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Uso de tejidos mineralizadoscomo indicadores del efecto de lacontaminación medioambientalen organismos/ Pedro Álvarez-Lloret (1) / Alejandro Rodríguez-Navarro (1)

Resumen

El uso de tejidos como indicadores o registro de diferentes parámetros ambientales y su varia-ción temporal es una herramienta fundamental en el estudio de ecosistemas. Los tejidosmineralizados constituyen igualmente un registro de gran interés en el estudio de la exposi-ción temporal de organismos a contaminantes. Estudios toxicológicos recientes describencomo los procesos de formación de tejidos mineralizados son muy sensibles a ciertos conta-minantes, en particular organoclorados y metales pesados, y en que modo pueden afectarnegativamente a los procesos de calcificación de tejidos. Así, el efecto y los mecanismos deinteracción de estos contaminantes en organismos se pueden estudiar mediante el análisisde las alteraciones que estas sustancias producen en la composición de tejidos mineraliza-dos y en su mineralización, siendo estos materiales biogénicos una herramienta idónea y degran sensibilidad para evaluar los efectos de la exposición a tóxicos en seres vivos.

Palabras clave: Biomineralización, Tejido Óseo, Metales Pesados, CompuestosOrganoclorados, Toxicidad.

Key-works: Biomineralization, Bone Tissue, Heavy Metals, Organochlorinated Compounds,Toxicity.

1. Introducción

Los organismos son capaces de controlar la calcificación de tejidos modulando los paráme-tros físicoquímicos (temperatura, grado de sobresaturación, etc…) más relevantes para elcontrol del proceso de crecimiento de cristales (Addadi & Weiner 1992). Asimismo, los orga-nismos controlan el ensamblaje ordenado de los minerales para formar tejidos con formasmuy sofisticadas (p. ej., huesos, conchas de moluscos, cáscaras de huevo, cocolitos) y queadquieren unas microstructuras altamente organizadas (Checa & Rodríguez-Navarro, 2005).Sin embargo, la compleja regulación de los procesos de mineralización hace que la formaciónde estos tejidos sea susceptible a la influencia de factores externos que afectan al metabo-lismo del organismo. En particular, se ha determinado, mediante diferentes estudios toxico-lógicos, que ciertos contaminantes, en particular compuestos organoclorados y metalespesados, afectan negativamente a los procesos de calcificación de tejidos. Asimismo, produ-cen alteraciones muy definidas que nos informan de los efectos que tienen estos contami-nantes en el organismo. Entre otros efectos estos contaminantes inhiben la absorción de cal-cio a través de la pared gastrointestinal. Esto hace que, por ejemplo, se reduzca el espesorde la cáscara de huevo, lo cual afecta negativamente a la reproducción de ciertas especiesde aves que son muy sensibles a estos contaminantes. Asimismo, algunos de estos conta-minantes dañan los riñones (p. ej., Pb, Cd, Hg) y afectan al metabolismo del Ca, ya que los

(1) Dpto. de Mineralogía y Petrología. Universidad de Granada, Fuentenueva s/n, 18071-Granada, España.

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riñones producen la forma activa de la vitami-na D, necesaria para la absorción del Ca.También se sabe que puede afectar directa-mente a la remodelación de los huesos alalterar el funcionamiento normal de los oste-oclastos y osteoblastos. Por otra parte, elmetabolismo del hueso es dependiente delas hormonas sexuales. Así la exposición acompuestos organoclorados (p. ej., DDT,PCBs), que actúan como disruptores endocri-nos, mimetizando la acción de estas hormo-nas afectando, en último término, a la forma-ción y composición del hueso.

En este trabajo se describe el uso de tejidosmineralizados (p.ej., cascarones de huevo,huesos, conchas de moluscos) como indica-dores del efecto que tienen los contaminan-tes en organismos y ecosistemas. Uno delos principales problemas que se planteanpara evaluar los efectos de la contaminaciónes la cuantificación de su impacto en un eco-sistema. Para ello se utilizan diferentes bioin-dicadores que permiten determinar los dañoscausados por los contaminantes.

