variabilidad de la radiación para la síntesis de vitamina...
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Variabilidad de la Radiación para la Síntesis de Vitamina DVariabilidad de la Radiación para la Síntesis de Vitamina DVariabilidad de la Radiación para la Síntesis de Vitamina D en el Sur de Sud Américaen el Sur de Sud-América
Susana Díaz1 5 Maria Vernet2 Alejandro Paladini1 Carolina Camilión3 Humberto Fuenzalida4 GuillermoSusana Díaz1,5, Maria Vernet2, Alejandro Paladini1,Carolina Camilión3, Humberto Fuenzalida4, Guillermo Deferrari5 Charles R Booth6 Sergio Cabrera7 Claudio Casiccia8 María Dieguez9Deferrari , Charles R. Booth , Sergio Cabrera , Claudio Casiccia , María Dieguez ,
Charlotte Lovengreen10, Jorge Pedroni11, Alejandro Rosales11Charlotte Lovengreen , Jorge Pedroni , Alejandro Rosales1Instituto de Genética y Biología Molecular (INGEBI) CONICET Vuelta de Obligado 2490 1428 Argentina1Instituto de Genética y Biología Molecular (INGEBI), CONICET, Vuelta de Obligado 2490, 1428, Argentina.
2Integrative Oceanography Division Scripps Institution of Oceanography University of California San Diego La Jolla CA 92093 0218 USA2Integrative Oceanography Division, Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego, La Jolla, CA 92093-0218, USA.3NSF/C t A t l d I ti i Ci tífi B H 200 9410 U h i A ti3NSF/Centro Austral de Investigaciones Científicas, B. Houssay 200, 9410, Ushuaia, Argentina.
4U i id d d Chil D t t d G fí i C ill 2777 S ti Chil4Universidad de Chile, Departamento de Geofísica, Casilla 2777, Santiago, Chile.5C t A t l d I ti i Ci tífi (CADIC) CONICET L b UV O B H 200 9410 U h i A ti5Centro Austral de Investigaciones Científicas (CADIC), CONICET, Lab. UV y Ozono, B. Houssay 200, 9410, Ushuaia, Argentina.
66Biospherical Instruments Inc., 5340 Riley St, San Diego CA 92110, USA.7Universidad de Chile, Facultad de Medicina Instituto de Ciencias Biomédicas ICBM Progr. Biol. Cel. y Mol. Independencia 1027, Santiago, Chile.
8Universidad de Magallanes, Laboratorio de Ozono y RUV, Casilla 113-D Punta Arenas, Chile.9Universidad del Comahue, CRUB, Lab. de Fotobiología, 8400 Bariloche.g
10Universidad Austral de Chile, Facultad de Ciencias, Ed. Emilio Pugin, Casilla 567, Valdivia, Chile.g11Universidad de la Patagonia S. J. Bosco, Dep. Física, Gales 50, 9100 Trelew, Argentina.g , p , , , g
RESUMENJujuy
10Buenos Aires
10RESUMENLa radiación ultravioleta solar (RUV) juega un papel clave en varias funciones biológicas incluyendo la salud 1
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1
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La radiación ultravioleta solar (RUV) juega un papel clave en varias funciones biológicas, incluyendo la saludhumana Las relaciones entre la radiación solar y los cánceres de piel y la radiación ultravioleta solar y la síntesis Jujuy Buenos Aires
0.1 0.1humana. Las relaciones entre la radiación solar y los cánceres de piel y la radiación ultravioleta solar y la síntesisde vitamina D por parte del organismo son bien conocidas. Esta vitamina actúa previniendo el raquitismo y otros
100 100
0 001
0.01 0.01de vitamina D por parte del organismo son bien conocidas. Esta vitamina actúa previniendo el raquitismo y otrosproblemas óseos. Pero, además, existen señales que muestran que un déficit en los niveles de vitamina D
