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Elementos No. 87, Vol. 19, Julio-Abril, 2012, Página 19

Disfunción endócrina debida a contaminantes ambientales


María del Carmen Guzmán Martínez
Patricia
Ramírez Romero           Descargar versión PDF

El sistema hormonal o endócrino regula diversos procesos en todos los organismos en respuesta a estímulos ambientales y fisiológicos. Este sistema está formado por glándulas que liberan las hormonas (mensajeros químicos); estas últimas se distribuyen por el torrente sanguíneo hasta llegar a sus receptores que se localizan en diversos órganos y tejidos. Muchos procesos como el desarrollo, el crecimiento, la maduración, la reproducción y el balance de agua y de iones están bajo regulación endócrina.
    Aunque la estrategia básica para regular los procesos biológicos no ha tenido muchos cambios a lo largo de la evolución,1 los componentes específicos del sistema endócrino en cada grupo de organismos han sufrido divergencia evolutiva, lo que da como resultado diferencias entre los taxa, especialmente entre los invertebrados, ya que existe una enorme diversidad de sistemas de señales químicas, también de hormonas y algunas son únicas para cada phylum específico.2
    En los invertebrados, procesos como la muda o cambio de exoesqueleto, regeneración de miembros, diapausa, producción de feromonas, pigmentación, cambio de color y metamorfosis están bajo control endócrino. Además, estos organismos han desarrollado una diversidad considerable de historias de vida con eventos característicos tales como la formación de etapas larvales, con una sucesión de diferentes estadios o pupas, metamorfosis y otros estadios de latencia, los cuales no ocurren en los vertebrados, por ello, el sistema endócrino de los invertebrados es más diverso comparado con el de los vertebrados
.3
    El sistema endócrino de los invertebrados está formado por “células neurosecretoras” que se encuentran en el sistema nervioso central, tres glándulas endócrinas (corpora allata, glándula protoráxica y glándula epitraqueal) y las gónadas. Todas ellas producen y liberan sustancias químicas para iniciar o terminar alguna función.
    En general, las células neurosecretoras liberan neuropéptidos en la hemolinfa (la sangre de algunos invertebrados), los cuales son responsables de la coordinación del crecimiento, muda y reproducción en respuesta a los cambios en el ambiente externo (cambios en el fotoperíodo, temperatura, disponibilidad del alimento, etcétera). Esas secreciones también regulan procesos tales como la homeostasis, el balance de agua y el cambio de color.
    Entre los artrópodos (insectos, crustáceos y grupos menores), la ecdisona y compuestos relacionados llamados ecdisteroides, hormonas de la eclosión y hormona juvenil, entre otras, son reguladores endócrinos de iniciación de la muda, maduración del huevo, desarrollo embrionario, metamorfosis, reproducción y pigmentación.
    El sistema endócrino mejor caracterizado en los invertebrados es el de los insectos, debido a su importancia económica y ecológica, y especialmente por la necesidad del control de plagas; así se desarrollaron los reguladores de crecimiento (igrs por sus siglas en inglés) representados por insecticidas de tercera generación, los cuales interactúan con el sistema hormonal e inhiben la formación de quitina (sustancia necesaria para la formación de un nuevo exoesqueleto).4
    Los invertebrados son susceptibles a los mismos modos de alteración endócrina que los observados en los vertebrados, por lo que pueden emplearse como modelos biológicos expuestos a contaminantes y estudiar así su impacto en los seres humanos.
    Los estudios con diferentes especies de invertebrados han demostrado que sustancias y compuestos químicos pueden alterar los procesos endócrinos de los vertebrados. En la Tabla 1 se muestran las sustancias y compuestos químicos sintéticos o naturales que interfieren con las hormonas en forma diversa.

Tabla 1. Algunos químicos naturales y sintéticos que causan disfunción endócrina.


    La alteración endócrina ocurre cuando una sustancia o producto químico trastorna los mensajes transmitidos por las hormonas. A las sustancias que actúan de esta manera se les da el nombre de alteradores endócrinos y pueden ocasionar impactos mayores sobre la salud y el sistema reproductivo de los organismos.5
    Los químicos que causan disfunción endócrina (edcs por sus siglas en inglés) pueden interferir en la biosíntesis, transportación, metabolismo o en la unión a los receptores a nivel celular (Figura 1).
    Los mecanismos de acción de los alteradores endócrinos son los siguientes:

Figura 1. Respuesta normal de la célula.

1. El compuesto químico puede dañar las glándulas que producen hormonas:

a). Induciendo muerte celular.
b). Alterando directamente la respuesta funcional específica y la producción hormonal.
c). Alterando su patrón general de síntesis y metabolismo (tiempo y estructura).

2. Algunos químicos pueden mimetizar o bloquear el sitio receptor de la célula interrumpiendo la respuesta normal de una hormona (Figura 2)

Figura 2. Respuesta de bloqueo de la célula.


3. Se puede generar una reacción más potente cuando un imitador de la hormona se une al receptor y se produce una respuesta exagerada en el momento inadecuado (agonista) (Figura 3).

Figura 3. Respuesta insuficiente o antagonista.

4. Se genera una reacción más débil de lo normal cuando un análogo se une al receptor y se produce una respuesta menor, en el momento inadecuado, o se pueden producir hormonas que son degradadas más rápidamente que de la manera usual (antagonista) (Figura 4).

Figura 4. Respuesta agonista.