2. Indicadores biológicos de toxicidad

Los términos “bioindicador” y “biomonitor” serefieren a la capacidad de un determinadoorganismo para emplearse con el objeto deevaluar o reflejar las condiciones de un ecosis-tema en un determinado período (Baird,1999). La existencia o ausencia de un organis-mo, o sus comunidades, la alteración o modi-ficación de sus características estructurales,su funcionamiento o interacciones con elmedio, entre otras muchas variables, determi-nan la idoneidad de dicho ser vivo para actuarcomo indicador o monitor biológico de las con-diciones ambientales, entre ellas la posiblepresencia de un determinado tóxico en el eco-sistema. El término específico bioindicador serefiere únicamente a la ausencia (bioindica-ción negativa) o presencia (bioindicación posi-tiva), y su abundancia específica, de un orga-nismo como indicador cualitativo de los efec-tos de un determinado factor ambiental(Landis & Yu, 2000). Por otra parte, el términobiomonitor no sólo se emplea para organis-mos capaces de indicar con su presencia deforma cualitativa la presencia de contaminan-tes o perturbaciones en el medio. Este térmi-

no también puede indicar de forma cuantitati-va esta presencia en el ambiente de tóxicos,ya que las reacciones metabólicas del organis-mo en el medio pueden ser de alguna formaproporcionales al grado de contaminación operturbación de dicho medio. La mayoría delos programas de seguimiento de tóxicos en elambiente desarrollan métodos de medidasanalíticas de un compuesto diana, en estecaso tóxico, en un tejido específico de un orga-nismo específico (Wright & Welbourn, 2002).El estudio analítico de residuos de pesticidasen tejidos de peces, o PCBs en mamíferosterrestres y aves son ejemplos de estas apli-caciones (Kannan et al., 1998; Lind et al.,2004).

La idoneidad de un organismo para actuarcomo bioindicador o biomonitor de exposicióna un contaminante en un ambiente específicodependerá de numerosos factores. Entreellos podemos destacar: (1) la adaptabilidaddel organismo a los cambios producidos porel tóxico y, por tanto, la manifestación de unarespuesta determinada por la exposición altóxico, (2) las propias condiciones ambienta-les y su variabilidad, que determinarán la sen-sibilidad del organismo a la presencia del con-taminante, (3) el estado de desarrollo delorganismo, ya que existen etapas del ciclovital en el organismo, generalmente estadiosjuveniles, en los que los organismos suelenser más sensibles a posibles perturbaciones(Landis & Yu, 2000). Estos factores hacenque el empleo de un organismo para indicar laposible existencia de contaminación sea uncompromiso entre especificidad, atribuciónde un efecto a una causa específica, y fiabili-dad, detección de un efecto debido a la into-xicación, en sus diferentes manifestaciones(Manahan, 1999).

Una de las estrategias más extendidas en elestudio y seguimiento de tóxicos en el medioes la toma de muestra y análisis de tejidosy/o fluidos de organismos biomonitores(orina, sangre, plumas, hígados, riñones,huesos; Drash et al., 1997). Estas muestrasbiológicas actuaran como biomarcadores almanifestar como respuesta un cambio com-posicional o estructural ante la acción de uncontaminante en el organismo expuesto(Suter, 1990; Fossi, 1994). El estudio analíti-

Uso de tejidos mineralizados como indicadores del efecto de la contaminación …Álvarez-Lloret & Rodríguez-Navarro

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co de estos biomarcadores se emplea fre-cuentemente en estudios de toxicología,tanto en especies silvestres afectadas por lapresencia de tóxicos como en especies delaboratorio. El término y la aplicación de bio-marcadores se extiende a un gran número detécnicas y métodos analíticos, que abarcantanto medidas de un posible daño a nivelcelular como modificaciones de tipo fisiológi-co, incluyendo incluso observaciones decomportamiento tanto en organismos indivi-duales como en comunidades biomonitoras(Manahan, 1999).