1
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10 0.0010 100 200 300 400
0.0010 100 200 300 400p q q
favorecería el desarrollo de ciertos cánceres internos como los de colon, mama y próstata. En varios estudios0 1
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Santiago10
Valdivia10
epidemiológicos, se ha observado una relación directa entre la latitud y estos tipos de cáncer. Es sabido que laRUV t i t t di t l tit di l d bid l i ió d á t t l l á l it l
0.10 100 200 300 400
0.10 100 200 300 400
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RUV presenta un importante gradiente latitudinal debido a la variación de parámetros tales como el ángulo cenital yl l t t l d P l t t d d l t ió l tit di l d Chil A ti l h bit t d l
Santiago Valdivia100
0.1 0.12]la columna total de ozono. Por lo tanto, dada la extensión latitudinal de Chile y Argentina, los habitantes de laszonas más australes recibirían una cantidad de RUV baja comparada con la recibida en las zonas central y norte 10
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m-2
0 001
0.01
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0.01
cm-2
zonas más australes recibirían una cantidad de RUV baja comparada con la recibida en las zonas central y nortede la región Esto coincide con los resultados de un estudio realizado en Ushuaia en el cuál se ha observado que 1
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W c
m 0.0010 100 200 300 400
0.0010 100 200 300 400 [J
c
de la región. Esto coincide con los resultados de un estudio realizado en Ushuaia, en el cuál se ha observado quela RUV presente en invierno no es suficiente para la síntesis de vitamina D en seres humanos. En el presente 0.1 0.1
1
o μ
W
Bariloche Puerto Madrynaria
la RUV presente en invierno no es suficiente para la síntesis de vitamina D en seres humanos. En el presentetrabajo se estudian los niveles de radiación solar ponderada por el espectro de acción para la síntesis de Vitamina
0 100 200 300 400 0 100 200 300 400
iario
Bariloche
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DD
ia
j p p p pD, en ocho estaciones distribuidas entre Jujuy (24.17°S, 65.02°W) y Ushuaia (54° 50'S, 68° 18'W). Se estudian los Bariloche Puerto Madryn
mo
D
0.1
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1
AcV
it D
valores máximos diarios y acumulados diarios y anuales. Se observa que tanto los valores máximos, como losf
100y
100
áxim 0.01 0.01I A
acumulados son muy inferiores en las zonas australes que en las centrales y tropicales, no alcanzando los valoresí i l í t i d it i D d t b t d l ñ Si d l di ió l l d
10 10. M
á 0.0010 100 200 300 400
0.0010 100 200 300 400
mínimos para la síntesis de vitamina D durante buena parte del año. Siendo, la radiación solar acumuladaanualmente en Ushuaia y Punta Arenas de aproximadamente la mitad de la acumulada en Buenos Aires y 0 1
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rad.
Punta Arenasanualmente, en Ushuaia y Punta Arenas, de aproximadamente la mitad de la acumulada en Buenos Aires ySantiago y aún menor si se la compara con la acumulada en Jujuy
0.10 100 200 300 400
0.10 100 200 300 400
Ir Punta Arenas10
Ushuaia10Santiago y, aún menor si se la compara con la acumulada en Jujuy.
