Biomarcadores

LAS METALOTIONINAS COMO BIOMARCADORES MOLECULARES DE LA CONTAMINACIÓN POR METALES PESADOS EN ORGANISMOS ACUÁTICOS
ROSA E. REYES GIL

os metales pesados esenciales como el zinc y el cobre, son requeridos por los sistemas biológicos como componentes estructurales y catalíticos de proteínas y enzimas; así como cofactores esenciales para el crecimiento y el desarrollo normal de los organismos. Enexceso, estos micronutrientes y otros metales pesados relacionados como el cadmio, el mercurio y el plomo, pueden ser extremadamente tóxicos para las células (Vallee y Ulmer, 1972; Visviki y Rachlin, 1994 a, b). Los efectos tóxicos de los metales no esenciales son probablemente causados por la tendencia que tienen de sustituir al cobre y el zinc y por competir eficientemente por los ligandosespecíficos de estos cationes dentro de la célula. De encontrarse a altas concentraciones, estos metales pueden unirse a ligandos no específicos de los iones metálicos, ocupando así espacios celulares o receptores cuya función es bloqueada por la presencia de esos metales (Viarengo, 1989; Viarengo y Nott, 1993). Entre los posibles mecanismos de tolerancia que los organismos acuáticos han podidodesarrollar para enfrentar el exceso de metales pesados en sus células, se encuentran: (1) unión del metal a la pared celular impidiendo su entrada al interior de la célula; (2) reducción del transporte a través de la membrana celular; (3) incremento en la salida o eflujo de metales hacia el exterior celu-

lar; (4) compartamentalización del metal una vez que entra en la célula, almacenándolo enestructuras lisosomales o vacuolares, eliminándolo así del resto de las actividades celulares; (5) formación de complejos con proteínas (metalotioninas), compuestos orgánicos (citrato, malato, aminoácidos) o inorgánicos (sulfuros), de manera de atrapar el metal disminuyendo su concentración en forma libre en la célula; (6) síntesis de proteínas o metabolitos de estres, protectoras o reparadoras de losdaños celulares producidos por el metal; y (7) formación de precipitados insolubles en forma de gránulos de Ca/ Mg o Ca/S (Tomsett y Thurman, 1988; Simkiss y Taylor, 1989; Viarengo y Nott, 1993; Neumann et al., 1944). Estos mecanismos varían en eficiencia entre los diferentes organismos y entre las células del mismo organismo. Actualmente las evidencias experimentales indican que, sin excluir losotros, la expresión de las metalotioninas podría explicar en gran parte la resistencia o tolerancia de las células animales y vegetales a altas concentraciones de metales pesados (Hammer, 1986; Rauser, 1990). En este contexto, la exposición y los efectos tóxicos de los metales pesados y otros contaminantes, pueden ser medidos en términos de respuestas bioquímicas de los organismos; estas respuestasson conocidas como “Biomarcadores Moleculares” (Livingstone, 1993). Es ampliamente aceptado que los efectos

de los contaminantes en un ecosistema se inician con una reacción bioquímica del organismo (Melacon, 1995). Esta respuesta inicial es una indicación reversible más sensible que aquellas que tienen lugar a altos niveles de organización biológica, como individuo, población o comunidad, ypreceden al encendido de efectos más serios e irreversibles en estos niveles superiores (Bucheli y Fent, 1995). Por estas razones, los biomarcadores a nivel bioquímico o biomarcadores moleculares son también conocidos como “señales de alarma temprana” para la evaluación de la salud ambiental (Payne et al., 1987). Este trabajo tiene como objetivo presentar a las metalotioninas, proteínas que unenmetales y proteínas de estres, entre otros, como los principales biomarcadores moleculares que se inducen en los organismos acuáticos como respuesta a la contaminación por metales pesados. Biomarcadores Moleculares Inducidos por Metales Pesados Los biomarcadores moleculares inducidos por metales pesados en organismos acuáticos más conocidos son las metalotioninas (MT). Según Kojima (1991), el...