un poco más nuestro espacio de trabajo, seamos más descriptivos, trabajamos en una cabina, con un área estrecha, construida en fibra de carbono tipo sándwich, recubierta con material aislante, sólo cabe nuestro cuerpo y el acolchado interior grueso mantienen el calor contenido en el espacio reducido donde se encuentra un hardware electrónico funcionando en todo momento generando calor, además de aditamentos hidráulicos que

ARTÍCULO

Carla Cervantes Camacho y Angel Contreras García emiten mucho calor debido a que el fluido hidráulico opera a más de 120 °C. 1 La pregunta ahora es: ¿Qué clase de trabajo implica estas condiciones y por qué lo haría? Como respuesta sólo mencionaré lo siguiente. En la Revista Forbes hay una lista llamada The World's Highest-Paid Athletes y ahí se encuentra en el número 13 un tipo llamado Lewis Hamilton con ganancias de 55 millones de dólares al año y en el número 30 Sebastian Vettel con 40.3 millones de dólares al año2, ambos pilotos de Fórmula 1 en los equipos Mercedes-Benz y Ferrari, respectivamente. Por esa suma de dinero, ahora parece más atractivo un trabajo en las condiciones mencionadas en los párrafos anteriores, ¿no lo creen? Ser capaz de resistir estas condiciones es clave para un buen desempeño de los pilotos en Marina Bay y en cualquier lugar donde se realizan estas carreras, por lo que los equipos y los pilotos

deben estar bien preparados y es por eso que aunque muchos no lo vean, los pilotos de alto desempeño deben de tener regímenes de entrenamiento y cuidados de la salud de un atleta de alto rendimiento.

secuencias podrían ser catastróficas, y en un deporte donde una de las variables más importantes es el peso total, no es fácil colocar 4 litros de agua disponibles para el piloto, para que pueda recuperar los mismos 4 litros que perderá a lo largo de una competencia. La respuesta, como ha sido a lo largo de la historia, la da la ciencia, y en este caso la clave no es el agua disponible para la recuperación de fluidos, sino lo que contiene esa agua y la concentración en que lo contiene. Hablemos de la importancia de las sales y minerales en el agua y entenderemos cómo algo tan simple es pieza fundamental en una actividad que mueve masas y dinero alrededor de todo el mundo.

Es interesante notar que el agua nunca se encuentra como sustancia pura en el organismo humano. Siempre está en combinación con otros componentes y cuando la eliminamos del cuerpo, se elimina junto con sales y otras sustancias.3 La importancia de las sales disueltas y los componentes minerales del agua es amplia para el organismo humano. Seguramente hemos oído historias de náufragos, donde a pesar de estar rodeados de agua, no pueden sobrevivir, ya que el agua de mar tiene una concentración de sales muy alta, alrededor de 35 g de sales por litro, y cuando es ingerida, produce deshidratación. Esta deshidratación es un desbalance homeostático en el organismo humano que no le permite la sobrevivencia. La palabra homeostasis fue acuñada por Walter B. Canon (1871-1945) del griego homeo- , constante, + stasis, mantener, Ahora bien, reducir el efecto del calor en el para describir los mecanismos que mantienen conductor no es simplemente un caso de ma- constantes las condiciones del medio interno yor comodidad, hay razones reales de rendi- de un organismo.4 miento detrás de esta preparación ya que el estrés térmico es la principal preocupación, si Así, los náufragos que han corrido con la suerel cuerpo y mente falla a 360 km/h, las con- te de sobrevivir, como José Salvador Alvarenga

El agua sin sales se produce naturalmente durante la evaporación del agua. El agua condensada en las nubes, que cae en forma de lluvia o nieve presenta un muy bajo contenido de sales, y no es sino hasta que empapa la tierra donde redisuelve las sales de éstos. Existen casos documentados donde se han reportado problemas de salud agudos en escaladores de montañas que preparaban sus bebidas disolviendo nieve, que como ya dijimos, no está suplementada con los iones necesarios.7 Una condición más severa, con edema cerebral, convulsiones y acidosis metabólica fue reportada en niños cuyas bebidas fueron preparadas con agua destilada o agua con bajo contenido mineral.8 Actualmente, se ha documentado ampliamente que la ingesta baja en sales causa desequilibrios en el organismo. Aquí mencionaremos sólo algunas referencias. La OMS, en su documento "Nutrients in drinking water" (2005) describe un experimento en ratas, en donde por más de un año de ingesta de agua destilada o agua con un total de sólidos disueltos totales (SDT) ≤75 mg/L, conduce a:

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La organización mundial de la salud (OMS), apoyada en evidencia de estudios en diversos países como Alemania, República Checa, Rusia y Estados Unidos, ha emitido recomendaciones sobre el contenido mínimo de sales en el agua potable, el cual no debe ser menor a 100 mg/L.

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encontrado el 30 de enero de 2014, lo lograron ingiriendo agua de lluvia, orina, y otros líquidos derivados de fluidos de peces, aves y tortugas.5 El hecho de que el agua salada de mar sea incapaz de sostener la vida humana, tal vez nos podría hacer pensar que entre menor contenido de sales tenga el agua es mejor. Esta idea quizás podría estar reforzada con los anuncios de agua embotellada que nos dicen, "baja en sales", "libre de sodio". Sin embargo, la importancia de las sales disueltas en el agua está ampliamente documentada, y de hecho la organización mundial de la salud (OMS), apoyada en evidencia de estudios en diversos países como Alemania, República Checa, Rusia y Estados Unidos, ha emitido recomendaciones sobre el contenido mínimo de sales en el agua potable, el cual no debe ser menor a 100 mg/L.6

1) Incremento en la ingesta de agua, incremento de diuresis, incremento del volumen del fluido extracelular, incremento de concentraciones de iones sodio y cloruro en suero con incremento en la eliminación de estos iones, resultando en un balance global negativo. 2) Cambios en el hematocrito y menores volúmenes de glóbulos rojos.9 3) Disminución en la secreción de tri-iodotironina y aldosterona, incremento en la secreción de cortisol, cambios morfológicos en los riñones, incluyendo una pronunciada atrofia del glomérulo y distensión/hinchamiento del endotelio vascular limitando el flujo de la sangre. Reducción en la osificación de fetos de ratas.10 Además, los resultados de experimentos en humanos voluntarios evaluados por los investigadores de la OMS, donde les suministraron agua con bajo SDT < 100 mg/L , muestran resultados sobre la homeostasis en la misma dirección que los estudios en animales.

"Agua de bajo contenido mineral: 1) Incrementan la diuresis (casi en un 20%, sobre el promedio), incrementan el volumen de agua en el cuerpo, incrementan la concentración de sodio en el suero. 2) Decremento de la concentración de potasio. 3) Incrementan la eliminación de iones sodio, potasio, cloruro, calcio y magnesio del cuerpo" .11 Agua desmineralizada artificialmente se produjo primero por destilación y más tarde por desionización o por osmosis-inversa, principalmente para procesos industriales, técnicos y de laboratorio. Procesos de desalinización de agua, como la osmosis inversa, se empezaron a popularizar en los años 1960's".12 Un

Estos síntomas son similares a los enlistados por la Sociedad Alemana para la Nutrición quien, en su documento: "Drink destilled water?" en 1993, refuta que el agua destilada sea adecuada para el consumo humano, explicando que "La resorción del agua en el epitelio intestinal se produce por el transporte de sodio. Cuando se ingiere agua destilada, el intestino tiene que añadir electrolitos al agua primero, tomándolos de las reservas del cuerpo. Como el cuerpo nunca elimina fluidos en forma de agua “pura”, sino que siempre lo hace con sales, se debe asegurar un adecuado consumo de electrolitos. La ingestión de agua destilada conduce a la dilución de los electrolitos disueltos en el agua del cuerpo". Una inadecuada redistribución del agua entre los compartimentos puede comprometer la función de órganos vitales. Síntomas que se observan al inicio de esta condición incluyen cansancio, debilidad y dolor de cabeza; síntomas más severos son calambres musculares y problemas en el ritmo cardiaco.14

Con esta evidencia, debemos estar alertas, ya que últimamente se está popularizando más la venta de destiladores como fuente de agua para uso doméstico. El agua destilada no es adecuada para el consumo humano, ya que su contenido de sales es casi nulo, por lo que no contiene el balance de sales necesario para mantener la correcta homeostasis del organismo humano. Sin embargo, tanto los proceso de destilación como de osmosis inversa pueden ser usados como procesos de potabilizacaso ilustrativo es el de poblaciones Checa y ción si se tiene la precaución de recuperar al Eslovaca que empezaron a usar sistemas ba- agua los niveles mínimos requeridos de las sasados en osmosis inversa para el tratamiento les necesarias. de agua para beber en los grifos de sus casas en 2000-2002. En posteriores semanas Una vez que conocimos de manera un tanto y meses, la población empezó a quejarse de fugaz, la importancia y efectos de las sales y cansancio, debilidad, calambres musculares y minerales en el cuerpo humano, la siguiente desordenes cardiovasculares.13 pregunta es, ¿cuál es la concentración de sales

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El agua destilada no es adecuada para el consumo humano, ya que su contenido de sales es casi nulo, por lo que no contiene el balance de sales necesario para mantener la correcta homeostasis del organismo humano.

Para el ión potasio sugiere una cantidad máxima de 10 mg/L, pero menciona que la cantidad promedio habitual es 2.5 mg/L. El exceso en la concentración de ión potasio es poco probable que ocurra. Se han reportado casos graves y hasta mortales por consumo excesivo de suplementos.17

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En el caso del sodio, siendo su abundancia relativa mayor, como se observa en el agua de mar, donde es el catión más abundante, con un 30% de la composición de todos los iones, parece dársele menos importancia, tal vez debido a la facilidad actual con la que tenemos acceso al consumo de este catión, no se le ha asignado un valor recomendado, sino más bien un nivel que más le conviene al cuerpo? La OMS nos máximo de 200 mg/L, valor asociado al sabor recomienda entre 200 a 400 mg/L en aguas que imparte al agua. El exceso de sodio puede cloruro-sulfatadas y 250 a 500 mg/L en agua promover la hipertensión. bicarbonatadas; en tanto que hace énfasis en que el contenido de sales mínimo del agua de El ión sodio es un electrolito esencial para la función celular regulando el balance osmóticonsumo humano es de 100 mg/L.15 co, la regulación de los fluidos corporales y la La definición del valor recomendado para cada presión arterial, el volumen sanguíneo y el pH. uno de los principales cationes (sodio, magnesio y calcio) y principales aniones (cloruros, El ión sodio en el ser humano participa en múlsulfatos y carbonatos) es más controvertida. Y tiples transportadores transmembranales. Por las actuales recomendaciones de la OMS no es- ejemplo, se ha identificado la familia de proteítablecen un valor específico; sin embargo, para nas co-transportadoras sodio (Na+)-glucosa algunos cationes nos sugieren algunos valores: SGLT (por su nombre en inglés sodium-glucose linked transporter), donde la presencia de Para el ión magnesio sugiere un mínimo de 10 sodio es indispensable para la transportación mg/L, y para el ión calcio sugieren mínimo de del azúcar desde el lumen del intestino hacia 20 mg/L. Se ha visto que concentraciones de el torrente sanguíneo. Estas proteínas pueden magnesio (20 mg/L) y calcio (40 mg/L) pro- transportar glucosa o galactosa. De esta famiveen protección contra enfermedades cardio- lia, SGLT1 se encuentran predominantemente vasculares, presión alta, dolores de cabeza, en intestino delgado y se cree que es el principal transportador de glucosa en el intestino.18 vértigo y osteoporosis.16 Adicionalmente, el calcio ayuda a reducir la capacidad corrosiva del agua y contribuye a la menor absorción de otros cationes divalentes más tóxicos como el plomo y el mercurio.