En la Figura 1 se representan diversosmétodos y medidas empleadas en el estu-dio analítico de la presencia o exposición atóxicos (Hoffman et al., 2002). Algunos deestos métodos generales son empleadostanto en especies silvestres como en ensa-yos de toxicidad realizados en especies deinvestigación en laboratorios. Estos ensa-yos o test de toxicidad pueden ser emplea-dos para examinar los efectos en diversosniveles de organización biológica e igual-mente empleados en especies introducidascomo monitoras o de seguimiento en undeterminado ambiente.

En la actualidad, el estudio analítico de mar-cadores se ha desarrollado de forma parale-la al desarrollo de técnicas y métodos de

bioindicación toxicológica de tipo moleculary/o fisiológico (McCarthy & Shugart, 1990).A este respecto podemos destacar cuatroestrategias para el análisis de la toxicidad deun contaminante y sus efectos sobre marca-dores de tipo molecular y/o fisiológico:

a) Procesos enzimáticos y bioquímicos

La inhibición o inducción de la actividad de enzi-mas específicas en vertebrados, como porejemplo, la acetilcolinesterasa, se ha utilizadocomo biomarcador de toxicidad en el medio.Existen un buen número de medidas cuantitati-vas en gran variedad de sistemas enzimáticosinfluidos por la toxicidad. Una de las ventajasque plantea esta metodología es que general-mente puede medirse directamente de mues-tras sanguíneas sin necesidad del sacrificio delindividuo. De igual manera las proteínas, involu-cradas en la protección y equilibrio de determi-nadas estructuras y tejidos, son objeto de estu-dio del posible efecto de una gran variedad detóxicos en organismos (Suter, 1990). De igualmanera, existen un buen número de medidas ymétodos para evaluar el posible daño del ADN,y material cromosómico asociado, debido a laexposición a contaminantes (Shugart, 1990).

b) Indicadores fisiológicos e histológicos

La presencia de tóxicos en el medio se

Seminario SEM 07 Depósito legal: CA-602-2004 / ISSN: 1698-5478

fig. 1. Métodos y medidas empleadas en biomonitorización.

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puede manifestar en algunas ocasionescomo un daño aparente y observable a nivelfisiológico. Existen un gran número de proce-sos de necrosis y lesiones en tejidos debidosa patologías asociadas a la toxicidad de sus-tancias específicas. El desarrollo de proce-sos tumorales se ha relacionado en numero-sos casos con la presencia de sustanciascarcinogénicas en el medio. De igual manerael examen citogénetico en células mióticas ymitóticas puede revelar o indicar pruebas deposibles daños genéticos en el organismodebidos a la exposición a sustancias tóxicas(McCarthy & Shugart, 1990).

c) Prueba o ensayos de toxicidad

En un bioensayo se controla con detalle lascondiciones ambientales para conseguir quela respuesta de un organismo prueba ante loscontaminantes empleados para el estudio sepueda definir inequívocamente (Shugart,1990). Para la validez del método la extrapola-ción de los resultados obtenidos a través delensayo no debe excluir las consideraciones uobservaciones existentes en el medio natural.Dado que usualmente la presencia de conta-minantes en el medio no es única y entre ellospueden existir interacciones, esta metodologíaes de gran utilidad para aclarar los efectostóxicos de un determinado contaminante aunas concentraciones específicas. Otra técni-ca de gran utilidad en los estudios de toxicidades el cultivo de células, tanto animales comovegetales, en especial para el estudio de sus-tancias cancerígenas.

d) Organismos centinelas y biomonitorizaciónin situ

La sensibilidad de determinados organismosa la existencia de contaminantes hace queéstos sean de gran utilidad como biosenso-res y, consecuentemente, pueden ser utiliza-dos como organismos centinelas a la presen-cia de un tóxico (Hoffman et al., 2002). Estosorganismos son de gran utilidad para demos-trar la biodisponibilidad de sustancias xeno-bióticas en modelos realistas. Algunos ejem-plos de estos organismos centinelas son:Anodonta cygnea (Ciccotelli et al., 1998),Leuciscus cephalus (Winter et al., 2005),Tapes philippinarum (Valbonesi et al., 2003),

Helix aspersa (Beeby & Richmond, 2002).