0 1
1 1
Palabras Claves: Radiación UV, Vitamina D, Cáncer Punta Arenas100
Ushuaia100 0.01
0.1
0 01
0.1
, ,10 10 0.001
0 100 200 300 4000.001
0.01
1 1
0 100 200 300 4000 100 200 300 400
ABSTRACTS l lt i l t di ti (UVR) l k l i l bi l i l f ti i l di h h lth It i ll
0.10 100 200 300 400
0.10 100 200 300 400
Día JulianoSolar ultraviolet radiation (UVR) plays a key role in several biological functions, including human health. It is wellknown that UVR is related to skin cancer and Vitamin D synthesis This vitamin prevents rickets and other bone
0 100 200 300 400 0 100 200 300 400
known that UVR is related to skin cancer and Vitamin D synthesis. This vitamin prevents rickets and other bonediseases There is further evidence that lack of Vitamin D enhances the chance of certain internal cancers such as Día Juliano
Irradiancia pesada por el espectro de acción de vitamina D, ac m lada diariamente obtenidos a partir de las mediciones condiseases. There is further evidence that lack of Vitamin D enhances the chance of certain internal cancers such as
colon, breast and prostate. Epidemiological studies indicate a positive correlation between latitude and theseDía Juliano acumulada diariamente, obtenidos a partir de las mediciones con
radiómetros GUV-511 (puntos negros)colon, breast and prostate. Epidemiological studies indicate a positive correlation between latitude and thesecancer types. It is known that UVR has a strong latitudinal gradient due to solar zenith angle (SZA) and Máximo Diario de irradiancia pesada por el
radiómetros GUV 511 (puntos negros).Valores estimados para dosis mínima de vitamina D: a) Línea yp g g g ( )
stratospheric ozone. Thus, given the latitudinal extension of Chile and Argentina, austral populations in theseMáximo Diario de irradiancia pesada por el espectro de acción de vitamina D y umbral para
p )amarilla, piel tipo II, exposición cabeza, manos, brazos y piernas;
countries will be exposed to RUV lower than those living at mid or subtropical latitudes. These is in agreement withp y p
la síntesis de vitamina D. b) Línea azul, piel tipo II, exposición sólo cara; c) Linea roja, piel tipo V cabeza manos brazos y piernas y d) Línea turqueza pielstudies suggesting that winter UVR in Ushuaia is limiting Vitamin D synthesis. In this study, we analyze UVR
i ht d b th Vit i D th i ti t t i ht l ti b t J j (24 17°S 65 02°W) dtipo V, cabeza, manos, brazos y piernas y d) Línea turqueza, piel tipo V exposición sólo caraweighted by the Vitamin D synthesis action spectrum at eight locations between Jujuy (24.17°S, 65.02°W) and
Ushuaia (54° 50'S 68° 18'W) We report daily maximum radiation and daily and annual doses Maximum radiation
tipo V, exposición sólo cara.
Ushuaia (54 50 S, 68 18 W). We report daily maximum radiation and daily and annual doses. Maximum radiationand doses are much lower in southern latitudes compared to temperate and subtropical areas limiting Vitamin D Mand doses are much lower in southern latitudes compared to temperate and subtropical areas, limiting Vitamin Dsynthesis during several months of the year. Thus, Vitamin D-weighted irradiances in Ushuaia and Punta Arenas
Mese f m a m j j a s o n d Radiación Disponible para lasynthesis during several months of the year. Thus, Vitamin D weighted irradiances in Ushuaia and Punta Arenas
are half those in mid-latitudes and even lower than in Jujuy.j j
Piel Tipo II c, m, b y pJ j
Radiación Disponible para lasíntesis de Vitamina Dj y
Jujuy cPiel Tipo V c, m, b y p
síntesis de Vitamina DIrradiancia acumulada diaria
Keywords: UV Radiation, Vitamin D, Cancerp , , y p
cPiel Tipo II c m b y p
Irradiancia acumulada diariaalcanza el mínimo necesario paraPiel Tipo II c, m, b y p
Buenos Aires c
pobtener una cantidad suficiente de
Santiago Piel Tipo V c, m, b y pc
vitamina D.c
Piel Tipo II c, m, b y p Irradiancia acumulada diaria nol l í i i
INTRODUCCIONValdivia cBariloche Piel Tipo V c m b y p
alcanza el mínimo necesario paraobtener una cantidad suficiente deINTRODUCCION