En las células del cuerpo humano, existe un modulador importantísimo del equilibrio homeostático, la proteína transportadora transmembranal conocida como "la bomba ATP /

sodio-potasio", que envía desde el interior de la célula al medio extracelular 3 iones de sodio, a la vez que ingresa 2 iones de potasio.19 Fue descubierta en tejido nervioso en 1957 por Jens christian Skou, quien recibió en 1997 el Premio Nobel de Química de manera compartida con otros por el descubrimiento de enzimas transportadoras de iones.20 Para el caso de los atletas de alto rendimiento, el riesgo es al contrario, la perdida de minerales los puede llevar a una condición llamada "Choque Hiponatrémico", el cual se produce seguido a una actividad física intensa y excesiva ingesta de líquido hipotónico, es decir, bajos en sales. Esta condición puede inducir conse-

cuencias graves (edema cerebral y encefalopatía metabólica, daño cerebral permanente) de los cuales algunos atletas no se recuperan. Se han realizado diversas formulaciones de bebidas hidratantes, tanto para deportistas, como para el tratamiento de deshidratación en general por otras causas y enfermedades. Un ejemplo es el llamado "suero oral", que contiene agua con sales como cloruro de sodio,

cloruro de potasio, una sal orgánica, el citrato trisódico y un azúcar, la glucosa. Podríamos entonces pensar que aunque ingiramos agua baja en sales y luego suministremos suficientes sales en la dieta sólida, sería suficiente para compensar. Sin embargo, aunque resulte sumamente curioso, diversos reportes como el estudio en ratas mencionado antes, mostraron que la reducción de minerales en el agua no es compensada por la dieta sólida, aún cuando los animales fueron mantenidos con dietas estandarizadas que son fisiológicamente adecuadas en valores calóricos, nutricionales y de composición de sal.21 Ahora sabemos, el agua para beber debe contener un nivel mínimo de sales, con iones de sodio, potasio, magnesio, calcio, cloruros, sulfatos y bicarbonatos. Además, las sales ayudan a reducir la corrosividad del agua desmineralizada, y por tanto, protegen de la contaminación involuntaria de metales pesados provenientes de soldaduras de tubería, tuberías y recipientes de almacenamiento. Pero lo más importante, las sales y minerales controlan el balance homeostático del organismo humano y con él, muchas de las funciones vitales, tanto físicas como mentales. Ahora es un poco más sencillo deducir cómo los especialistas en medicina deportiva han superado el reto de tener atletas en condiciones de deshidratación extrema con altos niveles de desempeño. Efectivamente, la respuesta está en la composición de sales y minerales que se le da a cada uno de esos pilotos, para que durante las aproximadamente 2 horas que dura una carrera y que van a perder los 4 litros de agua, no sufran ninguna consecuencia por falla en sus funciones vitales y entonces podamos disfrutar de un espectáculo deportivo. Ahora, la pregunta más interesante es, ¿cómo preparan

esas soluciones acuosas de sales y minerales para lograr el máximo desempeño? ¿Cuál es su composición? La respuesta es un secreto muy bien guardado por cada uno de los médicos de cada uno de los equipos, porque además dependerá de la fisonomía y metabolismo de cada individuo y en muchas ocasiones de la preparación previa a la carrera. Lo que se ha documentado últimamente es el uso de cuerpos cetónicos en la mejora del desempeño y capacidad de recuperación de los atletas, pero al final estos cuerpos cetónicos se introducen en el agua en forma de sales de calcio, sodio y potasio.22 Entonces, cuando vean una carrera de Fórmula 1, o a un atleta de alto rendimiento que finaliza un evento deportivo y parece no estar totalmente desfallecido, como estaríamos el resto de la población sin la preparación para este tipo de actividades, debemos pensar en todos los estudios y diseños de dietas y preparación física detrás de estos personajes, y por lo tanto haciendo la analogía con nuestros comportamientos, es más recomendable hacer la ingesta de agua con una cantidad de sales balanceada, ya que el uso de agua con baja concentración de sales y minerales nos puede afectar severamente en la salud.

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Anónimo. "Hyponatremic seizures among infants fed with commercial bottled drinking water – Wisconsin", 1993. MMWR 1994; 43: 641643. Citado por "Nutrients in drinking water" (No. WHO/SDE/WSH/05.09). Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2005. pág. 152.

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10 Rakhmanin YuA, Mikhailova RI, Filippova AV, et al. "On some aspects of biological effects of distilled water." (En Ruso) Gig Sanit 1989; 3: 92-93. Citado por "Nutrients in drinking water" No. WHO/

SDE/WSH/05.09. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2005. pág. 151. 11 "Guidelines on health aspects of water desalination". ETS/80.4. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization), 1980. Citado por "Nutrients in drinking water" No. WHO/ SDE/WSH/05.09. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). pág. 151. 12 "Nutrients in drinking water" No. WHO/SDE/ WSH/05.09. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2005. pág. 148. 13 "National Institute of Public Health. Internal data." Praga: 2003. Citado por "Nutrients in drinking water" (No. WHO/SDE/WSH/05.09). Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2005. pág. 153. 14 "Deutsche Gesellschaft für Ernährung. Drink distilled water?" (En Alemán) Med Mo Pharm1993; 16: 146. Citado por "Nutrients in drinking water" No. WHO/SDE/WSH/05.09. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2005. pág. 151. 15 "Guidelines on health aspects of water desalination." ETS/80.4. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization), 1980. Citado por "Nutrients in drinking water" No. WHO/ SDE/WSH/05.09. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2005. pág. 156. 16 Idem. 17 "Potassium in drinking-water. Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality". WHO/HSE/ WSH/09.01/7. Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2009. 18 LEHMANN, Anders; HORNBY, Pamela J. "Intestinal SGLT1 in metabolic health and disease". American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology, 2016, vol. 310, no 11, p. G887-G898. 19 JARDETZKY, O. "Simple Allosteric Model for Membrane Pumps." Nature 211, 969–970 (1966).

20 https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/ 21 Rakhmanin YuA, Mikhailova RI, Filippova AV, et al. "On some aspects of biological effects of distilled water." (En Ruso) Gig Sanit 1989; 3: 92-93. Citado por "Nutrients in drinking water" No. WHO/SDE/ WSH/05.09. Ginebra: Organización Mundial de la Salud (World Health Organization). 2005. pág. 151. 22 "What are ketones and why are the Tour de France’s top teams using them? Team Jumbo-Visma has four stage wins at the 2019 Tour and are using ketones to help with their athletes' recovery and enhance performance at the French Grand Tour, July 16th, 2019 by Philippe Tremblay, Health+Nutrition, News".

EL PASO DE SUSTANCIAS

POR EL ORGANISMO MODELOS COMPARTIMENTALES Y FARMACOCINÉTICA

Mucho de lo que conocemos del organismo humano ha sido debido a nuestra constante necesidad de querer conservarlo saludable o remediar aquellas condiciones que lo alejan de dicho estado. Durante milenios el hombre a recurrido a diversas técnicas para llevar a cabo este particular, una de dichas técnicas es la medicación y los elementos ejecutores de dicha técnica son los compuestos activos o fármacos –últimante también llamados API’s (Active Pharmaceutal Ingredient, del idioma inglés).

ARTÍCULO

Laura Jiménez Ramírez Estudiante de 8vo semestre de Químico Farmacobiologo Universidad de Guadalajara laura.laboratorista@gmail.com Para que un fármaco pueda tener una acción farmacológica en un sitio específico del cuerpo humano, es necesario que éste alcance los niveles terapéuticos y llegue al sitio diana; de igual manera, para que el fármaco no cause toxicidad, es necesario que sea eliminado gradualmente. Al comportamiento de un fármaco y su evolución durante la liberación, absorción, distribución, metabolismo, y eliminación (LADME) se le conoce como farmacocinética. Existen diversos factores que pueden influenciar la farmacocinética, entre ellos, los grupos etarios, los grupos étnicos, el padecimiento de enfermedades crónico degenerativas, entre otros. Es decir, el comportamiento de un fármaco en un paciente anciano caucásico con insuficiencia renal puede no ser el mismo que el de un paciente afrodescendiente de media-

na edad que goza de buena salud; por lo tanto, los estudios farmacocinéticos son fundamentales en la investigación y el desarrollo de nuevos fármacos y formas farmacéuticas, ya que permiten establecer la dosis adecuada para cada paciente. Para conocer el comportamiento de un fármaco -aunque técnicamente para cualquier sustancia- en el cuerpo humano, se hace uso de modelos matemáticos basados en la monitorización de los niveles séricos de los fármacos en función del tiempo como una técnica de control terapéutico y la individualización posológica en diferentes poblaciones de pacientes. La distribución de los fármacos se establece como un equilibrio reversible entre el fármaco libre y el que se encuentra unido a tejidos o proteínas. Puede ser simple, o bien muy compleja, dependiendo de factores propios del fármaco como el peso molecular o grado de ionización de la molécula y por factores fisiológicos como el flujo sanguíneo, la capacidad de fijación a las proteínas plasmáticas y tisulares, a la permeabilidad de las membranas, entre otras. Respecto al metabolismo de los fármacos, los polimorfismos genéticos que manifieste una población pueden

MODELOS COMPARTIMENTALES Gibaldi, M.; Perrier, D. Farmacocinética. Ed. Reverte

Los compartimientos no son entidades fisiológicas o anatómicas reales, sino modelos de estudio basados en similitudes de irrigación sanguínea, cantidad de masa o volumen.

Modelo Monocompartimental • A pesar de su sencillez, ayuda a explicar el paso de muchos fármacos por el organismo. • Asume que el organismo es un recipiente con plasma y sangre. • Considera que la eliminación es constante y directa. • Explica el comportamiento de fármacos vía intravenosa que no experimentan absorción ni distribución.

La cantidad de fármaco en sangre decae de forma lineal conforme pasa el tiempo.

Modelo Bicompartimental Tras una administración oral, un fármaco pasa de un compartimiento periférico a uno central. Compartimento Compartimento periférico Central

Vía de eliminación ABSORCIÓN. El paso del compartimiento periférico al central. DISTRIBUCIÓN. Cuando el compartimiento central ya no puede alojar más fármaco sin ELIMINARLO o METABOLIZARLO.

influir en la funcionalidad de las enzimas responsables de la biotransformación de los fármacos y, por lo tanto, en su farmacocinética. La excreción del fármaco inalterado permite su eliminación, siendo la excreción renal la principal vía de eliminación, más no la única, ya que también puede eliminarse por excreción biliar, sudorípara, salivar o mamaria, contribuyendo a la eliminación de los fármacos del organismo de manera secundaria. En estudios farmacocinéticos, una vez que se obtiene la información sobre los niveles del fármaco en los fluidos o tejidos del organismo debe plantearse un modelo matemático que permita interpretar los procesos LADME implicados. Los parámetros a utilizarse en un modelo matemático se estiman a partir de las curvas de nivel del fármaco y sus metabolitos en plasma y otros tejidos mediante métodos de regresión no lineal. Los métodos de análisis matemáticos más utilizados son los modelos compartimentales. Éstos se basan en considerar al organismo un conjunto de compartimentos que comparten una distribución homogénea. La transferencia del fármaco entre los diferentes compartimentos suele ser mediante procesos lineales y de primer orden.

Modelo monocompartimental

La concentración en plasma (C) en cualquier tiempo (t) después de la administración de la dosis inicial (X0), distribuida en el volumen (V), es igual a la fracción absorbida (F), de la dosis administrada la cual es influenciada por las constantes de absorción (ka) y de eliminación (K).

Un modelo monocompartimental es aquel que considera al organismo como un solo contenedor en el que el fármaco es distribuido instantáneamente de forma homogénea a todos los órganos. Un ejemplo de éste es la administración de un bolus intravenoso, que se caracteriza por ser eliminado con una cinética de primer orden; es decir, que la eliminación del fármaco es proporcional a su concentración, obedeciendo a una linea recta cuando se grafican los datos de concentración contra tiempo. El esquema de un modelo monocom-

partimental se muestra en la Figura 1, dónde A representa la cantidad de fármaco; Vd el volumen de distribución y ke la constante de velocidad de eliminación de primer orden desde ese compartimento.

Sin embargo, en el modelo monocompartimental existe una variación en el tiempo de equilibrio de concentración entre la sangre y los órganos que, en ocasiones, puede llegar a ser significativa. Para evitar esta variación es preciso recurrir a modelos más complejos en los que se contempla más de un compartimento.

Modelo bicompartimental. El modelo bicompartimental se basa en la interacción entre dos contenedores relacionados entre sí; un contenedor de rápido acceso, o compartimento central, y un contenedor secundario denominado compartimento periférico. Los órganos y tejidos que cuentan con un buen flujo sanguíneo son considerados parte del compartimento central, mientras que los órganos menos irrigados y en los que, consecuentemente, el fármaco tarda más en acceder, se consideran parte del compartimento periférico. La Figura 2 representa un modelo bicompartimental en el que Vc y Vp representan el volumen de distribución de cada compartimento, Ac y Ap la concentración del fármaco de cada compartimento y k 12 y k 21 las constantes de velocidad de transferencia del fármaco entre los compartimentos central y periférico.

