El cáncer de mama y los organomateriales

Los organometales son compuestos que poseen enlaces entre átomos de metal y átomos de carbono. Estos enlaces son de tipo covalentes y bastante polares, comparten la polaridad de los metales del grupo II (los más polares), siendo estos los alcalinotérreos, como los irganoberillio y organocalcio. Muchos de estos organometales tienen tanto como propiedades termodinámicas como cinéticas. Debido a esto, los organometales tienen aplicaciones en muchos campos; como la medicina, química, biología, bioquímica… etc.
En este articulo nos centraremos en el ferroceno o ferrocene. La síntesis original del ferrocene fue descrita por Keasly y Pauson en 1951 en la Duquesne University of the Holy Ghost. Sugirieron que el Ferrocene se formaba después de la reducción del cloruro de hierro II con el bromuro de cilopentadienilmagnesio según la ecuación química:

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El ferrocene se trata de un cristal solido naranja cuya fórmula química es Fe(C5H5)2. Sus principales aplicaciones son en la medicina. Por ejemplo, en el cáncer de mama, donde el ferrocene ocupa un papel importante. Esto es debido a que el ferrocene tiene propiedades únicas como su aromaticidad, estabilidad en medio acuoso y potencial redox (medida de la actividad de los electrones de las reacciones redox). El medicamento por excelencia es el Tamoxifeno, que se emplea en la reducción del riesgo de cáncer de mama en mujeres.

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Imagen 1: Estructura química de la molécula de ferrocene.
El Tamoxifeno puede reducir el riesgo de recurrencia del cáncer de mama, reduce el riesgo de que se forme un tumor en la otra mama, es capaz de disminuir grandes tumores antes de la cirugía y desacelera o detiene (dependiendo del caso) el crecimiento del cáncer de mama en estado avanzado y en mujeres premenopáusicas y postmenopáusicas. Pero también ofrece otros beneficios que no están relacionados con el cáncer como la reducción de concentración de colesterol y ayuda a detener la pérdida de tejido óseo después de la menopausia. Estos beneficios son posibles gracias a que bloquea la acción de estrógenos en las células de las mamas, pero activa su función en las células del hígado y de los huesos.
El Tamoxifeno es un anti estrógeno no esteroidal, es decir, sin hormonas y ha sido un anticancerígeno muy usado en el cáncer de mama en los últimos 30 años. Su mecanismo de acción es el siguiente. Al ser un anti estrógeno se adhiere a unos estrógenos específicos (busca ciertos receptores en su membrana y se adhiere ellos) y los induce un cambio conformacional. De esta manera, altera o bloquea la expresión de los genes que dependan de estos estrógenos. Sus efectos, entre otros, son: la reducción de niveles de cierto factor de crecimiento que estimula la proliferación de células tumorales (factor de crecimiento insulina simil tipo 1) y el aumento de la secreción de un factor que inhibe el crecimiento de las células tumorales.
Pero no acaba ahí, el tamoxifeno es un medicamento que se transforma en el hígado en varios metabolitos activos, es decir, sustancias que se producen en el organismo debido a un medicamento que posee unas propiedades terapéuticas. Este es el caso del hidroxitamoxifeno, que posee una mayor afinidad por los estrógenos específicos que se nombraron anteriormente. Otro sería el endoxifeno, que tiene mayor concentración, pero tiene las mismas características que el hidroxitamoxifeno. Este último es el metabolito más activo y se ha demostrado en muchos estudios que la respuesta clínica viene ligada muy fuertemente.
En conclusión, no sabemos mucho acerca de los organometales, pero se han descubierto una gran cantidad de aplicaciones; tanto en la industria, en la química, como en la medicina. Este último caso es el del tamoxifeno, un ferroceno que reduce el riesgo de formación de un tumor en el otro pecho, en el caso de mujeres con cáncer de mama.
Referencias:
Gilles Gasser y Nils Metzler-Nolte, 2012, The potential of organometallic complexes in medicinal chemistry. ScienceDirect. Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367593112000051