3. Toxicidad asociada a tejidos mineralizados

Durante la fabricación de tejidos mineraliza-dos (v.gr. huesos, cáscaras de huevo, con-chas de moluscos) se combinan procesosbiológicos y fisicoquímicos muy complejos yexquisitamente regulados por el organismo(Addadi & Weiner, 1992). La formación, com-posición y microstructura de tejidos minerali-zados puede verse directamente afectadapor cambios fisiológicos del organismo o indi-rectamente por agentes externos, como lacontaminación, que igualmente pueden indu-cir cambios fisiológicos en el organismo. Porotra parte, la disposición de los cristales quemineralizan el tejido y la microtextura de ésteestán en gran parte determinados por proce-sos de autoorganización, que generan unpatrón típico textural (Rodríguez-Navarro &García-Ruiz, 2000; Checa & Rodríguez-Navarro, 2005). Así, cualquier variación deeste patrón típico va a ser indicativo de lapresencia de factores externos que inhiben omodifican el crecimiento de los cristales(p.ej. contaminantes, variaciones composi-cionales de la matriz orgánica; Ahmed et al.,2005). La microstructura y composición delos tejidos mineralizados podrá variar con laedad, con la alimentación, estado de salud oposible exposición a contaminantes(Rodríguez-Navarro et al., 2002a, b; 2006;Ahmed et al., 2005). Por tanto, la caracteriza-ción de la microstructura y composición delos tejidos mineralizados puede ayudarnos aentender el modo en que afectan diferentesfactores fisiológicos y externos a la forma-ción de estos biomateriales.

Mediante diferentes estudios toxicológicosse ha demostrado que ciertos contaminan-tes, en particular organoclorados y metalespesados, afectan negativamente en los pro-cesos de calcificación de tejidos (Puzas etal., 1992; Berglund et al., 2000). Estos con-taminantes inhiben la absorción normal delcalcio a través de la pared gastrointestinalhaciendo, por ejemplo, que se reduzca elespesor de la cáscara de huevo, lo cual afec-tará directamente al éxito reproductor de cier-tas especies de aves sensibles a la existen-cia a estos contaminantes (Cooke, 1973;


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Lundholm, 1991). Asimismo, alguno deestos contaminantes, como es el caso delplomo, cadmio o mercurio, pueden alterarnegativamente la función de los riñones,afectando igualmente el metabolismo del cal-cio, al ser estos órganos los responsables deproducir la forma activa de la vitamina D,necesaria para la absorción del calcio(Scheuhammer, 1987). De igual forma, laexposición a contaminantes puede afectardirectamente en la remodelación de los hue-sos al alterar el funcionamiento celular nor-mal de osteocistos y osteoblastos. Por otraparte, el metabolismo del tejido óseo esdependiente de las hormonas sexuales. Porejemplo, después de la menopausia u ova-riectomia ocurre una aceleración de la pérdi-da de densidad ósea causada por una defi-ciencia en estrógenos. De manera análoga,la exposición a compuestos organoclorados(p. ej. DDT, PCBs), que actúan como disrup-tores endocrinos, puede afectar la correctaformación y composición del tejido óseo(Andrews, 1989; Gould et al., 1997; Lind etal., 2000). Los efectos son muy variados(pérdida de dientes, disminución o aumentode la densidad ósea, osteoporosis, etc.), alser la respuesta específica diferente paracada contaminante y organismo afectado. Encualquier caso, sus efectos se manifiestanen una calcificación anómala de estos tejidosmineralizados. Así, los efectos de estos con-taminantes se pueden evaluar mediante elanálisis de la composición de tejidos minera-lizados y su grado de mineralización.