Figura 2. Esquema de un modelo bicompartimental

Ac’ Vc K10

K12

Ap’ Vp

K21

Cuando un fármaco es administrado por vía intravenosa, éste es distribuido inmediatamente de forma homogénea en el compartimento central y, moderado por la constante de velocidad k12, el fármaco pasa a distribuirse al compartimento periférico logrando así que ambos contenedores logren el equilibrio en la concentración. Asimismo, la constante k21 permite el retorno del fármaco al compartimento central para ser eliminado posteriormente bajo el régimen de la constante k10. Como se mencionó en un inicio, es importante resaltar que la farmacocinética depende también de las propiedades del fármaco; además, la vía de administración también se considera como un factor influyente. Existen numerosas vías de administración que implican la absorción de un fármaco antes de entrar al torrente sanguíneo;

al compartimento central para que, finalmente, sea eliminado.

ya sea oral, intramuscular, cutánea, rectal, entre otras. A éstas se les conoce como extravasales o extravasculares.

Modelos bicompartimentales extravasales En un modelo extravasal se requiere contemplar la absorción del fármaco, por lo tanto, un nuevo compartimento es añadido, mismo que será moderado por una constante que definirá el paso de la sustancia del sitio de absorción hasta la circulación sanguínea como se esquematiza en la Figura 3. En este modelo se contempla el paso del fármaco a través de una membrana para posteriormente ser distribuido de manera homogénea, a partir de entonces, se considera que continúa con una distribución al compartimento periférico para su posterior retorno

Figura 3. Esquema de un modelo bicompartimental extravasal

Absorción

K01

Compartimento central

K12

K21

Compartimento periférico

K10

Así como los modelos compartimentales, existen otros métodos matemáticos para evaluar la farmacocinética, ya sea en suero, orina, leche materna, entre otras secreciones, y que sirven como herramientas clave para la formulación y dosificación de nuevos principios activos y formas farmacéuticas. Con el empleo de estos modelos no sólo se logra mejorar la relación costo-beneficio para los pacientes, sino que a su vez permiten que tengan una mejor calidad de vida, el conocimiento de la farmacocinética en las poblaciones especiales y una reducción significativa en la tasa de mortalidad de los pacientes.

LA QUÍMICA

EMOCIONAL La química cerebral nos predispone hacia determinados estados de ánimo; cualquier alteración puede hacernos experimentar la más elevada motivación o la más desesperante y extrema tristeza, positivos o negativos desmedidos, depresión, ansiedad y estrés. Se sabe que la depresión se vincula con determinados aminoácidos y neurotransmisores como la serotonina y la dopamina, desencadenando reacciones al interior y a lo largo de nuestro organismo. Tanto el estrés como depresión están relacionados con el descenso de la actividad inmunológica, manifestada por una disminución de la respuesta de linfocitos ante diferentes mitógenos, así como una menor cantidad de células T, B, o linfocitos granulares en sangre. Además, entre mayor reactividad simpática (sinapsis: unión dendrita-axón de dos neuronas) se muestre ante condiciones de estrés, mayor grado de inmunosupresión se producirá ante dicha situación estresante, la mayoría de las emociones básicas están asociadas con química neuronal en todo el cuerpo, lo que corresponde a cambios en la respiración, el ritmo cardiaco y demás funciones. Este enfoque a la química y bioquímica de las emociones, nos permite conocer las relaciones entre éstas y la actividad cerebral, el sistema límbico y el sistema nervioso mediante su activación e inhibición de neurotransmisores o también llamados neuroestímulantes.

ARTÍCULO

Kenzo Fernando Morales Librado Estudiante de 5to semestre de la carrera de QFB. Universidad Autónoma del Estado de México

Fundamentos de la actividad bioquímica emocional en la fisiología humana

Las emociones impactan en todo el organismo para que funcione adecuadamente y pueda responder a los desafíos del día a día activando respuestas cardiovasculares, esqueletomusculares, neuroendocrinas y del sistema nervioso autónomo; según Damasio, un proceso emocional comienza con la percepción de un objeto o situación, o con el recuerdo de ese objeto o situación; en ambos casos la respuesta es la activación de los núcleos del tronco encefálico, el hipotálamo y la amígdala cerebral. Posteriormente estas estructuras liberan hormonas en el torrente sanguíneo, que se dispersan en el organismo y zonas cerebrales, desde ahí se envían simultáneamente, señales electroquímicas por medio de neurotransmisores hacia las glándulas adrenales (o suprarrenales, “encima de cada riñón”) que producen hormonas esteroideas, epinefrina (adrenalina) y norepinefrina (noradrenalina). Estas hormonas ayudan a controlar los latidos del corazón, la presión arterial y también actúan en el cerebro y regiones como la corteza, el tálamo, y los ganglios basales, modificando el estado cognitivo y la forma de procesar la información.

Sustratos cerebrales del comportamiento

Actualmente es posible proponer un modelo del cerebro donde pueden localizarse sistemas, mecanismos, estructuras y redes neuronales responsables de funciones cerebrales. Uno de los primeros modelos fue el de Franz Joseph Gall a principios del siglo XIX, en el que se explicaban facultades o cualidades diversas como las habilidades matemáticas, la agresividad, la esperanza, el apetito, la amabilidad o el amor, y que podían incluso calibrarse por “manos expertas” literalmente palpando las diferencias topográficas del cráneo. El resultado de esta forma de entender la fisiología cerebral dio lugar a la Frenología, según la cual cada instinto o facultad mental radica en una zona precisa del cerebro que se corresponde con un determinado relieve del cráneo. Aleksandr Románovich Lúriya tras la Segunda Guerra Mundial propuso un modelo cerebral organizado en sistemas para las funciones cerebrales. El concepto de redes neuronales, que implica mecanismos paralelos y secuenciales de actividad en áreas cerebrales, es una evolución de esta concepción del funcionamiento del cerebro. La clasificación por áreas corticales propuesta por K. Brodmann a principios del siglo XX ayudó a identificar en la corteza de los lóbulos cerebrales funciones como el lenguaje, la audición, la visión, el movimiento, la sensación, la percepción, la memoria, las emociones y características de nuestra personalidad como el control de impulsos o la capacidad para planificar y organizar. La corteza cerebral está organizada en capas celulares. Los lóbulos cerebrales (Figura 1) son una

subdivisión anatómica que incluye áreas corticales y subcorticales específicas. La neuroanatomía distingue cuatro lóbulos, bilaterales, que se corresponden con las regiones corticales frontal, temporal, parietal y occipital del cráneo. Algunas funciones frontales están lateralizadas en uno de los dos lóbulos, por ejemplo, existe una asimetría cerebral para el lenguaje en más del 95% de personas: para estos sujetos, el hemisferio dominante para el lenguaje es el hemisferio izquierdo. La capacidad para expresar el lenguaje se altera con lesiones cerebrales del lóbulo frontal izquierdo denominada área de Broca (en honor al neuroanatomista Paul Broca). Figura 1. Lóbulos Cerebrales

Las funciones ejecutivas (capacidad para organizar, planificar, ejecutar la conducta, integración y asociación de información relevante para la toma de decisiones). También se originan en los lóbulos frontales, concretamente en la corteza prefrontal. Esta capacidad se altera cuando se produce un daño en la región prefrontal La lesión orbitofrontal de la corteza prefrontal se asocia con un déficit en el control de impulsos, desinhibición conductual, euforia y conductas antisociales. La lesión más dorsal y lateral de la corteza prefrontal produce un síndrome neuropsicológico opuesto (apatía, abulia, desinterés,

rigidez mental, perseverancia). Otras funciones dependientes de los lóbulos frontales son las respuestas motoras, la atención y concentración, la modulación de las emociones, el razonamiento, la capacidad para la abstracción y la memoria de trabajo o a corto plazo. Los lóbulos temporales junto con el hipocampo y la corteza parahipocampal, controlan el recuerdo consciente. Otras zonas del sistema límbico, como la amígdala, intervienen en el procesamiento emocional de recuerdos, en la regulación de las emociones, en el procesamiento de señales sociales, en aprendizajes aversivos, en miedo condicionado e incluso con el autismo. Los lóbulos temporales también participan en el procesamiento y la comprensión del lenguaje verbal. Las alteraciones en la lectura (alexia), escritura (agrafia) y en la capacidad de cálculo numérico (acalculia), aparecen cuando se produce un daño en el lóbulo temporal izquierdo. El daño en regiones temporales asociativas también puede producir un defecto en el reconocimiento auditivo (agnosia auditiva). Un tipo de agnosia visual, la prosopagnosia, que consiste en la pérdida de la capacidad para reconocer con la vista los rostros familiares, también parece estar relacionado con la actividad cortical de los lóbulos temporales. La lesión en la corteza auditiva del lóbulo temporal produce sordera central, debido a que esta zona procesa todos los sonidos procedentes del oído contrario. Otras alteraciones relacionadas con la interrupción del funcionamiento de los lóbulos temporales son los trastornos visuoperceptivos y emocionales. Los lóbulos especializados en la orientación espacial y en el procesamiento visuoespacial son los lóbulos parietales, situados encima de los temporales y por detrás de los frontales. Estas capacidades están en el hemisferio derecho. Un tipo de apraxia (la dificultad o incapacidad para realizar determinados movimientos aprendidos) que surge por un daño parietal derecho es la

apraxia visuoconstructiva (dificultad para construir, ensamblar o dibujar objetos con características espaciales). Otra apraxia consiste en una dificultad para saber orientar apropiadamente las prendas al vestirse (apraxia del vestirse). Finalmente, la parte más posterior del encéfalo forma en ambos hemisferios los lóbulos occipitales. El área de corteza occipital bilateral está especializada en el procesamiento visual de los estímulos. El daño en esta región produce ceguera. Las áreas occipitales son áreas visuales asociativas, donde se integra, reconoce y elabora información visual. Una agnosia visual es en un trastorno del reconocimiento visual de determinados estímulos, aunque éstos se “vean” y se discriminen. La dificultad aparece a la hora de recuperar la información visual de qué es lo que se está viendo. Así, existen agnosias para los objetos, simultagnosia, o agnosia cromática. Química Cerebral Mecanismos neuroquímicos del comportamiento

La psicofarmacología ha permitido conocer los mecanismos moleculares de las funciones cognitivas y emocionales. Los sustratos cerebrales controlan los procesos psicológicos mediante conexiones electroquímicas entre redes neuronales. La neuroquímica de estas conexiones o sinapsis es la responsable de lo que hacemos, decimos, recordamos, sentimos y pensamos. Las neuronas transmiten impulsos nerviosos que envían una señal a las células con las que están conectadas. El sistema nervioso de los vertebrados en general, y de los mamíferos en particular, es una maraña de conexiones entre distintas neuronas. Cuanto más evolucionado es un sistema nervioso, más complejas, plásticas y susceptibles son las comunicaciones funcionales entre sus células.

Los procesos cognitivos, emocionales y motivacionales del ser humano tienen un sustento neuronal en forma de múltiples y elaboradas sinapsis celulares, las cuales están mediadas por neurotransmisores, que son sustancias químicas específicas que están presentes también en otras Tabla 1. Neurotransmisores

formas de vida, con las mismas o diferentes funciones. Los neurotransmisores alteran el estado de reposo de la célula que recibe la señal química. Los neurotransmisores se clasifican en tres grupos: monoaminas, aminoácidos transmisores y neuropéptidos (Tabla 1).

Desde que fue descrito el primer neurotransmisor, la acetilcolina (caracterizada farmacológicamente en 1914 por el fisiólogo inglés Henry Hallett Dale y aislada en 1921 por el biólogo alemán Otto Loewi -ambos recibieron el Premio Nobel en Fisiología y Medicina en 1936-), otras moléculas se han incorporado. Hoy se sabe que algunos gases solubles, como el óxido nítrico, intervienen en sinapsis cerebrales. Una misma molécula de neurotransmisor puede tener un efecto modulador demorado e indirecto sobre la actividad celular o un efecto inmediato directo

sobre los canales iónicos, según el tipo de receptor al que se una. Aunque queda mucho por conocer acerca de los mecanismos de los procesos psicológicos, existe una relación entre las monoaminas y los estados afectivos, emocionales y motivacionales; se han descubierto neurotransmisiones alteradas en patologías psiquiátricas y neuropsicológicas, además del hallazgo de la función de los sistemas de neurotransmisión en los efectos de drogas y fármacos psicoactivos.

DOPAMINA

La síntesis de dopamina data de 1910 por George Barger y James Ewens de Wellcome Laboratories en Londres. Sin embargo, fue identificada en el cerebro humano hasta 1957 por Kathleen Montagu. Su función como neurotransmisor fue reconocida en 1958 por Arvid Carlsson y Nils-Åke Hillarp. Carlsson fue reconocido con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en el 2000.