Malay Patra y Gilles Gasser. 2012. Organometallic Compounds: An Opportunity for Chemical Biology?. NCBI. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22619182

Marvin Rausch, Martin Vogel y Harold Rosenberg. 1957. Ferrocene: A novel organometallic compound. ACS. Disponible en: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed034p268

Pieter CA Bruijnincx y Peter J Sadler. 2008. New trends for metal complexes with anticancer activity. ScienceDirect.Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136759310700169X
Wee Han Ang, Angela Casini, Gianni Sava, Paul J. Dyson. 2011. Organometallic ruthenium-based antitumor compounds with novel modes of action. ScienceDirect. Disponible en:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022328X1000700X

Imagen destacada: Hospital de la milagrosa (Unidad de mama), del artículo Cancer de mama:10 factores de riesgo.

Contaminación lumínica

 Información preparada por la alumna  REBECA VICENTE MORENO de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica
 

Los seres humanos, al ser diurnos hemos buscado durante mucho tiempo formas para iluminarnos durante la noche. En la época preindustrial, la luz se generaba mediante la quema de diversos materiales, incluyendo madera, aceite e incluso pescado desecado. Y sin bien estos métodos de iluminación sin duda influenciaron el comportamiento de los animales y de la ecología a nivel local, los efectos fueron bastante limitados. Sin embargo, la invención relativamente reciente y la rápida proliferación de la luz eléctrica, ha transformado el medio nocturno en gran parte de la superficie terrestre (Longcore & Rich, 2004).

Surgió entonces el término contaminación lumínica para referirse a la alteración de la oscuridad natural durante la noche, por la introducción de la luz artificial, lo cual produce una degradación en los ecosistemas. A través de distintos estudios, se ha demostrado que la contaminación lumínica tiene efectos en el comportamiento y en las poblaciones, y se han determinado las consecuencias ecológicas provocadas por dicha contaminación. Los principales efectos son la desorientación o cambios en la orientación, y la atracción o la repulsión de los organismos a este medio lumínico alterado, que puede afectar a su vez a la búsqueda de alimento, la reproducción, la migración y la comunicación (Longcore & Rich, 2004; Horváth et al., 2009).

Alimentación

La contaminación lumínica puede tener efectos en la relación depredador-presa de algunas especies nocturnas. Por ejemplo:

La iluminación nocturna puede extender los comportamientos diurnos o crepusculares a la noche. Algunas especies diurnas son capaces de aprovechar la luz artificial, y son facultativamente nocturnos en ambientes urbanos, como por ejemplo las arañas saltadoras y algunas especies de aves y reptiles. Estos son capaces de buscar su alimento bajo luz artificial. Esto resulta beneficioso para aquellas especies que pueden explotar este nuevo nicho, pero no para sus presas (Gaston et al., 2009).

También hay estudios sobre el efecto que puede tener la luz artificial en algunos depredadores debido a una mayor concentración de presas en los focos de luz. Por ejemplo, se ha observado un aumento de algunas especies de murciélagos alrededor de las farolas de las calles, y particularmente de aquellas bombillas con una longitud de onda baja, debido a que un gran número de insectos se ven atraídas por ellas. Sin embargo, hay otras especies de murciélagos que evitan las luces, para evitar competencia con las aves (Gaston et al., 2009).

La contaminación lumínica afecta al comportamiento alimentario de muchos animales. Por ejemplo, los pequeños roedores se alimentan menos a niveles altos de iluminación, una tendencia que también presentan algunos lagomorfos, marsupuales, serpientes, murciélagos, peces, invertebrados acuáticos y otros taxones. Por eso, es posible que cambios en la iluminación provoquen cambios en la relación depredador-presa de muchas especies (Gaston et al., 2009).

Además de la alimentación, la iluminación artificial puede inducir otros comportamientos, como el canto de aves territoriales como Mimus polyglottos (Bergen & Abs, 1977) o Turdus migratorius (Miller, 2006).