El empleo de tejidos como registro de dife-rentes parámetros ambientales y su varia-ción temporal ha sido hasta el momentoampliamente estudiado (Schone et al., 2003;Hedges et al., 2004). A través del análisis deestos tejidos es posible incluso determinar ladieta y origen geográfico de organismos(Romanek et al., 2000; Graves et al., 2002).Los tejidos mineralizados constituyen unregistro de gran interés en el estudio de laexposición temporal de organismos a conta-minantes o sustancias tóxicas (Gaines et al.,2002; Ferrara et al., 2005; Pain et al.,2007). Estos tejidos pueden llegar incluso aacumular buena parte del tóxico al que sehan visto expuestos, como el caso del plomoen el tejido óseo. Muchos de estos organis-

mos acumulan en sus tejidos los tóxicos alos que se han encontrado expuestos llegan-do incluso a desarrollar mecanismos de des-intoxicación (Gaines et al., 2002; Punshon etal., 2003). El estudio de tejidos mineraliza-dos para describir procesos de toxicidad decontaminantes y su relación en la calcifica-ción de tejidos es un área de investigaciónemergente en las últimas décadas (Lind etal. 2000; 2004; Rodríguez-Navarro et al.,2002a,b). En la actualidad, el estudio de lacomposición química y estructural de unbuen número de tejidos mineralizados esempleado para complementar la informaciónobtenida mediante diferentes parámetrosbioquímicos modificados por la existencia deuna posible toxicidad (Lind et al., 1999;Rodríguez-Navarro et al., 2002a,b; 2006;Lundberg et al., 2007).

El calcio participa en un gran número de fun-ciones fisiológicas en organismos. De entretodos estos procesos en los que el calcioparticipa podemos destacar su papel funda-mental como constituyente esencial de losbiominerales formados por sales de calciocomo carbonatos, fosfatos y oxalatos. El cal-cio se localiza en un 99% en el hueso, donderealiza una función de protección de órganosvitales y de soporte rígido, pero articuladodel organismo mientras que el 1% restantese distribuye en los tejidos blandos y plasma(Tortora, 1996). Esta pequeña cantidad decalcio presente en las células sostiene fun-ciones vitales del organismo como son lasecreción y acción efectora hormonal, la con-tracción muscular, neurosecreción y conduc-ción nerviosa, metabolismo celular, etc.(Fukagawa & Kurokawa, 2002). Además delcalcio intracelular, el calcio presente en loslíquidos extracelulares participa en la regula-ción de la coagulación sanguínea y mantienela integridad estructural de las membranas(Fukagawa & Kurokawa, 2002). Estas impor-tantes funciones del calcio explican como lasperturbaciones en la homeostasis cálcica enorganismos puede llevar a ocasionar trastor-nos graves (alteraciones de la excitabilidadnerviosa, paresia o tetania muscular, etc.) y,finalmente, a la muerte cuando dichas per-turbaciones alcanzan un valor crítico. Por lotanto, el mantenimiento del nivel de calcioconstante en el organismo es de importancia


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vital. Así, el hueso actúa como un depósitomuy importante de calcio necesario paramantener la homeostasis de los niveles séri-cos. De esta manera, los procesos toxicológi-cos que puedan afectar a la correcta absor-ción o movilización del calcio por los organis-mos afectarán consecuentemente a la nor-mal mineralización de los tejidos (p. ej. cás-cara de huevo, huesos…) y/o su homeosta-sis. Los metales pesados (p. ej. Hg, Pd o Cd)producen daño celular y la inhibición de laactividad enzimática: síntesis del grupohemo (Petering & Tepper, 1976; Rubio et al.,2004). Debido a su nefrotoxicidad, la exposi-ción a estos elementos puede inducir unadescalcificación de los huesos. Por ejemplo,el plomo se metaboliza de forma muy similaral calcio, almacenándose fundamentalmenteen el tejido óseo (Scheuhammer, 1987).