La dopamina es una monoamina que forma parte, junto con la noradrenalina (norepinefrina) y adrenalina (epinefrina), del subgrupo de las catecolaminas. En el sistema nervioso central se han identificado cuatro vías dopaminérgicas. La vía tuberoinfundibular controla la secreción de prolactina, una hormona que regula la secreción de leche mamaria. Las otras vías tienen una relación más directa con la conducta, con los efectos de las sustancias adictivas y con ciertos trastornos psiquiátricos y neuropsicológicos. Los axones de las neuronas de la sustancia negra del mesencéfalo liberan dopamina en una zona de los ganglios basales. La liberación de dopamina en esta vía (nigroestriada), permite el control y la regulación de los movimientos voluntarios. La formación de cuerpos de Lewy (un conglomerado de proteínas alteradas) en las neuronas de la sustancia negra, degenera a estas células y provoca síntomas motores extrapiramidales en la enfermedad de Parkinson.

Las otras dos vías dopaminérgicas intervienen en respuestas cognitivas, emocionales y motivacionales. La vía mesocortical interviene en procesos atencionales y emocionales. Además, el deterioro cognitivo que caracteriza a los síntomas negativos de la esquizofrenia. La vía mesolímbica, forma parte de un poderoso mecanismo motivacional que nos permite experimentar placer y reforzar las conductas que tienen un efecto hedónico (esta vía se denomina vía del placer, del refuerzo o de la recompensa). Este sistema motivacional media no sólo en muchas de nuestras respuestas adaptativas y necesarias para la supervivencia y la reproducción (como comer cuando al tener hambre, beber cuando al tener sed, la conducta sexual, etc.), sino que también es el responsable de la sensación gratificante y placentera ante determinados estímulos y situaciones.

Las drogas que crean un estado de dependencia y provocan adicción incrementan la actividad dopaminérgica en la vía mesolímbica. El consumo de drogas adictivas, como cocaína, anfetamina, heroína, alcohol o tabaco, refuerza la conducta de consumo y hace probable que el sujeto vuelva a consumir esa sustancia, puesto que activa la vía dopaminérgica del placer. Al igual que cualquier actividad placentera, como la sexual, el consumo de estas sustancias produce una reacción hedónica. A diferencia de las conductas placenteras habituales, las drogas adictivas inducen una liberación de este neurotransmisor –la dopamina– de modo que vuelven hiperactiva esta vía del placer. La consecuencia de esta hiperactividad es una sensación placentera extrema, posiblemente nunca experimentada con anterioridad. Es probable que el sujeto busque de nuevo la sustancia que le produjo esa sensación y le volvió hiperactiva la vía mesolímbica para experimentar de nuevo un estado de placer. El consumo continuo de estas sustancias cambia la sensibilidad de las neuronas donde actúan. Se presenta una disminución de la sensibilidad de los receptores a la dopamina, de modo que el sujeto necesitará dosis mayores de droga para obtener el mismo efecto. Esta reducción de la sensibilidad a una droga adictiva se llama tolerancia farmacodinámica. Los cambios inducidos en el sistema nervioso por el consumo continuo de una droga adictiva son síntomas nerviosos aversivos, y a veces dolorosos, cuando se deja de consumir la sustancia. Estos síntomas se denominan síndrome de abstinencia. Este síndrome genera dependencia de la sustancia adictiva en el sujero, quien no podrá dejar de consumirla sin librarse de la abstinencia. Inicialmente se consume una droga adictiva por sus efectos reforzantes sobre la vía mesolímbica, sin embargo, el consumo crónico obliga a una búsqueda compulsiva por consumir la sustancia, no por los efectos placenteros, sino por evitar los síntomas aversivos de su retirada. Este refuerzo de la conducta se denomina refuerzo negativo, ya que consiste en un incremento de la frecuencia o la probabilidad de una conducta, pero que, a diferencia del refuerzo positivo, en este caso tiene lugar al retirar un estímulo aversivo (los síntomas de la abstinencia). La vía mesolímbica o del refuerzo, también se relaciona con los síntomas psicóticos positivos como los delirios y las alucinaciones. En cambio, los síntomas psicóticos negativos, como el retraimiento, el aislamiento, la desorganiza-

ción, etc., parecen estar más relacionados con la vía mesocortical. Los efectos “antidelirios” y “antialucinaciones” de los antipsicóticos típicos (o neurolépticos)

derivan del bloqueo farmacológico de los receptores para la dopamina D2 en la vía mesolímbica. ADRENALINA, NORADRENALINA Y SEROTONINA

antidepresivos, incrementan la actividad de las catecolaminas. Este incremento reduce los síntomas de la depresión, pero a expensas de un aumento de la presión sanguínea, que debe ser controlado médicamente. SEROTONINA

En 1946 el biólogo alemán Von Euler descubrió la norepinefrina (antes llamada noradrenalina). La norepinefrina está ligada con la respuesta de "alerta máxima" del sistema nervioso. Es prevalente en el sistema nervioso simpático, e incrementa la tasa cardiaca y la presión sanguínea. Las glándulas adrenales la liberan en el torrente sanguíneo, junto a la epinefrina (adrenalina). Este neurotransmisor es importante para la formación de memorias; el estrés tiende a agotar nuestro almacén de adrenalina, mientras que el ejercicio tiende a incrementarlo.

Otras monoaminas relacionadas con las emociones y el estado de ánimo son la noradrenalina y la serotonina. La primera, es al igual que la dopamina, una catecolamina –cuando la noradrenalina se hidroxila, se convierte en dopamina–. La noradrenalina interviene en el procesamiento atencional, en el estrés, la ansiedad y la depresión. La adrenalina, derivada de la noradrenalina, actúa en el sistema nervioso autónomo y regula respuestas relacionadas a la ansiedad. Ambas, inducen un aumento de la presión sanguínea y de la frecuencia cardíaca, por lo que su hiperactividad es peligrosa para el sistema cardiovascular general y para el sistema vascular cerebral en particular. Los IMAOs (inhibidores de la monoaminooxidasa) y los tricíclicos, agentes utilizados como

Molécula del grupo de las indolaminas, interviene en respuestas como el sueño, el apetito, el control de la temperatura, la actividad sexual, el aprendizaje, la memoria, las respuestas atencionales, la conducta de interacción y las emociones. Los antidepresivos inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS), incrementan la disponibilidad sináptica de la serotonina y tienen efecto antidepresivo. Si bien una hipoactividad serotoninérgica está asociada con la depresión, ciertos síntomas de ansiedad están más relacionados con una hiperactividad de este neurotransmisor. En estos casos el tratamiento farmacológico alternativo a los ansiolíticos clásicos (las benzodiacepinas, que potencian la actividad del GABA) son administrar fármacos que estabilizan la actividad de las neuronas serotoninérgicas. Otras sustancias no terapéuticas también interfieren con la actividad sináptica de la serotonina. Algunos mecanismos serotoninérgicos cerebrales se alteran con el uso de sustancias alucinógenas. El LSD y el éxtasis son alucinógenos cuyos mecanismos de acción son serotoninérgico. ACETILCOLINA

Actúa como mensajero neuronal en los sistemas motores, atencionales y de memoria. También interviene en respuestas vegetativas mediadas por el sistema nervioso autónomo. En el sistema nervioso central, el tipo de receptor neuronal para la acetilcolina más abundante es el receptor nicotínico (llamado así debido a que la nicotina

se le une y activa, tal y como lo hace la acetilcolina). En cambio, en el sistema nervioso autónomo, el tipo de receptor colinérgico (para la acetilcolina) más abundante es el receptor muscarínico (al que se une el alcaloide muscarina extraída del hongo amanita muscaria). Los receptores cerebrales para la nicotina están relacionados con los efectos de drogas psicotrópicas, así como con los trastornos de la memoria y el aprendizaje. Los receptores nicotínicos (nACh) son activados en la placa motora de los músculos para inducir el movimiento. Estos receptores son estimulados por sustancias como la nicotina, ejerciendo un efecto estimulante motor.

En la miastenia, una enfermedad autoinmune, los receptores nicotínicos son atacados por los anticuerpos del organismo, provocando un trastorno muscular y motor. Además, la toxina botulínica y el curare impiden la actividad de la acetilcolina sobre estos receptores, induciendo, entre otras cosas, parálisis muscular. Puesto que estos receptores nicotínicos son activados por la acetilcolina, una hiperactividad anormal de este neurotransmisor en las placas motoras induce convulsiones, contracciones y espasmos musculares. El veneno de la araña viuda negra induce una excesiva liberación sináptica de acetilcolina.

En la vía del refuerzo de las vías dopaminérgicas, también existen receptores nicotínicos. La acetilcolina estimula estos receptores en las células del área tegmental ventral e induce un incremento dopaminérgico en el núcleo accumbens. Esto hace que la nicotina sea una sustancia reforzante inicialmente, como la cocaína, la anfetamina, la heroína o el alcohol. Sin embargo, con el consumo crónico se produce una adaptación del sistema de neurotransmisión se genera un síndrome de abstinencia que mantiene su consumo por refuerzo negativo. Así, el consumidor de tabaco cae en dependencia cuando el sistema dopaminérgico sobreexcitado crónicamente se adapte a la estimulación de esta sustancia. La retirada conllevará síntomas de abstinencia que dificultarán su desintoxicación.

La acetilcolina es uno de los neurotransmisores determinantes en procesos como la atención, la memoria y el aprendizaje. La degeneración cere-

bral de células colinérgicas puede afectar a estas funciones. Esto ocurre en varias demencias, fundamentalmente en la enfermedad de Alzheimer.

Los núcleos del cerebro que sintetizan y liberan acetilcolina son el núcleo basal de Meynert y los núcleos septales. En la enfermedad de Alzheimer se degeneran las células en el cerebro debido a la formación de placas seniles y ovillos neurofibrilares (éstos se forman en las neuronas a partir de la síntesis de una proteína alterada, la proteína tau, que daña los microtúbulos del citoesqueleto de la célula. Las placas seniles son agregaciones extracelulares de otra proteína alterada, el péptido ß-amiloide, que contribuye al daño celular y a la degeneración. La pérdida de la actividad cortical colinérgica (y de otras monoaminas) por neurodegeneración

progresiva deriva en las alteraciones de atención y de memoria del Alzheimer. Al inicio de la enfermedad se administran fármacos que potencian la actividad de la acetilcolina, como donepecilo, galantamina o rivastigmina. Éstos impiden la degradación extracelular de la acetilcolina, facilitando su permanencia en el espacio sináptico y la estimulación de los receptores colinérgicos. Este mecanismo de estimulación de las sinapsis induce una mejora en la atención y la memoria, sin embargo cuando la degeneración es avanzada quedan pocas células funcionales que puedan ser estimuladas por la acetilcolina y la amnesia es inevitable.

Los receptores muscarínicos del sistema nervioso autónomo median respuestas de tipo visceral o vegetativo. El bloqueo de estos receptores provoca efectos como sequedad de boca, estreñimiento, visión borrosa, somnolencia, retención urinaria, etc. ATROPINA Y ECOPOLAMINA

La atropina y la escopolamina antagonizan, o bloquean, los receptores muscarínicos. Antidepresivos, como los tricíclios y los neurolépticos también bloquean estos receptores, lo que provoca efectos secundarios vegetativos. Unos pocos neurotransmisores median prácticamente en todas las funciones nerviosas, excitando o inhibiendo las células que contienen en su membrana receptores para estas moléculas mensajeras. Por ejemplo, el ácido glutámico (glutamato) y el aspartato producen potenciales excitatorios en las neuronas en las que actúan. El glutamato es el neurotransmisor más común en el sistema nervioso central, y tiene importancia en la memoria. El glutamato es tóxico para las neuronas y un exceso las mataría. A veces un daño cerebral o un golpe pueden llevar a un exceso de este y acabar con muchas más células cerebrales que en el propio trauma. La Esclerosis Lateral Amiotrófica es provocada por una producción excesiva de glutamato. En cambio, el GABA y la glicina son neurotransmisores inhibitorios. La importancia

de la integridad de los sistemas gabaérgico y glutamatérgico se refleja en trastornos y patologías que se relacionan con una actividad anómala en la neurotransmisión de estas moléculas. Así, un foco epiléptico puede emerger en una zona del cerebro donde se han alterado las influencias gabaérgicas y glutamatérgicas. Varios trastornos de ansiedad muestran una óptima respuesta al tratamiento con agentes que potencian la actividad inhibitoria del GABA, como el diazepam. La hiperactividad glutamatérgica, por otro lado, puede provocar la muerte celular al inducir una acumulación excesiva de calcio intracelular que compromete la correcta actividad mitocondrial. Otros transmisores, como los neuropéptidos opiodes, son neuromoduladores, puesto que pueden modular el efecto de algunos neurotransmisores, y actúan sobre receptores metabotrópicos, un tipo de receptor que produce respuestas celulares demoradas. Los opiodes son neuromoduladores que actúan en la vía del placer, al igual que los opioides exógenos (u opiáceos), los cuales son más potentes incluso que nuestras propias moléculas endógenas. La heroína y la morfina son dos de estos opiáceos con potentes efectos sobre la vía mesolímbica. Algunos opioides intervienen también en procesos como la ingesta de comida y bebida, la actividad sexual, el aprendizaje y la memoria, el estrés o la analgesia inducida por señales nociceptivas. Las funciones cerebrales y sus correlatos conductuales, cognitivos y emocionales, dependen de la

correcta actividad de estos neurotransmisores en el sistema nervioso. La psicofarmacología nos está permitiendo conocer los mecanismos farmacológicos del cerebro que son responsables de nuestros procesos psicológicos, y cómo las alteraciones en los sistemas de neurotransmisión pueden promover distintas patologías psiquiátricas y neuropsicológicas.

euforia. Se han identificado al menos 20 endorfinas en los humanos. Ciertos alimentos como chocolate o alimentos picantes puden estimular la liberación de endorfinas. En transtornos placenteros como la vigorexia se cree que las endorfinas juegan un papel importante.