Reproducción

El comportamiento reproductivo también puede verse alterado por la iluminación artificial. Por ejemplo, las ranas hembra de la especie Physalaemus pustulosus, se vuelven menos selectivas en la elección de la pareja con niveles más altos de luz, prefiriendo acoplarse rápidamente para evitar el riesgo de depredación en el apareamiento. La iluminación nocturna también puede interferir en el movimiento de las ranas desde y hacia las zonas de cría. En las aves, hay algunas evidencias que sugieren que la iluminación artificial nocturna afecta a su elección del sitio donde anidar (Longcore & Rich, 2004).

Desorientación

La constante iluminación artificial durante la noche también puede desorientar a organismos acostumbrados a realizar desplazamientos en oscuridad. El ejemplo mejor conocido es el de la desorientación de las crías de tortugas marinas, las cuales no son capaces de llegar al mar. La iluminación afecta también al comportamiento de la puesta de huevos de las tortugas adultas hembras. La luz artificial interfiere en el anidamiento, puesto que prefieren los lugares oscuros, provocando el abandono de los nidos antes de depositar los huevos. También puede interferir en su capacidad para encontrar la playa, puesto que las tortugas adultas utilizan la visión para orientarse en el mar (Witherington & Martin, 2000).

Los cambios en el nivel de luz pueden provocar alteraciones en la orientación de otros animales nocturnos. Al haber desarrollado adaptaciones anatómicas para ver en la oscuridad, un rápido aumento de la luz puede cegarlos. En el caso de las ranas, un rápido aumento en la iluminación causa una reducción en la capacidad visual y el tiempo de recuperación puede llevar desde minutos a horas. Después de haberse acostumbrado a la luz, las ranas también pueden ser atraídas hacia ella (Gaston et al., 2009).

Las aves pueden verse desorientadas por la luz y no ser capaces de dejar la zona iluminada, por lo que se ven atrapadas dentro, pudiendo chocar entre sí o contra cualquier estructura, o llegar a agotarse, siendo entonces más vulnerables ante los depredadores (Gaston et al., 2009).

Comunicación visual

La comunicación visual intra e interespecífica puede verse afectada por la iluminación artificial durante la noche. Algunas especies utilizan la luz para comunicarse, y por lo tanto son especialmente susceptibles ante la contaminación lumínica. Las luciérnagas hembras atraen a los machos hasta 45 m de distancia con destellos bioluminiscentes; la presencia de la iluminación artificial reduce la visibilidad de estas comunicaciones (Longcore & Rich, 2004).

Como efecto secundario, la iluminación artificial también podría alterar los patrones de comunicación. El aullido de los coyotes (Canis latrans) durante la luna nueva, cuando está más oscuro es una forma de comunicación necesaria ya sea para evitar la entrada de otras manadas en su territorio, o para juntarse para cazar presas más grandes. El aumento de la iluminación por causas artificiales podría eliminar este patrón de comportamiento (Longcore & Rich, 2004).

Alteración de la fotosíntesis

Las plantas, para realizar la fotosíntesis, absorben la luz (en longitudes de onda de entre 400 y 700 nm) mediante las clorofilas y carotenos. Si bien este rango abarca gran parte de las emisiones visibles que provienen de las luces artificiales, en la mayoría de los casos, el efecto que pueda tener la contaminación lumínica en la fijación neta de carbono probablemente sea insignificante. No obstante, los efectos que pudiera tener en tanto a nivel de individuo como de ecosistemas siguen siendo bastante desconocidos.

Sí se conocen efectos de la contaminación lumínica en los ecosistemas de cuevas iluminadas artificialmente. La iluminación artificial en las cuevas utilizadas como atracciones para los visitantes promueve el crecimiento de algunas comunidades de flora, completamente dependientes de la luz artificial por ser una fuente de energía muy localizada. Estas comunidades pueden incluir autótrofos tales como algas fotosintéticas, musgos y helechos que crecen en las proximidades de estas fuentes de luz, así como hongos y otros heterótrofos que aprovechan el aporte de materia orgánica de los autótrofos. Estas comunidades pueden desplazar o cambiar las cadenas tróficas de las cuevas (Gaston et al., 2013).