Los PCBs son una clase de compuestos quí-micos tóxicos de gran persistencia, liposolu-bles y fácilmente asimilables por organis-mos. Entre sus efectos tóxicos destacan losrelacionados con la alteración del sistemaendocrino (Cooke et al., 2002). En particularestos compuestos afectan adversamente alfuncionamiento normal de las hormonas tiroi-deas (Portigal et al., 2002; Lind et al.,2004). Entre estas alteraciones encontra-mos: (1) cambios histológicos en las glándu-las tiroides y disrupción en el procesamiento

de coloide folicular necesario para la produc-ción normal y secreción de las hormonas porel tiroides; (2) reducción de los niveles dehormonas T3 y T4 y aumento de las tasas deeliminación de estas hormonas, pudiendoprovocar estados hipotiroideos; (3) incremen-to de la actividad de UDP-GT en el hígado,fundamental en el mecanismo de eliminaciónde las hormonas T3 y T4; (4) descenso de laactividad de yodotironina deiodinasa, indis-pensable en la producción de la hormona T3.Entre las hormonas producidas por las glán-dulas tiroides igualmente, junto a la T3 y laT4, destaca la calcitonina (Landis & Yu,2000). Esta hormona interviene en la regula-ción del calcio, y su actividad principal esinhibir la resorción ósea (depósito y elimina-ción de calcio y fósforo en el hueso) median-te la reducción de la actividad de los osteo-clastos (células que se encuentran en elhueso y tienen actividad en la absorción yremodelación del hueso). La alteración de lascantidades de hormonas segregadas y elimi-nadas por las glándulas tiroides debidas a latoxicidad de los PCBs modifica la formaciónde tejidos mineralizados que están reguladospor estas hormonas. Por otra parte las dioxi-nas (p.ej. TCDD) son compuestos organoclo-rados muy tóxicos debido a que ejercen susefectos a través de la unión de alta afinidadcon una proteína celular específica conocidacomo el receptor arilo de hidrocarbono (AhR).


fig. 2. Mecanismos de alteración del tejido óseo por la exposición a agentes tóxicos.

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El receptor AhR es un factor de transcripciónintracelular activado por ligando y que estáinvolucrado en la regulación de la expresiónde un gran número de genes. Estudiosrecientes con células y ratones transgénicoscon un receptor AhR constitutivamente acti-vo, o con ratones en los cuales el receptorAhR fue destruido, sugieren que el receptorAhR es una proteína reguladora clave del des-arrollo normal del hueso y la homeostasis(Andersson et al., 2002, 2003). Un estudioin vitro reciente mostró como el TCDD redu-cía la expresión de la osteopontina(Wejheden et al., 2006). La reducción deosteopontina, cuya función en el tejido óseoestá vinculada con la adherencia celular y laresorción ósea, puede estar relacionada conuna alteración de los procesos de formacióndel tejido óseo (Ohyama et al., 2004).

En definitiva, las alteraciones en los tejidosmineralizados por la exposición a contami-nantes se deben en gran medida a la capaci-dad que poseen ciertos contaminantes dealterar el metabolismo de organismos, y enparticular los niveles de hormonas que regu-lan la mineralización y remodelación del teji-do óseo. Esta alteración puede afectar deforma indirecta o directa a la formación deltejido óseo, por ejemplo disminuyendo laabsorción de calcio y/o modificando la activi-

dad de osteoclastos o osteoblastos, célulasimplicadas en los mecanismos de formacióny resorción ósea, produciendo una minerali-zación anómala del tejido óseo. Por ejemplo,un déficit de estrógenos, producido por laexposición a ciertos tóxicos (organoclora-dos), modifica la actividad normal de osteo-blastos y osteoclastos, dando lugar, general-mente, a una reducción en la formación deltejido y consecuentemente desquilibrando latasa normal de remodelación ósea y unacomposición anómala del tejido (ver figura 2).