GABA

En 1950, Eugene Roberts y J. Awapara descubrieron el GABA (ácido gamma-aminobutírico), otro neurotransmisor inhibitorio. El GABA actúa como un freno de los neurotransmisores excitatorios que llevan a la ansiedad. La gente con poco GABA tiende a sufrir de trastornos de la ansiedad, y los medicamentos como el Valium funcionan aumentando los efectos del GABA. Si el GABA está ausente en algunas partes del cerebro se produce la epilepsia.

Endorfinas

En 1973, Solomon Snyder y Candace Pert del Johns Hopkins Medicine School descubrieron las endorfinas. Endorfina es el nombre corto de "morfina endógena" y está implicada en la reducción del dolor y en el placer. Estructuralmente se trata de péptidos. Alivian el dolor como sólo pueden hacerlo los opiáceos que incluyen a la morfina, la heroína y la codeína, las cuales se unen a los receptores de endorfinas, pero sin los efectos secundarios que acarrean las drogas al sistema nervioso. Las endorfinas se liberan durante el ejercicio, la excitación, el dolor y la actividad sexual y producen sensación de placer, bienestar e incluso

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MAESTRO

FELIPE

ÁVALOS 1. Maestro, déjenos conocer su trayectoria, su área de especialización profesional Soy QFB egresado de la UDG en 1980, un año antes visitamos varios laboratorios farmacéuticos y me sirvió de estímulo para dedicarme al área farmacéutica, concretamente a la industria farmacéutica. Con tal objetivo en ese año se me presenta la oportunidad de hacer tesis en uno de los más prestigiosos laboratorios a nivel internacional, Lab. Boerhinger–Promeco, localizado en la ciudad de México; con tal fin me traslado a una entrevista en el área de Control de Calidad donde después de una entrevista con la gerencia se me ofrece la oportunidad de realizar tesis iniciando en el mes de septiembre. En diciembre del mismo año me ofrecen la opción de ser contratado como analista del área de control de calidad puesto que ocupo hasta 1982, en ese años soy rotado como analista en desarrollo farmacéutico y a finales del mismo me ofrecen el puesto de supervisor de inspección de proceso de la misma área, en este puesto laboro durante cerca de 2.5 años. En mayo del 1985 después de una visita a amigos en laboratorios PISA, esta empresa me abre las puertas, primero para seguir trabajando donde me gustaba y segundo la oportunidad de regresar a Guadalajara; en esta compañía me toca iniciar el departamento de Desarrollo Farmacéutico como Jefe donde me desempeño durante 5

años, posteriormente Laboratorios RIMSA me ofrece el puesto de Gerente de Control de Calidad el cual devengo durante 11 años y el último año en esta empresa me nombran Gerente de Aseguramiento de la Calidad. En el año de 2003 ingreso a Laboratorios Cryopharma donde disponen que reorganice el departamento de desarrollo farmacéutico con el nombramiento de Jefe puesto que ocupo durante 1 año y después me nombran Gerente de desarrollo farmacéutico y de los 15 años en este grupo de empresas en los dos últimos años me desempeñé como director de investigación. 2. No es raro, pero tampoco frecuente que un profesionista con una buena trayectoria en la industria sacrifique su tiempo para impartir clases. ¿Qué lo ha motivado a hacerlo? Considero que el conocimiento si no se trasmite no es conocimiento, por lo cual cuando me invitaron a impartir la asignatura de Tecnología Farmacéutica en mi alma mater, la UDG, no dudé ningún instante de aprovechar este foro para trasmitir los conocimientos y sin ser menos importante, al menos esa es mi opinión, las experiencias profesionales adquiridas durante todos estos años. También me considero una persona con valores positivos a la sociedad y también incluyo y demuestro estos cuando la ocasión lo amerita. 3. Le debo confesar que cuando usted me dio clase, al principio no entendía su aparente “método empírico” de enseñanza, pero me vi gratamente sorprendido cuando sin tratamientos científicos complicados usted nos lograba transmitir además de conocimientos sólidos, habilidades precisas. A casi todos nos cuesta trabajo conciliar esa parte, ¿qué nos aconseja? Establecer su propia metodología de aprendizaje y que de alguna manera ese conocimiento “empírico” se demuestre con los métodos científicos que se adquieren durante toda la carrera.

4. Desde el inicio de este proyecto en 2017 hemos venido recopilando opiniones acerca de la relación industria-academia. Pensamos que es una asociación fluctuante, a veces espontánea, a veces obligada, poco cortés en algunos casos. ¿Qué opinión le merece este particular? Los más exitosos fármacos, biofarmacos, etc, transformados en medicamentos, siempre se han generado desde los centros del conocimiento como son las universidades o sus investigadores, y llevados a su implementación a nivel comercial por las empresas. Considero que es esencial que esta simbiosis se realice con el respectivo respeto a cada una de las partes participantes y con este ganar–ganar, los proyectos avanzaran con mayor seguridad y rapidez para ponerlos disponible para nuestro cliente: “el paciente”. Resumiendo mi opinión, esta relación se debe de dar. 5. Acerca de los ritmos y los objetivos industriales y los académicos, ¿son irreconciliables? No, no son irreconciliables y como mencioné antes, manteniendo claro el rol que cada actor debe desempeñar, respetando los tiempos y

presupuestos, se puede llegar a una relación exitosa. 6. Hace algunos años usted tenía una rigurosa opinión acerca de los “eternos estudiantes” que creo que ahora yo también comparto. Creo que esa opinión suya al respecto es un claro ejemplo de las necesidades que tiene la industria y no son solventadas por la academia ¿Le gustaría compartirla con nosotros? Normalmente los recién ingresados a laborar profesionalmente –al menos esa fue en general mi experiencia y aclaro que siempre hubo excepciones– requieren una inducción de entre 6 y 12 meses para integrarse y dar resultados tangibles de sus conocimientos y habilidades desarrolladas. Cuando inicié como profesor la industria farmacéutica no era consultada respecto a los programas ad–doc para que los futuros profesionistas tuvieran el “piso más parejo” y las empresas no tuvieran que invertir tantos recursos en ellos. Al día de hoy nos enteramos de consultas sobre los planes académicos integrando necesidades de asignaturas que a través de encuestas se han hecho palpables a la industria, espero que pronto se nos comente que ha sido exitoso. 7. Existe una frase muy común en la vida laboral que afirma que el 80% del éxito se debe a la experiencia y el 20% al conocimiento. Me cuesta trabajo creer que 5 años de carrera aporten tan poco al desempeño, ¿qué opina usted de esto? No considero que sean literales esos porcentajes. En lo particular he pregonado mucho que “depende de” será cómo emplearas tu conocimiento y/o habilidades desarrolladas. Para ser más concreto, considero que en nuestra profesión el conocimiento es el soporte para la toma de decisiones y actividades a desarrollar.

8. En su opinión, qué tan frecuente debería de ser la capacitación post-universitaria y en qué se debería de enfocar… La capacitación nunca termina ya que no salimos con todos los conocimientos necesarios para cada una de las áreas – proyectos de la compleja industria farmacéutica. Considero que esta capacitación dependerá de las necesidades propias de la empresa – individuo que llevará a obtener resultados positivos. Vale aclarar que no toda la capación deberá ser soportada por las empresas, el profesionista debe destinar recursos para seguir siendo competitivo o realizar las metas que se haya trazado.

9. Aunado a la pregunta anterior, soy una persona que considera que la investigación debería alinearse en ciertos niveles a la regulación sanitaria, pero es un aspecto que casi nadie de este lado considera, ¿cree usted que esa es la razón de que haya tan pocos desarrollos que lleguen a convertirse en tecnología a nivel comercial e industrial? En el particular he observado que normalmente la regulación va atrás de la innovación, lo cual retrasa en muchos casos la implemeentación de nuevas terapias o que las mismas empresas no tienen el cuidado suficiente para dar resultados de seguridad y eficacia aprovechando las lagunas que la regulación establecida tiene. Estoy de acuerdo con usted: deberíamos propiciar alinear estos entes en un objetivo común de ganar-ganar. En nuestros días existe una apertura de las autoridades a ser proactivos y que la industria realice consultas antes de su toma de decisión, para evitar retraso o costos inútiles. Con respecto a la pregunta de mi creencia, considero que en México –las Empresas Mexicanas– no invierten suficiente en tecnología, pero en nuestros tiempos yo optaría por adquirirla ya que estamos cada día más globalizados en

cuanto a reglamentación sanitaria y la tecnología a utilizarse ya está en otros países funcionando antes de que nuestras empresas requieran su uso. Respecto a desarrollos, si con ello se refieren a desarrollos farmacéuticos novedosos, no tenemos mucho de ello y las internacionales tienen sus centro de desarrollo en su propio país o en otros que han apostado por ello y como ejemplo de ello puedo mencionar a dos, China e India al menos en nuestra orientación farmacéutica. 10. Maestro, acerca de la ética profesional. Nuestra revista tiene un énfasis sostenido en el correcto uso de la ciencia, la tecnología y el conocimiento. En su opinión, ¿de qué forma se debería conducir un profesional de cualquier área, para conciliar aspectos como el cuidado al ambiente, el cuidado a los intereses económicos, los interpersonales y los sanitarios? Lo mencioné previamente y recalco: uno debe manejarse con sus valores acordes a la cultura de su país. Estamos de acuerdo de todo lo que mencionas en tu cuestionamiento y más que debe de haber. Yo haría énfasis en aquellos avocados a preservar la salud y calidad de vida del paciente.

ARTÍCULO

Daniel Olea

Las moléculas de la

FIEBRE La fiebre es el común denominador de múltiples procesos biológicos no necesariamente infecciosos sino de diferentes patologías como lo son padecimientos inflamatorios, neoplasias y diferentes alteraciones mediadas por el sistema inmunitario. La temperatura del cuerpo es controlada por el hipotálamo y sus mecanismos reguladores la mantienen a un nivel óptimo, ajustando tanto la producción como la pérdida del calor. Los seres humanos contamos con un organismo homeotermo, esto significa que tratamos de mantener la temperatura de nuestra sangre lo más cercana posible a los 37 °C, la cual contribuye al trabajo óptimo de nuestros sistemas enzimáticos.1

que este mecanismo ha evolucionado y persistido como respuesta ante infecciones y otras enfermedades.2

El hipotálamo es nuestro termostato biológico y recibe e integra señales homeostáticas para mantener la temperatura dentro de un pequeño intervalo. En términos mecanísticos, la fiebre es una elevación del valor de referencia de la temperatura corporal en respuesta a citosinas pirógenas que actúan sobre el hipotálamo a través de receptores que estimulan cambios en ese valor.3

El síndrome febril es un signo de la enfermedad, en el cual los termorreguladores se comportan como si tuvieran que ajustarse a un nivel mayor que el normal para Hasta ahora no se ha definido poder conservar la temperacon certeza si la fiebre es o no tura corporal y ésta reacción beneficiosa para el organismo, puede deberse a alteraciones sin embargo, se ha establecido del propio encéfalo, sin emque probablemente lo sea, ya bargo, la causalidad también

puede establecerse a partir de la presencia de sustancias tóxicas (proteínas, productos de descomposición de proteínas, toxinas lipopolisacáridas) denominadas pirógenos, los cuales al desprenderse de la membrana de la célula bacteriana, pueden incidir en los centros termorreguladores al incrementar el punto de ajuste del termostato hipotalámico.4 Aunque aparentemente los patógenos externos son la razón última de la fiebre, en realidad son los pirógenos internos o endógenos los que producen directamente el aumento en el valor de referencia. Esto es, se supone que el organismo mantiene un valor de referencia en el hipotálamo y que en respuesta a algún agente activa los leucocitos del anfitrión y tal vez otro tipo de células fagocíticas, liberan al líquido extracelular una proteína que actúa como pirógeno interno (Figura 1).5