Ciclos circadianos y fotoperiodo

Hay tres ciclos naturales periódicos del régimen lumínico que son detectados por los organismos: el ciclo diario de día y noche, cambios estacionales en la duración del día, y cambios a lo largo del ciclo lunar. Los ciclos diarios y estacionales aportan señales que algunos organismos usan para anticipar los cambios regulares en el ambiente como la temperatura o la humedad, que siguen a los ciclos diarios y anuales.

En los ecosistemas templados y polares, los organismos utilizan con frecuencia la duración del día como una señal para iniciar eventos fenológicos como la germinación, la formación de yemas, la reproducción, la senescencia, la eclosión, la muda, el desarrollo embrionario, y la migración.

Por lo tanto, los cambios en lo que perciben como fotoperiodo debido a la iluminación artificial, tiene severas consecuencias en algunos organismos. Por ejemplo: Durante mucho tiempo se ha observado que ciertas especies de árbol de hoja caduca mantienen sus hojas durante más tiempo en otoño cuando se encuentran cerca de las farolas de la calle, y por tanto, se ven más expuestos a heladas a finales de otoño e invierno. En algunas especies de animales como lagartos y roedores, la actividad termorreguladora va en respuesta a cambios estacionales en el fotoperiodo (Gaston et al., 2013).

Riesgo de cáncer

La exposición a la luz durante la noche puede provocar distintos efectos fisiológicos debido a las variaciones en los niveles de melatonina. La melatonina influye en la regulación de la masa corporal, la tasa metabólica, o la termogénesis de algunas especies de mamíferos. También se ha visto que la interrupción de la producción de melatonina por la exposición a la luz durante la noche, aumenta el riesgo de cáncer en los trabajadores con turnos de noche. (Navarra & Nelson, 2007; Schernhammer & Schulmeister, 2004). En el caso de las mujeres, se ha demostrado que aquellas que participan en trabajos nocturnos tienen un mayor riesgo de cáncer de mama (Blask et al., 2005).

Respuesta inmunológica

La exposición de un individuo de forma crónica a la luz artificial durante las horas de noche, podría interferir en la función inmunológica. Por ejemplo la codorniz japonesa (Coturnix coturnix japonica) disminuyó su producción de anticuerpos. En los mamíferos, la exposición a la luz durante la noche redujo la actividad citotóxica de las células NK (Navarra & Nelson, 2007).

Bibliografía:

Blask, D. E., Brainard, G. C., Dauchy, R. T, Hanifin, J. P., Davidson, L. K., Krause, J. A., Sauer, L. A., Rivera-Bermudez, M. A., Dubocovich, M. L., Jasser, S. A., Lynch, D. T., Rollag, M. D. & Zalatan, F. (2005). Melatonin-depleted blood from premonopausal women exposed to lith at night stimulates growth of human breast cancer xenograft in nude rats. Cancer Res, 65: 23.

Gaston, K. J., Bennie, J., Davies, T. W. & Hopkins, J. (2013). The ecological impacts of nighttime light pollution: a mechanistic appraisal. Biological Reviews, 88: 912-927.

Horváth, G., Kriska, G., Malik, P. & Robertson, B. (2009). Polarized light pollution: a new kind of ecological photopollution. Front Ecol Environ, 7: 317-325.

Longcore, T. & Rich, C. (2004). Ecological light pollution. Front Ecol Environ, 2: 191-198.

Miller, M. W. (2006). Apparent effects of light pollution on singing behavior of American robins. The Cooper Ornithological Society, 108: 130-139.

Navarra, K. J. & Nelson, R. J. (2007). The dark side of light at night: physiological, epidemiological and ecological consequences. Journal of Pineal Research, 43: 215-224.

Schernhammer, E. & Shulmeister, K. (2004). Melatonin and cancer risk: does light at night compromise physiologic cancer protection by lowering serum melatonin levels? British Journal of Cancer, 90: 941-943.

Witherington, B. E. & Martin, R. E. (2000). Understanding, assessing, and resolving light-pollution problems on sea turtle nesting beaches. FMRI Technical Report TR-2.