La radiación ultravioleta solar (RUV) puede afectar aBariloche Piel Tipo V c, m, b y pP. Madryn c
obtener una cantidad suficiente devitamina D( ) p
los sistemas biológicos, produciendo efectos nocivos Piel Tipo II c, m, b y pP Arenas c
vitamina D.Área expuesta: c, m, b y p: cabeza,
(por ej.: daño en el ADN: Acido DesoxirriboNucleico)P. Arenas cUshuaia Piel Tipo V c, m, b y p
Área expuesta: c, m, b y p: cabeza,manos, brazos y piernas; c: cara
(Rousseaux et al, 1999) o beneficiosos (por ej.:í t i d Vit i D) (H li k 2003 W bb t l
c, y p ;
síntesis de Vitamina D) (Holick, 2003; Webb at al,1990) Es bien conocida la relación directa entre la DISCUSION Y CONCLUSIONES1990). Es bien conocida la relación directa entre laRUV y los cánceres de piel (UNEP 1991 1994 1998
DISCUSION Y CONCLUSIONESEn base a los resultados obtenidos en este estudio se ha tratado de determinar si los valores de irradianciaRUV y los cánceres de piel (UNEP, 1991, 1994, 1998,
2002 y 2006) pero también existiría una relaciónEn base a los resultados obtenidos en este estudio se ha tratado de determinar si los valores de irradiancia acumulada diaria en distintas localidades de la zona sur de Sud-América son suficientes para producir un nivel2002 y 2006), pero, también, existiría una relación
inversa entre la RUV y la presencia de algunosacumulada diaria en distintas localidades de la zona sur de Sud América son suficientes para producir un nivel adecuado de vitamina D. y p g
cánceres en órganos no foto-expuestos (internos) En cuánto al umbral de irradiancia instantánea necesaria para iniciar la síntesis de vitamina D (según resultados g p ( )(mamas, próstata y colon) y la conexión estaría dada a
p ( gprevios obtenidos ‘in vitro’), los sitios más australes (Ushuaia y Punta Arenas) no alcanzan los valores mínimos
través de la vitamina D (Barthel & Scharla, 2003;G l d t l 1990 Gi i t l 2006 G t
durante 5 a 7 meses del año, Jujuy los alcanza siempre y el resto de los lugares casi siempre, salvo algunos días d t l i iGarland et al, 1990; Giovannucci et al, 2006; Grant,
2002; Hanchette and Schwartz 1992; Holick 2004;durante el invierno.Al analizar si los niveles de irradiancia acumulada son suficientes para lograr un nivel aceptable de síntesis de2002; Hanchette and Schwartz, 1992; Holick, 2004;
Mohan et al 2005; Taylor et al 1961 Vieth 2001) PorAl analizar si los niveles de irradiancia acumulada son suficientes para lograr un nivel aceptable de síntesis de vitamina D sérica se han introducido parámetros adicionales como el tipo de piel y el área expuesta TomandoMohan et al, 2005; Taylor et al, 1961, Vieth, 2001). Por
otra parte hay estudios que relacionan bajos nivelesvitamina D sérica, se han introducido parámetros adicionales como el tipo de piel y el área expuesta. Tomando condiciones de vestimenta razonables con las temperaturas de cada sitio las conclusiones serían que para piel tipootra parte, hay estudios que relacionan bajos niveles
plasmáticos de vitamina D con la presencia decondiciones de vestimenta razonables con las temperaturas de cada sitio, las conclusiones serían que, para piel tipo II, en Jujuy la irradiancia acumulada diaria supera al mínimo prácticamente durante todo el año. En Buenos Aires,plasmáticos de vitamina D con la presencia de
enfermedades tales como inmunosupresión, diabetesII, en Jujuy la irradiancia acumulada diaria supera al mínimo prácticamente durante todo el año. En Buenos Aires, Santiago, Valdivia, Bariloche y Puerto Madryn los niveles serían suficientes en verano (mayor exposición del cuerpo), p
tipo I, esclerosis múltiple e hipertensión (Barthel &g y y ( y p p )
pero en invierno no lo serían; en las restantes estaciones del año, depende la vestimenta que pueda usarse, de Scharla, 2003; Kurtzke et al, 1979; Rostand, 1997;St l t l 2003]
acuerdo con la temperatura. En Punta Arenas y Ushuaia, aún en verano, las temperaturas no permitirían la i ió d b t d l l t t l l í i fi i t d i di i ól lStaples et al, 2003].