Así, el mecanismo de la fie- lipasa A2 (PLA2), ciclooxigebre puede describirse en la si- nasa-2 (COX-2). guiente forma: 5) Finalmente, esas enzimas 1) Detección de lipopolisacári- median la síntesis y liberación dos (LPS), que son parte de los de prostaglandina E2 (PGE2). componentes de la pared de bacterias gramnegativos y a las En un individuo sano, la temque se une una proteína inmu- peratura corporal se mantiene nológica llamada proteína de dentro de un intervalo pequeunión lipopolisacárido (LBS). ño a pesar de las grandes diferencias en la temperatura del 2) El complejo LBP-LPS se une medio ambiente y la actividad al receptor CD14 de un macró- física, ya que una regulación fago cercano, lo que resulta en perfecta de la temperatura corla síntesis y liberación de varios poral es necesaria para el desafactores citocinéticos, como las rrollo óptimo de las reacciones interleucinas 1 (IL-1) y 6 (IL-6) enzimáticas que ocurren en y el factor de necrosis tumoral todos los animales endotérmialfa (TNF-α). cos, lo que no se aplica a animales ectodérmicos.6 * 3) Estos factores citocinéticos son liberados en la circulación Durante los cambios más general y llegan a los órganos grandes en el humano, la circunventriculares del cerebro. temperatura corporal puede aumentar y la fiebre es una 4) Los factores citocinéticos se reacción natural a varias enunen a receptores endoteliales fermedades. Sin embargo, en en la pared de los vasos, acti- varios casos, la ausencia de vando la vía del ácido araqui- esta reacción natural es un sigdónico y la parte de esta vía no más alarmante que la prerelacionada con la fiebre que es sencia misma de fiebre, que mediada por las enzimas fosfo- normalmente se acompaña de

diferentes síntomas generales como sudoración, frío y otras sensaciones subjetivas. Si la temperatura del cuerpo es superior a 37.2 °C y está asociada con sudoración, hiperventilación y vasodilatación en la piel, hablamos de fiebre. En su inicio se observa un incremento gradual en la temperatura del cuerpo asociado con contracciones musculares, vasoconstricción en la piel y pilo erección, aunque el aumento en la temperatura corporal se produce bajando las pérdidas de calor por vasoconstricción en la piel y el tejido subcutáneo, lo que es la razón del color pálido de la piel y su resequedad, por lo que la persona tiene la sensación de frío. Al mismo tiempo que aumenta la producción de calor en el organismo, el tono muscular también aumenta y hay espasmos musculares, que ocurren principalmente en niños. La sensación de calor y aparición del sudor ocurre cuando se inicia la vasodilatación en la piel.1

* La ectotermia es la condición de los seres vivos ectotermos en la que no son capaces de generar su propio calor interno. Así, deben recurrir a fuentes externas de calor para alcanzar determinadas temperaturas corporales, disminuyendo su actividad cuando la temperatura ambiental no es adecuada, lo que les supone un ahorro energético. La mayor parte de los seres vivos, desde las bacterias hasta las plantas y muchos animales como los reptiles, los peces o los insectos, son ectotermos. Un endotermo es un organismo que mantiene una temperatura corporal metabólicamente favorable, por el uso de calor liberado de sus funciones corporales internas en lugar de depender exclusivamente del calor ambiental. Dicho calor interno es proviene del metabolismo. En condiciones de frío o baja actividad, un endotermo puede aplicar mecanismos como movimientos musculares como los escalofríos, y el metabolismo oxidativo no acoplado, como en el tejido adiposo. Solo las aves y los mamíferos son grupos de animales universalmente endotérmicos. Algunos tiburones lagartos, atunes y peces picudos también son endotérmicos.

Las células pueden ser estimuladas por la formación de pirógenos exógenos para producir citosinas llamadas pirógenos endógenos, que afectan la termo sensibilidad de las neuronas en el área pre óptica del hipotálamo, aumentado la producción de calor y disminuyendo sus pérdidas, hasta que la temperatura corporal llega al valor de referencia. Esta información es transferida por la temperatura de la sangre que fluye alrededor del hipotálamo. La disminución de la temperatura es controlada por la activación de mecanismos que regulan el aumento en la pérdida de calor y, en casos favorables, esto continúa hasta que se alcanza un nuevo equilibrio.7

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Bioinorgánica Otra Forma de Comprender

la Vida química bioinorgánica existe un El ser humano desde tiempos área muy interesante, la cual ininmemorables ha disfrutado de cluye el estudio de modelos quílas maravillas que proporciona micos que permiten aproximarse la naturaleza: las plantas, el pera los sistemas biológicos, con la fifume de las flores y los animales. nalidad de comprenderlos mejor, Pero en ocasiones se ha detenido a observar las cosas más allá de lo que le rodea y esto se conoce como biomimética inorgánica.3 preguntarse ¿cuáles son las sustancias responsa- Si se revisa el origen de este término, proviene bles del olor de las flores?, ¿por qué la sangre de del griego bio: vida y mimética: imitar; el ser humano trata de imitar muchos animales y la a la naturaleza en el lanuestra es roja y no de Astrid Guadalupe Mora boratorio, para obtener otro color? Y si posee Licenciada en Química (ULA). un alto grado de curio- Analista de Control de Calidad (Vevalca). compuestos que pudieran en el futuro tener sidad ¿cómo interacMérida, Venezuela utilidad, bien sea para túan los distintos eleastridgmc@gmail.com el desarrollo de nuementos químicos con vos materiales o para las variadas funciones biológicas responsables de la vida de los todos el tratamiento de algunas enfermedades. Este artículo explicará de forma sencilla algunos los seres? sistemas biológicos donde los metales son los Para responder esta última pregunta, introdu- protagonistas. ciré un concepto tan complejo como la vida misma, que se denomina Bioinorgánica. Tal Esta ciencia es relativamente reciente, podríamos vez, en un principio pueda dar miedo, pero en mencionar algunos hallazgos importantes que un sentido amplio, este término se define como marcaron profundamente la línea de tiempo. En la disciplina que se encarga de estudiar la inte- 1910 Ehrlich introdujo el 3-amino-4-hidroxiferacción de los elementos metálicos en sistemas nilarsenico, mejor conocido como salvarsán, arbiológicos.1 Es interdisciplinaria, y esa caracte- sfenamina o Ehrlich 606, un compuesto que se rística es la que la distingue de la bioquímica, utilizó para el tratamiento de la sífilis, causada además requiere el apoyo de los conocimientos por el Treponema pallidium. Este descubrimiende síntesis química, electroquímica, espectros- to constituyó el inicio de la quimioterapia.4 Más copía, biología molecular y otras áreas para res- adelante en 1955 se resolvió la estructura del áciponder los desafíos que enfrentan las investiga- do hexacarboxílico aislado de la vitamina B12, a ciones en este campo de estudio.2 Dentro de la partir de los cálculos de densidad electrónica y

las intensidades obtenidas por difracción de Rayos-X.5 A finales de los años 60 se descubrió la actividad antitumoral del cis-platino, en donde se observó la capacidad de inhibir el desarrollo del sarcoma 180 y la leucemia L1210 en ratones.6 Oligoelementos, la interacción e importancia de los metales en los seres vivos.

Considere al ser humano o cualquier ser vivo como un gran laboratorio donde se requiere de los distintos reactivos, tanto orgánicos como inorgánicos, para que los procesos metabólicos se lleven a cabo. Dentro de este último grupo podemos encontrar los oligoelementos, definidos como aquellos elementos químicos que, en muy

pequeñas cantidades, son indispensables para las funciones biológicas.7 En otras palabras, son elementos químicos que se encuentran en orden de trazas (concentraciones menores a 100 ppm), que tanto su exceso como su deficiencia pueden comprometer la supervivencia de los seres vivos. Recordando la frase de Paracelso “nada es veneno, todo es veneno: la diferencia está en la dosis”. Esto quiere decir que con la deficiencia del elemento, el organismo no sobrevive, mientras que si la cantidad es menor al valor recomendado, el ser vivo puede existir pero con muchas disfuncionalidades orgánicas. Cuando las cantidades son altas, producen efectos tóxicos y eventualmente la letalidad. Lo anterior se puede resumir con detalle en la Figura 1.1

Figura 1. Curva de concentración de los elementos esenciales

El número de elementos que tienen importancia en términos biológicos es solo la punta del iceberg y solo lo conforman un grupo reducido (Figura 2). Un elemento se considera esencial, cuando está presente en todo organismo sano, en una concentración relativamente constante y cuando la exclusión provoca alguna anormalidad que se corrige con su agregado.8 Las funciones son muy variadas, algunos actúan como electrolitos y producen la transferencia de carga y como iones en el mantenimiento del

balance osmótico, estos son el sodio, el potasio y el cloro. Otros actúan como intermediarios en funciones estructurales como el calcio y el magnesio, en el caso de las plantas, este último se encuentra presente en la clorofila e interviene en el proceso de fotosíntesis. El Zinc se encuentra en la estructura de algunas enzimas y por último el molibdeno, el hierro, el manganeso y el cobre intervienen en la catálisis de reacciones de óxido–reducción y en procesos de transporte.

Figura 2. Tabla Periódica de los elementos. Los elementos esenciales en procesos biológicos se encuentran señalados en rojo.

El Hierro: Hemoglobina, Mioglobina y Citocromo.

La hemoglobina, la mioglobina y el citocromo, ¿qué tienen en común estas 3 proteínas? La respuesta es muy sencilla, el centro metálico de cada una de ellas contiene un átomo de hierro, adicionalmente su estructura es similar, debido a que contienen al grupo hemo, el cual es un tetrapirrol cíclico y contiene 4 moléculas de pirrol

enlazadas con puentes α-metileno. Al tener grupos cromóforos (dobles enlaces conjugados), absorbe luz en el espectro visible, el cual le da el característico color rojo oscuro.9 La estructura del grupo hemo no solo se reduce a estas 3 proteínas, también hay otras proteínas que contiene este grupo, pero posee un centro metálico diferente como, por ejemplo, la clorofila, tiene grupo hemo, pero sustituye el hierro por magnesio.

¿Cuál es la diferencia entre ellas? Las funciones que desempeñan en el organismo: El citocromo es uno de los sistemas más sencillos, pero a su vez el más complejo en cuanto a estructura y peso molecular. Tiene propiedades

Redox, debido a la capacidad electro-donante o electro–atrayente. Esta proteína es importante además de estar presente en el proceso de transferencia de electrones, intervienen el proceso de respiración en plantas, animales y seres humanos.

Figura 3. Cuatro variantes estructurales del grupo Hemo

Hemo B (heme B o protohemo IX) es el más abundante. Está presente en la hemoglobina y la mioglobina. Las peroxidasas y las cicloxigenasas COX-1 y COX-2 también contienen hemo B. Hemo A (heme A). La respiración en plantas, la mayoría de los animales y microbios aeróbicos dependen del Hemo A se produce naturalmente en muchos organismos. Se encuentra en las oxidasas. Hemo C (o heme C) es uno de los principales tipos de grupos hemo existentes en la naturaleza. Forma parte de importantes hemoproteínas entre las que se encuentra, por ejemplo el citocromo c. Hemo O (heme O) difiere del estrechamente del hemo A en que posee un grupo metilo en la posición 8 del anillo en lugar de un grupo formilo. El hemo O, que se encuentra en la bacteria Escherichia coli, funciona en una forma similar al heme A en la reducción del oxígeno que ocurre en los mamíferos. Otros: Hemo D es otro derivado del Hemo B. El Hemo D es el sitio donde ocurre la reducción del oxígeno a agua en muchos tipos de bacterias que funcionan con una baja concentración de oxígeno. Hemo S se encuentran en la hemoglobina de los gusanos marinos. Hemo l se encuentra covalentemente unido a la proteína en la lactoperoxidasa, peroxidasa de eosinófilo y peroxidasa de tiroides. El grupo Hemo l es una característica importante de las peroxidasas animales; las peroxidasas de plantas incorporan Hemo B. Hemo m es un derivado del Hemo B unido covalentemente al sitio activo de la mieloperoxidasa. La mieloperoxidasa se encuentra presente en los neutrófilos animales y es responsable por la destrucción de bacterias y virus. Sintetiza hipobromito casi "por error", ya que es un compuesto mutagénico, pero la cantidad de iones bromuro presentes en los tejidos es muy baja. Los grupos heme aislados comúnmente se designan con letras mayúscula, mientras que los grupos heme unidos a las proteínas se designan con las letras en minúscula. El citocromo a, se refiere al grupo hemo A en una combinación específica con una proteína de membrana para formar una porción del citocromo c oxidasa. Los nombres de los citocromos típicamente (aunque no siempre) reflejan el tipo de grupo heme que contienen; así, por ejemplo, el citocromo a contiene Hemo A, el citocromo c contiene Hemo C, etc.