EFECTOS DE ALGUNOS COMPUESTOS CAUSANTES DE DISFUNCIÓN ENDÓCRINA

El tributilestaño (TBT) es una sustancia que se emplea principalmente en la fabricación de pinturas antiincrustantes y se sabe que en concentraciones por debajo de los 10-20 ng/L de tbt en el agua pueden producirse malformaciones en gasterópodos. En el caracol (Littorina littorea) se presenta el fenómeno de virilización, y en el bivalvo Crassotrea gigas (ostión), estudios de laboratorio y observaciones de campo han revelado que en los organismos adultos se presentan deformaciones en la concha.6,7 Otros trabajos han demostrado masculinización y feminización en diferentes especies de moluscos tales como Thais bufo, T. rudolphi, T. Tissoti y Ocenebra bombayana,8 y en caracoles de las familias Buccinidae, Muricidae y Nassaridae.9,10,11,12
    Otros compuestos que se han probado son los alquilfenoles y el bisfenol A, este último se emplea en la fabricación de plásticos, en la constitución de resinas epóxicas, alquilfenoles, poliéster, estirenos y algunas resinas de poliéster; estos plásticos se emplean en la fabricación de envases para alimentos, biberones, envases plásticos e incluso contenedores para microondas y utensilios de cocina. La exposición del molusco de agua dulce Marisa cornuarietis al bisfenol a (BPA) y octilfenol, induce un síndrome de alteración en las hembras que se conoce con el nombre de “superhembras”; este síndrome se caracteriza por un alargamiento de sus estructuras reproductoras y malformaciones en las mismas. Como resultado de estas anormalidades hay una alta mortalidad en las hembras.13
    En esponjas se ha observado un desarrollo anormal al ser expuestas a sustancias químicas industriales y productos sintéticos como el etilbenceno, nonilfenol y el bisfenol a (BPA); además, el crecimiento de la esponja Heteromyenia spp. fue inhibido completamente con etilbenceno en una concentración de 3 mg/L.14 Preston y colaboradores15 llevaron a cabo un experimento para la observación de los efectos sobre la reproducción sexual y asexual del rotífero (organismo microscópico) de agua dulce Brachionus calyciflorus, exponiéndolo a diferentes contaminantes que son conocidos alteradores endócrinos entre, ellos el cadmio, cloropirifos, naftol, pentaclorofenol, estradiol, metropeno, precoceno, nonilfenol, flutamida y testosterona. La flutamida, la testosterona y el nonilfenol inhibieron la fertilización de las hembras en pequeñas concentraciones.
    Con respecto a los crustáceos, existen reportes en la década de 1990, como el de Baldwin y colaboradores,16 donde se observaron diversos efectos de alteración endócrina cuando los organismos fueron expuestos a diferentes compuestos como los alquilfenoles, metales pesados, ftalatos, pesticidas y PCBs. Similarmente, en especies dulceacuícolas como la “pulga de agua”, Daphnia magna, se observó la reducción de la fecundidad, la inhibición del desarrollo larval y la reducción en las tasas de filtración e ingestión.
    La revisión de los trabajos sobre efectos de alteración endócrina para equinodermos (principalmente en los adultos) que han sido expuestos a metales pesados, 
PCBs, 17 β-estradiol y pentaclorofenol demuestra un aumento en el metabolismo de los esteroides, en el que se elevan los niveles de testosterona y progesterona y además se presenta un desarrollo anormal de los oocitos fertilizados, alteraciones en el desarrollo y en la diferenciación embrionaria. En la Tabla 2 se resumen los trabajos reportados para diferentes grupos de invertebrados (defur y colaboradores;2 modificado por Oetken y colaboradores3).
    En Estados Unidos existe un programa de evaluación de la capacidad de la alteración hormonal basado en las 87,000 sustancias que se comercializan en ese país, pero solo 2,000 de ellas han sido sometidas a ensayos biológicos (2.3 %).

Tabla 2. Efectos de diversos compuestos en esponjas, rotíferos, anélidos, moluscos, crustáceos y equinodermos.

    Actualmente pueden encontrarse en el mercado unas 100,000 sustancias químicas sintéticas y cada año se introducen 1,000 nuevas sustancias, la mayoría sin verificación y revisión adecuada, ya que solo se pueden someter 500 sustancias a un análisis para verificar y analizar su potencial como alteradores endócrinos.
    En México no existe un programa oficial de investigación en esta área y muchas sustancias que se comercializan son sustancias importadas y algunas de ellas están prohibidas en el país de origen pues se sabe o se sospecha que pueden alterar la salud humana o la de los ecosistemas. Los invertebrados son una buena opción como organismos de prueba y para el monitoreo de sustancias que producen disfunción endócrina.

CONCLUSIONES

•    El conocimiento del sistema endócrino en la mayoría de los invertebrados es muy pobre, los sistemas más estudiados son los de los insectos y los crustáceos por su importancia económica.
•    En invertebrados existe una enorme diversidad de sistemas de señales químicas y también de hormonas, porque existen muchos procesos como la muda, cambio de exoesqueleto, regeneración de miembros, diapausa, producción de feromonas, pigmentación y metamorfosis que están bajo control endócrino.
•    A pesar de lo anterior los invertebrados son susceptibles a los mismos modos de alteración endócrina que los observados en los vertebrados.
•    Estudios realizados con diferentes especies de invertebrados han demostrado que diversas sustancias o compuestos sintéticos o naturales intervienen y afectan los procesos endócrinos de estos organismos.
•    En México no existe un programa que evalúe las sustancias que tienen la capacidad de alteración endócrina.
•    Se sugiere emplear invertebrados para el monitoreo e investigación de los químicos que producen disfunción endócrina, ya que por su sensibilidad estos organismos pueden servir como indicadores de efecto.

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María del Carmen Guzmán Martínez
Departamento de Hidrobiología
Laboratorio de Ecotoxicología
Universidad Autónoma Metropolitana
macarmen6@hotmail.com



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