E i í h b d di t ib ióexposición de buena parte del cuerpo, por lo tanto los valores mínimos suficientes de irradiancia sólo se alcanzan en
b í d d t l ( i d t d ) E i h t i ti í i tEn varios países se ha observado una distribucióngeográfica de la mortalidad por algunos cánceres que
un breve período durante el verano (aproximadamente dos meses). Es necesario hacer notar que, existiría cierta “reserva” de vitamina D (Chel et al 1998; Zittermann 2003) es decir que los niveles de vitamina D no bajaría
Estaciones de la IAIRadNet (IAI Radiation Network)geográfica de la mortalidad por algunos cánceres quemuestra buena anti-correlación con los niveles de
reserva de vitamina D (Chel et al, 1998; Zittermann, 2003), es decir que los niveles de vitamina D no bajaría inmediatamente al bajar la irradiancia a valores por debajo del límite para realizar la síntesis Por lo tanto el hechoEstaciones de la IAIRadNet (IAI Radiation Network)
para la medición de la Radiación por Radiómetrosmuestra buena anti correlación con los niveles deradiación UV y que no puede ser explicada por hábitos
inmediatamente al bajar la irradiancia a valores por debajo del límite para realizar la síntesis. Por lo tanto, el hecho que, en las estaciones situadas más al norte, los niveles de verano superen ampliamente los mínimos necesariospara la medición de la Radiación por Radiómetros
Multicanalradiación UV y que no puede ser explicada por hábitosalimentarios o por consumo de tabaco (Garland et al,
que, en las estaciones situadas más al norte, los niveles de verano superen ampliamente los mínimos necesarios podría ser la justificación para que los niveles de vitamina D sean bajos en los niños de las zonas más australes y no Multicanal p ( ,
1990; Grant, in press; Hanchette and Shcwartz, 1992;p j p q j yocurra lo mismo en los de la zona central (Ladizesky et al, 1995), a pesar que, en invierno los niveles de exposición
Mohan et al, 2005).f
podrían estar por debajo del mínimo.Estudios realizados en Noruega muestran que a finesd l l i l d é i l it i l ( it i D3
En cuánto al tipo de piel V, alcanzaría la exposición necesaria para obtener niveles razonables de vitamina D sólo en l á t l (U h i P t A ) ól l dí t l l tit ddel verano los niveles de séricos calcitriol (vitamina D3
o forma activa de la vitamina D) son de alrededor deIrradiancia Pesada por el Espectro de
acción de Vitamina Dverano, y en las más australes (Ushuaia y Punta Arenas), sólo algunos días en verano, ya que en tales latitudes no es posible exponer brazos y piernas todo el tiempo durante esta estación del añoo forma activa de la vitamina D) son de alrededor de
un 50% más altos que a fines del invierno (Moan et alacción de Vitamina D
Acumulada Anuales posible exponer brazos y piernas todo el tiempo durante esta estación del año.Los resultados anteriores se encuentran resumidos en la Tabla VI construida tomando como base a la Figura 2 Allíun 50% más altos que a fines del invierno (Moan et al,
2005; Moan et al, 2007).250Los resultados anteriores se encuentran resumidos en la Tabla VI, construida tomando como base a la Figura 2. Allí se señala la disponibilidad de radiación acumulada diaria en cada lugar (suficiente o no suficiente para la síntesis del2005; Moan et al, 2007).