Hederstedt, L. Heme A biosynthesis Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics 2012, 1817, 920-927 La hemoglobina, tiene como función transportar el oxígeno desde los pulmones a los demás tejidos y el dióxido de carbono desde ellos hasta los pulmones, en donde es eliminado. Mientras que la mioglobina se encarga en almacenar el

oxígeno en las células musculares. Esta fue la primera proteína a la que se le determinó la estructura mediante difracción de Rayos-X, la estructura está conformada por hélices α conectadas entre sí.10

Figura 4. Hemoglobina humana

Cita: Bringas, M., Petruk, A.A., Estrin, D.A. et al. Tertiary and quaternary structural basis of oxygen affinity in human hemoglobin as revealed by multiscale simulations. Sci Rep, 2017, 7, 10926 doi:10.1038/s41598-017-11259-0

Interacción del Zinc: Catálisis Enzimática.

Si ubicamos el zinc en la tabla periódica, lo podemos localizar en el grupo 12 (II B), cuarto período. Es un elemento que tiene una configuración d10, en otras palabras, su orbital d se encuentra lleno, lo que le confiere una gran estabilidad, además de no intervenir en la formación de radicales. Puede formar una gran variedad de compuestos de coordinación y es un buen aceptor de electrones debido a que es un ácido de Lewis fuerte. En el organismo, este metal se encuentra principalmente en los músculos y los huesos, siendo uno de los elementos más abundantes. Tiene funciones catalíticas, estructurales y

metabólicas muy importantes, el zinc forma parte de una gran variedad de metaloenzimas (300 aproximadamente) como la adenosina desaminasa, la alcohol deshidrogenasa, la anhidrasa carbónica, colagenasa, carboxipeptidasa, ARN polimerasa, entre otras. Interviene en numerosas funciones metabólicas, como, por ejemplo, la glucólisis, la síntesis de prostaglandinas y la síntesis del colesterol. El zinc puede actuar de dos formas, la primera es proporcionar estabilidad a la enzima, mientras que otro metal es el centro activo, esto se puede observar en la enzima superóxido dismutasa, donde el zinc la estabiliza y el cobre es el centro metálico en donde se lleva a cabo la reacción. En la segunda forma, el metal interviene por completo en la función catalítica. Además, hay un grupo de proteínas llamadas dedos de zinc, estas son responsables del proceso de transcripción del ADN,11 esto permite la transmisión de las características genéticas de generación en generación, perpetuando la vida en este mundo. En conclusión, la Naturaleza no escapa de los encantos de la química. Los fenómenos inorgánicos son los responsables de sustentar la vida, no solo en el organismo humano, también en los distintos procesos biológicos que se llevan a cabo en los demás seres vivos. La química bioinorgánica, hace presencia en varios fenómenos como la respiración, las catálisis enzimáticas, las reacciones Redox, la transcripción de información genética, un artículo no es suficiente para describir las maravillas de esta interesante área de estudio.

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HOMOQUIRALIDAD

BIOLÓGICA ARTÍCULO

picos de presentarse en formas no superponibles que son imágenes especulares.

Un fenómeno que se ha documentado ampliamente pero que no ha sido posible entender qué origen tuvo es el de la homoquiralidad biológiJosé Domingo Rivera Ramírez ca, el cual consiste en que los organismos vivos conocidos, cuando en sus estructuras biomoleDespués del hallazgo de los efectos teratogénicos culares involucran a alguna molécula quiral, solo de la talidomida y del descubrimiento de dichos están formados por uno de dos pares posibles de efectos eran originados por uno de los enantió- enantiómeros. Esto ocurre, por ejemplo, con los meros de ese principio activo, nuestra percepción azúcares, los cuales solo presentan configuración del fenómeno de la quiralidad y la asimetría en D, o los aminoácidos, que solo presentan confilos átomos –en específico de los átomos de car- guración L.i bono–, cambió drásticamente. A partir de 1960, buena parte de la química orgánica –ya fuera sin- Hoy es claro que consecuencia de este fenómeno tética, descriptiva, estructural o mecanística– se son las macromoléculas como las proteínas, las enfocó en entender el fenómeno de la quiralidad. enzimas y los receptores biológicos son quirales, Así, se generaron avances tan impresionantes y lo cual provoca que el reconocimeinto de otras útiles como los catalizadores y los auxiliares qui- moléculas quirales o no quirales sea muy selectirales, las técnicas de estudio como el análisis con- vo e incluso específico. En la Figura 1 se muestran formacional y los descriptores estereoquímicos, ejemplos de discriminación biológica de fármala síntesis asimétrica y la resolución, y técnicas cos. como la rotación óptica. Hoy en día también conocemos –bueno, este heFue por esa época –la segunda mitad del siglo cho fue conocido desde el inicio del estudio de las XX– que se terminó de entender que alrededor de enzimas– que la catálisis enzimática es un proceun carbono tetraédrico es posible conectar cuatro so que se lleva a cabo de forma enantioselectiva, sustituyentes distintos de dos formas diferentes, lo cual solo se explica entendiendo que la estrucdando como resultado dos formas de una misma tura de una proteína se forma de un solo tipo de molécula (un par de enantiómeros) y que dicho enantiómero de los aminoácidos. fenómeno es mucho más que una curiosidad estructural y que en realidad tiene muchas implica- i Es necesario aclarar que los descriptores D y L se refieciones prácticas e inclusive que tiene que ver con ren a la clasificación de configuración de Fischer y que la aparición de la existencia de la vida como la co- no significan “dextrógiro” o “levógiro”, los cuales se renocemos en este planeta. Llamamos quiralidad a presentan con las mismas letras, pero en minúsculas y la propiedad de objetos moleculares y macroscó- cursivas, respectivamente ( d y l ). 61

Como decía, hasta el momento no entendemos porqué ha ocurrido esto, y desde cuándo. Muchos, –casi todos–, consideran que las primeras maquinarias moléculares que dieron origen a la vida tuvieron como engranajes iniciales a los enantiomeros L de aminoácidos o al menos a mezclas de enantiomeros dónde los excesos enantioméricos eran los de configuración L. El argumento más aceptado para explicar esto es que en la Tierra Primitiva hubo impacto de meteoritos que contenían componentes biomoleculares en sus superficies –se ha documentado que el Meteorito Murchison, cuya edad es la misma que la del Sistema Solar, 4.6 mil millones de años, contiene materia orgánica como CO2, CO, CH4, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, ácidos carboxílicos, aminoácidos, alcoholes, cetonas, aldehídos, azúcares, amoniaco, aminas, urea, piridinas, quinolinas, purinas, ácidos fosfónicos, entre otros–. Este último hecho genera preguntas importantes: 1. Dado que, sin la influencia de un ambiente quiral, la síntesis de pares enantioméricos generaría una mezcla racémica ¿Cuál es la razón de que en los meteoritos hayan sido acarreados excesos de aminoácidos L?ii Si existen, ¿en dónde se encuentran los fragmentos de meteoros con excesos de aminoácidos D? 2. En el supuesto de que en la Tierra Primitiva haya habido excesos enantioméricos de aminoácidos L, aún existe la posibilidad de que haya habido construcciones moleculares a partir de aminoácidos D, pero ¿cómo es que las maquinarias moleculares con aminoácidos L se propagaron

La Ruptura de la Simetría es un término usado para describir la ocurrencia de un desbalance entre moléculas enantioméricas, el cuál es medido en términos de exceso enantiomérico (ee; ee = (R – S)/(R + S), dónde R y S son concentraciones de ambos enantiómeros respectivamente.

Figura 1. Compuestos quirales con diferencias en sus propiedades farmacológicas.

hasta generar vida exclusivamente a base de ellos? Figura 1, parte dos. 3. Si fuera posible construir una biomolécula o incluso una estructura celular a base de aminoácidos D o azúcares L, y ésta pudiera interactuar con un organismo vivo a base de aminoácidos L y azúcares D, ¿qué consecuencias habría? ¿podrían ambas estructuras moleculares ser compatibles desde el punto de vista biológico? Una propuesta para responder a las primeras preguntas es considerar si el desbalance ocurrió en el planeta Tierra o fuera de él y entonces cada situación dividirla en sí ocurrió de forma azarosa o determinística. La evidencia de pequeños excesos enantioméricos encontrados en los meteoritos sugiere que el desbalance no ocurrió en este planeta. Recientemente se ha argumentado que los excesos enantioméricos en los meteoritos, si bien tienen valores pequeños, se pudieron deber a la interacción de las moléculas de aminoácidos con radiación cuántica polarizada en el espacio exterior o a las propiedades asimétricas de partículas elementales. Sin embargo, aún queda la pregunta de saber a dónde fueron los restos de los aminoácidos D. Por otro lado, discusiones de cómo un desequilibrio enantiomérico se pudo originar en la Tierra hacen contrastar la cuestión de si la vida fue predeterminada a basarse en azúcares D y aminoácidos L o si todo ocurrió al azar, implicando que formas de vida o al menos biomoléculas basadas en las quiralidades opuestas (azúcares L y aminoácidos D) también se dieron al principio. Durante las dos primeras décadas de este siglo se han hecho intentos de asociar el concepto de violación de la pariedad y las diferencias de energía entre dos enantiómeros para explicar la homoquiralidad biológica, sin embargo dichas diferencias son prácticamente despreciables. Los partidarios del origen azaroso del fenómeno afirman que en la Tierra primitiva las síntesis 63

asimétricas de biomoléculas ocurrieron de forma estocástica.iii La razón de esto es muy simple: cualquier colección de un número impar de moléculas quirales tiene, por definición, ruptura de simetría. Así, el más mínimo desbalance favoreciendo a los enantiómeros L de los aminoácidos o a los D de los azúcares pudo haber favorecido la síntesis de biomoléculas a partir de ellos.

Un modelo que hasta ahora ha explicado satisfactoriamente la evolución de la homoquiralidad es el modelo matemático de Frank, el cual enuncia lo siguiente: Una sustancia que actúa como catalizador en su propia producción y al mismo tiempo actúa como inhibidor de su enantiómero, permite la evolución de moléculas enantiopuras a partir de una mezcla casi racémica (Figura 2), –aunque una demostración experimental podría no ser posible–.

Figura 2.

Finalmente, para la tercera pregunta aún no tene- BIBLIOGRAFÍA mos una respuesta convincente, ni siquiera como 1. a) Globus, N.; Blandford, R. Cosmic Rays and the ejercicio intelectual. Personalmente creo que al Chiral Puzzle of Life Biological Physics, 2019. b) saber la respuesta estaríamos descubriendo nueBlackmond, D. The origin of biological homochivas formas de la existencia de la vida, lo cual me rality Phil. Trans. R. Soc. B. 2011, 366, 2878–2884 emociona pero me preocupa también. (doi:10.1098/rstb.2011.0130). c) Sephton, M. Or-

iii

En los modelos estocásticos también llamados modelos probabilísticos, algún elementó no se conoce con anticipación, incorporando así la incertidumbre. Un modelo es estocástico cuando al menos una variable del mismo es tomada como un dato al azar y las relaciones entre variables se toman por medio de funciones probabilísticas. En los modelos determinísticos se supone que los datos se conocen con certeza, es decir, se supone que cuando el modelo sea analizado se tiene disponible toda la información necesaria para la toma de decisiones. Un Modelo determinístico es un modelo matemático donde las mismas entradas producirán invariablemente las mismas salidas, no contemplándose la existencia del azar ni el principio de incertidumbre. 64

ganic compounds in carbonaceous meteorites Nat. Prod. Rep., 2002, 19, 292–311. d) Takahashi, J.; Kobayashi, K. Origin of Terrestrial Bioorganic Homochirality and Symmetry Breaking in the Universe Symmetry 2019, 11, 919 (doi:10.3390/ sym11070919)

Profesor Héctor Octavio Cortés Espinoza Por Luz Díaz Cardona y José Domingo Rivera Ramírez Como quizá muchos de ustedes sabrán, en los últimos meses el virus del dengue ha proliferado en muchos estados de la República Mexicana. Con datos de 10,103 enfermos y 44 personas fallecidas en el mes de septiembre, el caso ha atraído la atención de propios y extraños. La mayor incidencia de esta enfermedad, se presentan a partir de la semana epidemiológica 22, que coincide con el inicio temporal de lluvias y tiene sus picos más altos son entre los meses de agosto y octubre. En el caso del Estado de Jalisco, muchos de los ciudadanos de la zona conurbada de Guadalajara han tenido al menos un familiar enfermo de dengue, si no es que hemos estado enfermos. Por ello, es importante reforzar las medidas preventivas para evitar que el mosquito se desarrolle en tú casa e igualmente importante aprender a identificarlo y así prevenir. El mosquito trasmisor, Aedes aegypti, es el principal transmisor del dengue, chikungunya y zika. Estas enfermedades son consideradas como un problema social y de salud pública por su magnitud y trascendencia, ya que afectan a gran parte del país. En casos graves, el dengue puede complicarse convirtiéndose en dengue hemorrágico, con sangrados tanto internos como externos. O en shock hemorrágico, cuando la sangre no fluye a los órganos principales del cuerpo, lo que puede causar la muerte. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS) este insecto utiliza como criadero espacios reducidos, depositando sus huevos en recipientes que contengan agua limpia, estos en dos o tres días aproximadamente se convierten en larvas y así hasta convertirse en zancudos adultos. Por eso, es importante erradicar posibles criaderos de agua estancada, además de utilizar insecticidas y repelentes sobre la piel y la ropa. Ante esta situación, la Universidad de Guadalajara, tomó medidas concretas e inmediatas para evitar la proliferación de los contagios entre la comunidad estudiantil. Fue específicamente en el Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (CUCEI) dónde, de la mano de directivos y profesores, se elaboró un repelente de mosquitos y repartió en las aulas de clases de este centro universitario. Fue uno de los profesores de QFB quien estuvo al frente de la organización y formulación del repelente. En días pasados tuvimos la oportunidad de entrevistarlo, se trata del Maestro Héctor Cortés, docente del área cosmetológica y empresarial del Departamento de Farmacobiología de la Universidad de Guadalajara. Aquí les mostramos un resumen de esta amena entrevista.