Asimismo, la exposición a ciertos contami-nantes (metales pesados y compuestos orga-noclorados) produce una alteración de losniveles de vitamina D, de tiroxina y otras hor-monas, provocando una alteración de la acti-vidad normal de osteoblastos y osteoclastos,así como un descenso en la capacidad delorganismo para absorber calcio a través de lapared gastrointestinal. Diferentes estudiosmuestran que estas alteraciones producen,en poblaciones expuestas a la contamina-ción, una reducción del grado de mineraliza-ción y de la densidad de masa ósea, asícomo una mayor maduración ósea (p. ej.,incremento de la cristalinidad del apatito,principal constituyente mineral del hueso) encomparación a la encontrada en poblacionesde zonas de referencia no contaminadas.


fig. 3. Esquema explicativo de los efectos de la exposición a agentes tóxicos en el tejido óseo.

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Algunos de estos efectos tóxicos se resumenen el siguiente diagrama (Fig. 3).

A continuación se describen los resultadosde diferentes estudios tanto en especies sil-vestres expuestas a la contaminaciónambiental, como animales modelo expuestosde forma controlada a tóxicos en experimen-tos de laboratorio. En todos los casos, losefectos de la exposición a diferentes agentestóxicos (metales pesados y organoclorados)se manifiesta en una alteración de la minera-lización y composición del tejido óseo.

Estudio 1. Efectos de la exposición al plomoen el tejido óseo de una población de alimo-che (Neophron percnopterus)

El hueso es un indicador muy idóneo paradeterminar el grado de exposición temporalal plomo en especies de vida prolongada. Elplomo se acumula principalmente en estetipo de tejidos (aproximadamente el 95 % delplomo absorbido por el organismo se deposi-ta en el esqueleto). Esto se pudo constataren un caso de estudio de una población dealimoche (Neophron percnopterus) expuestaa la contaminación por plomo, debido a laingestión de perdigones y fragmentos demunición (Gangoso et al., 2009). Los análisisde plomo en el tejido óseo de los individuosde la población analizados mostraron unamayor concentración de este metal cuantomayor eran los niveles de contaminación enla zona. Asimismo, se constató que la con-centración de este metal en el tejido óseoaumentaba con la edad de los individuos,

poniendo de manifiesto la existencia de unaingestión crónica y el efecto de bioacumula-ción de la concentración de plomo en huesocon la edad del individuo. Esta acumulaciónprodujo una alteración muy significativa delgrado de mineralización del tejido óseo,como se pudo determinar mediante el análi-sis mediante espectrometría de infrarrojos(FTIR) de huesos. El grado de mineralizaciónde los huesos era tanto menor cuanto mayorera la concentración de plomo en el tejidoóseo. El plomo es nefrotóxico y puede alterarla formación de la forma activa de la vitami-

na D, necesaria para la absorción del calciopor el organismo y para la regulación de lamineralización ósea, lo que explicaría lareducción en el grado de mineralización delhueso observada en las aves expuestas aeste tipo de contaminante.Estudio 2. Efectos de la exposición a mercu-rio y policlorobifenilos (PCBs) en la compo-sición química mineral del hueso en unapoblación de gallinuela de manglar (Ralluslongirostris).

Al estudiar una población de gallinuela demanglar (Rallus longirostris) localizada enuna zona de marismas, en la península deBrunswick (Georgia, EEUU), altamentecontaminada con mecurio y PCBs proce-dentes de una industria química cercana,se observó que esta población presenta-ba una alteración de la composición deltejido óseo y que estos efectos erandirectamente proporcionales al grado deexposición de los individuos a contami-nantes organoclorados (Rodríguez-


fig. 4. Efectos de la contaminación por plomo en una población de alimoches. A) Concentración de plomo en hueso en función de la edad.B) Grado de mineralización del hueso en función de la concentración de plomo en hueso.