Dado que, la RUV presenta un importante gradiente200se señala la disponibilidad de radiación acumulada diaria en cada lugar (suficiente o no suficiente para la síntesis del nivel mínimo aceptable de vitamina D), para tipo de piel II y V y las áreas expuestas de cara y cabeza, manos, brazos q , p p g
latitudinal, como consecuencia de la variación de150
m2
p ), p p p y y p y , ,y piernas.
parámetros tales como el ángulo cenital solar (ACS) y100J/cm De todo lo anterior surge que, los niveles de vitamina D séricos en las poblaciones de las más australes de Sud-
la columna total de ozono y, debido a la extensiónN t S d Chil A ti l bl i d l50
América estarían por debajo de los normales, dado que, la mayor parte del año el nivel de radiación presente se t d b j d l b l t l i l í i d it i D b í d dNorte-Sur de Chile y Argentina, las poblaciones de las
zonas más australes de ambos países recibirían una0encuentran por debajo del umbral para mantener los niveles mínimos de vitamina D, con un breve período de salvaguarda Ello implica que en estas poblaciones existiría una mayor posibilidad de desarrollarzonas más australes de ambos países, recibirían una
cantidad de RUV baja comparada con la recibida en0
JJ BA S V AR PM PA Usalvaguarda. Ello implica que, en estas poblaciones existiría una mayor posibilidad de desarrollar enfermedades relacionadas con déficit de vitamina D (raquitismo osteoporosis) y de acuerdo con la bibliografíacantidad de RUV baja, comparada con la recibida en
las zonas central y norte (Diaz et al, 2006).Fi 3 L i di i l d l
J B BAR PM P enfermedades relacionadas con déficit de vitamina D (raquitismo, osteoporosis) y, de acuerdo con la bibliografía, también algunos cánceres internos, esclerosis múltiples, inmunodeficiencias, etc.las zonas central y norte (Diaz et al, 2006).
En el presente trabajo se ha determinado laFigura 3. Las irradiancias acumuladas anuales ylas desviaciones estandarizadas se presentan
también algunos cánceres internos, esclerosis múltiples, inmunodeficiencias, etc. Cabe hacer notar que, el valor mínimo de irradiancia ponderada por espectro de acción de la síntesis de vitamina D p j
distribución de los niveles de RUV la región Sur delas desviaciones estandarizadas, se presentanpara cada estación JJ: Jujuy BA: Buenos Aires
q , p p pacumulada diaria utilizado para el presente trabajo coincide en dos trabajos que se han utilizado como base para los
Sud-América, se han calculado los valores máximos ypara cada estación. JJ: Jujuy, BA: Buenos Aires,S: santiago de Chile V: Valdivia BAR: Bariloche cálculos (Edvardsen et al, 2007 y Mc Kenzie et al, 2009). Sin embargo, este valor mínimo es de difícil determinación
acumulados de la irradiancia ponderada por elt d ió d it i D di ti t
S: santiago de Chile, V: Valdivia, BAR: Bariloche,PM: Puerto Madryn, PA: Punta Arenas y U: y es sólo aproximado, por lo tanto los resultados expuestos pueden estar sujetos a modificaciones, dependiendo del
j t d l l b T bié l l ió l di ti t ti d i l (Fit t i k 1988) f i i d lespectro de acción de vitamina D en distintasestaciones distribuidas desde Jujuy hasta Ushuaia y
PM: Puerto Madryn, PA: Punta Arenas y U:Ushuaia. Los valores para Ushuaia y Punta ajuste del valor base. También, la relación para los distintos tipos de piel (Fitzpatrick, 1988) fue originada para la
determinación de exposición a irradiancia para producir eritema y si bien ha sido utilizada en otros trabajos paraestaciones distribuidas desde Jujuy hasta Ushuaia yse las ha comparado con los niveles necesarios para
p yArenas son de aproximadamente la mitad de los determinación de exposición a irradiancia para producir eritema y, si bien ha sido utilizada en otros trabajos para
determinar la relación para la síntesis de vitamina D (Mc Kenzie et al 2009) puede que la relación sea distinta parase las ha comparado con los niveles necesarios parala síntesis de vitamina D.observados en, por ejemplo, Buenos Aires y
S ti
determinar la relación para la síntesis de vitamina D (Mc Kenzie et al, 2009), puede que la relación sea distinta para la producción de vitamina D que para eritema.la síntesis de vitamina D.Santiago. la producción de vitamina D que para eritema.