1.- Maestro Cortés, ¿cómo surgió la idea de elaborar un repelente para mosquitos el cual se utiliza en la comunidad universitaria? R.- Como resultado de la afectación por dengue en nuestro estado y particularmente ZMG (Zona Metropolitana de Guadalajara), la Universidad de Guadalajara convocó a una “reunión de contingencia” en el edificio de Rectoría General para apoyar al Gobierno de Jalisco. 2.- ¿Qué le motivó para la creación de este repelente? R.- A inquietud de nuestra Rectora del Centro Universitario de Ciencias Exactas e Inenierías (CUCEI), la Doctora Ruth Padilla Muñóz, mediante la Jefa del Departamento de Farmacobiología la Doctora Ma. Refugio Torres Vitela me solicitó el elaborar un producto para la comunidad de éste Centro Universitario con la finalidad de evitar el incremento de casos del dengue. Le comenté que lo más práctico y rápido consistiría en elaborar una loción a base de aceite esencial de citronela. Procedí a desarrollar una formulación con éste activo para efectuar su producción. 4.- ¿Cuánto repelente elaboró para uso de la comunidad universitaria? R.- Se produjeron inicialmente 200L de solución a base de citronela el sábado 28 de septiembre que se envasaron en recipientes de PET con 500ml y válvula atomizadora para ser distribuidos por Rectoría CUCEI dentro de nuestro Centro Universitario, mismos que se ubicaron en oficinas y salones de clase. 5.- ¿Cuántos lotes elaborará? O ¿Durante cuánto tiempo la Universidad brindará este producto? R.- Se elaboró un segundo lote de 100L el sábado 5 de octubre, mismo qué fue depositado en frascos de

60ml. Nuestras autoridades determinarán cuanto tiempo continuará éste apoyo y a sus indicaciones nos acataremos. 6.- ¿De dónde se obtuvieron los recursos económicos o en especie para la elaboración del repelente? R.- Fueron proporcionados en su totalidad por Rectoría de CUCEI. 7.- ¿Quiénes fueron las personas que le apoyaron e incitaron a elaborar el repelente?

R.- Se realizó en el Laboratorio de Tecnología Farmacéutica del CUCEI. Fue un excelente equipo de trabajo conformado por: • Dra. Ma Refugio Torres Vitela, Jefatura de Farmacobiología. • Maestra Ma. Isabel Ramírez Gabriel, Gestión de acopio de materia prima y envases. • Maestra María Antonieta Barajas Mendoza, Responsable del Laboratorio de Tecnología Farmacéutica. • Maestra Monserrat Abud González, Maestra del Laboratorio de Tecnología Farmacéutica, Gestión de los tres prestadores de servicio. • Los estudiantes de QFB en CUCEI y que también son prestadores de servicio, que participaron con entusiasmo en las operaciones de manofactura y envasado • Isabel Mares Flores • Tania Lilyana Benítez Hernández • Antonio Salazar Guzmán • Esperanza Torres Orozco • Edna Natalí Monasterio Valladolid

• Ana Cecilia Falcón López • Ilse Dinorah Vega Bautista Vega, (alumna de Cosmetología) • Gricelda Coria Guerrero, (alumna de Cosmetología) • Laura Vargas Obieta, (alumna de Cosmetología) 8.- Maestro, muchos pensamos que esta acción es una muestra fiel del impacto benéfico que tiene la ciencia y la tecnología en la sociedad y sobretodo del espíritu de quienes la practican ¿Qué opina al respecto? R.- Coincido con usted. Aquí estamos aplicando nuestro conocimiento en beneficio de nuestra sociedad lo cual me enorgullece como universitario. 9.- ¿Considera usted que su experiencia en el ámbito industrial y tecnológico contribuyó a tomar acciones rápidas, sencillas y eficaces? R.- Sí. Los profesores de asignatura, aplicamos nuestra experiencia práctica en nuestras clases y esta fue una demostración de lo que la teoría y la práctica al ser bien empleadas dan un buen resultado que beneficio a la comunidad.

10.- Sabemos que se elaborara repelente líquido y repelente en gel, ¿Cuáles son los pros y los contras de cada una de las formulaciones? Como enseñanza a nuestros lectores ¿Qué criterios consideró al momento de elegir la formulación? R.- Como anteriormente les comenté, el repelente líquido ya se produjo hasta un segundo lote, pero en caso que nuestras autoridades nos requieran un nuevo lote, colaboraremos. Respecto a la elaboración de la solución, ya que es una emulsión a base de líquidos, es sencilla ya que se colocan los ingredientes en un recipiente y se mezclan (en éste caso con un agitador industrial) hasta homogenización completa. Puede también agitarse manualmente. Para hacer un gel, se tiene que hidratar el carbómero (gelificante) que es un polvo muy fino y volátil, (se sugiere emplear mascarilla) después adicionar los ingredientes líquidos y finalmente la trietanolamina (neutralizante). En éste forzosamente se requiere mezclar mecánica y enérgicamente para lograr que se forme el gel. 11.- ¿Cuál es el costo del gel y del repelente líquido por unidad de producto elaborado? El costo beneficio respecto al problema de infectarse de dengue lo vale? R.- Deben ambos estar en unos $25 pesos por Kilo o Litro y respecto al beneficio que aportarían evitando ingresar a las personas infectadas a hospitales es grande, ya que si una persona por día en hospital social involucrara un gasto de $500 pesos, podemos estimar financieramente el apoyo que la solución o gel de citronela aportarían evitando su ingreso. 12.- ¿Qué se espera para el futuro, o cuál es su visión referente al tema del dengue? R.- Que nuestra sociedad debe estar más informada y nuestras autoridades gubernamentales en base

a la experiencia de ésta contingencia actuarán eficientemente.

13.- ¿Conoce usted acciones que se pretendan realizar en el futuro para atacar esta problemática social a nivel institucional (UdG) o social? R.- Las acciones fueron inicialmente la información a la comunidad respecto al que hacer antes, durante y después de la infección del dengue. Posteriormente, elaboramos el producto a base de citronela y las siguientes etapas nos las indicarán (en caso de realizarse) nuestras autoridades.

¿Qué se quema cuando nos ejercitamos?1

Thalia Oseguera

La actividad física se define como cualquier movimiento ejercido por el músculo esquelético que lleva a un aumento en el gasto de energía por encima del reposo. Hacer ejercicio o practicar algún deporte es una actividad física de vital importancia para el funcionamiento y salud de nuestro organismo. Los beneficios del ejercicio son muchísimos, ya que reduce los riesgos de ciertas enfermedades como: obesidad, diabetes tipo 2, artritis e hipertensión. Al ejercitarnos, el cuerpo genera sustancias químicas que ayudan a las personas a sentirse bien, dormir mejor, estar relajadas y menos ansiosas. Además de mantenernos en forma, el ejercicio físico nos mantiene tonificados, fortalece los músculos, la grasa disminuye y se tiene un peso saludable. Cuando se realiza alguna actividad física, se queman calorías y mientras más intensa sea la actividad, más calorías se quemarán. Pero, a que se refieren con “quemar calorías”. Cuando comenzamos a hacer ejercicio, lo primero que se “quema” son las principales fuentes de energía: glucosa y glucógeno (carbohidratos), que son fuentes de energía anaerobia, es decir, que no necesitan de oxígeno para darnos energía; en cuestión de minutos se empiezan a quemar la grasa, que a diferencia de los carbohidratos, son fuentes de energía aerobia, necesitan la presencia de oxígeno para poder liberar su energía. La grasa que se encuentra en nuestro cuerpo está almacenada como triglicéridos en el tejido adi69

poso y es la mayor fuente de reserva de energía en el cuerpo. El tejido adiposo representa alrededor del 20% del peso corporal en hombres y 28% en mujeres. Estos triglicéridos almacenados pueden hidrolizarse mediante un proceso llamado lipólisis y liberarse en el torrente sanguíneo como ácidos grasos (AG) durante el ejercicio –los AG contribuyen con 50-60% de la energía de un ejercicio moderado durante un periodo largo–. Una vez liberados en sangre, los AG son transportados por proteínas de unión a ácidos grasos a diferentes tejidos. Cuando el destino de los AG es oxidarse, serán transportados a la superficie de la membrana mitocondrial donde serán activados al unirse a la proteína coenzima A (CoA), para formar la molécula de acil graso-CoA que se unirá a una molécula de carnitina para poder atravesar la membrana mitocondrial. Una vez dentro de la mitocondria, la carnitina será eliminada, la CoA reciclada y las moléculas acil-CoA libres serán metabolizadas por β-oxidación para generar energía en forma de ATP y moléculas de desecho que son CO2 y agua. Entonces, cuando los AG llegan a tejido muscular, pueden eliminarse fácilmente de la sangre por la vía metabólica mencionada anteriormente, ya que son utilizados como fuente de energía.

Al inicio del ejercicio, la lipólisis va en aumen- 1. a) Askew E. Role of fat metabolism in exercise. Clin Sports Med. 1984, 3, 605-621. b) Spriet, L. to y proporciona la energía necesaria requerida New Insights into the Interaction of Carbohydrate para cumplir con los requisitos metabólicos. Lo and Fat Metabolism During Exercise Sports Merazonable sería que, al hacer un gasto máximo de dicine, 2014, 44, 87–96. c) Horowitz, J. Fatty acid energía, es decir, hacer mucho ejercicio, habría mobilization from adipose tissue during exercimayor consumo de AG, pero no es lo que sucede. se. TRENDS in Endocrinology and Metabolism, La lipólisis no es proporcional al aumento de la 2003, 14, 386-392. d) Spriet, L. Regulation of demanda de energía. Cuando se realiza ejercicio skeletal muscle fat oxidation during exercise in de alto rendimiento, la contribución de la oxidahumans. Official Journal of the American College ción de AG como fuente de energía disminuye of Sports Medicine, 2002, 1477-1484. progresivamente, hasta llegar a un punto en el que el esfuerzo máximo es insignificante para la oxidación de las grasas. ¿Por qué sucede esto? En un artículo publicado por Robert R. Wolfe del Centro Médico de la Universidad de Texas, menciona que la disponibilidad de AG que se produce durante el ejercicio puede ser una determinante en la tasa de oxidación, debido a que el músculo es un sitio importante de control cuando se hace ejercicio. Menciona que posiblemente la glucólisis es el regulador predominante de metabolismo de carbohidratos en el músculo y que una tasa rápida de oxidación de carbohidratos causada por la movilización de glucógeno muscular durante el ejercicio de alta intensidad inhibe la oxidación de ácidos grasos al limitar el transporte a las mitocondrias. A pesar de que la oxidación de AG proporciona la mayor energía en el musculo y la pérdida de peso está relacionada con la quema de grasa, hemos visto que la respuesta del metabolismo de los lípidos al ejercicio es más compleja y no solo dependen de la intensidad y duración del ejercicio, sino que pueda transportarse a mitocondria para poder oxidarse y de esa manera ir perdiendo peso.

No. 12 LA QUÍMICA DEL CUERPO HUMANO

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QUIMIOFILOS – OPINIONES