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Navarro et al., 2006). En par ticular, losdatos composicionales obtenidos median-te espectrometría de infrarrojos (FTIR)muestran una correlación significativaentre el contenido de la par te mineral delhueso en fosfatos con diferentes grado decristalinidad (bandas a 985 y 1056 cm-1)y los niveles de PCB encontrados en losindividuos analizados. En la figura 4 seobserva una relación inversa entre la pro-porción de fosfato de baja cristalinidad(sub-banda a 985 cm-1) en el mineral delhueso y las concentraciones de PCB ana-

lizadas en cada individuo (Fig 5A), asícomo una relación directa entre la propor-ción de fosfato de alta cristalinidad (sub-banda a 1056 cm-1) (Fig 5B) y las concen-traciones de PCB en cada individuo.

Estudio 3. Efectos de la exposición a orga-noclorados (PCB y TCDD) en la densidadósea y en marcadores de remodelación óseaen organismos expuestos.

Los análisis de las muestras de hueso enratas del tipo Sprague-Dawley indican como eltratamiento con TCDD (dosis única 50 µg/Kg)y tras un período muy corto de tiempo (5 díasdesde la exposición) es suficiente para provo-car unas alteraciones muy notables en elorganismo (Lind et al., 2009). En particular,se observó una disminución en los niveles deformación ósea, inferidos a través de los aná-lisis de los niveles de marcadores de remode-lado óseo, tal y como se refleja en la disminu-ción de los niveles del marcador de la activi-dad osteoblástica PINP (propéptido aminoter-

minal de procolágeno I) y aumento de los nive-les del marcador CTX (telopéptido C-terminaldel colágeno tipo I; Lind et al., 2009). Estosresultados están correlacionados con diferen-tes parámetros de composición química ymineral del hueso e indicadores de densidadósea obtenidos mediante FTIR y tomografíacomputerizada periférica cuantitativa (pQCT)(Fig.6), respectivamente. Por otra parte, se haestudiado como la exposición a organoclora-dos (PCB126) afecta a diferentes parámetrosindicadores de densidad ósea, obtenidosmediante pQCT, y que indican como estos

tóxicos producen una reducción del área delhueso metabólicamente más activo (p. ej.hueso trabecular; Lind et al., 1999; 2000;2004). Adicionalmente, se han estudiado losefectos que produce la exposición a PCB126sobre los niveles de vitamina D y tiroxina (FT4)sérica, que son marcadores de los procesosde formación del tejido óseo (Fig. 7). Seobserva que existe un menor grado de mine-ralización y una alteración importante de laspropiedades cristalinas del hueso, a partir dedatos de FTIR y TEM (Alvarez-Lloret et al.,2009). Este tipo de alteraciones están tam-bién directamente relacionados con unareducción de las concentraciones de estashormonas séricas en el organismo.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido posible agracias a lafinanciación a través del proyecto delMinisterio con referencia CTM 2007-65713 ya las ayudas a grupos de investigación RNM-179 de la Junta de Andalucia.


fig. 5. Efecto de los niveles de PCB en la composición de la parte mineral del hueso en gallinuelas de manglar medida mediante espectro-metría de infrarojos. A) Contenido de la parte mineral en fosfato pobremente cristalino. B) Contenido de la parte mineral en fosfato altamen-te cristalino.

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fig. 6. Imágenes de tomografía computada periférica cuantitativa (pQCT ), en las que se observa como en los organismos expuestos a orga-noclorados (PCB126) presentan una reducción del área del hueso trabecular (zonas más afectadas indicadas flechas).

fig. 7. Efecto de la exposición a diferentes sustancias tóxicas (TCCD y PCBs) en los niveles de diferentes biomarcadores de actividad deltejido óseo (a) PINP; b) CTX; c) vitamina D; d) Ft4 en ensayos de toxicidad con ratas de tipo Sprague-Dawley.

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Referencias

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