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Universidad Nacional de Quilmes
Fundación Antorchas
Programa de Becas
para Jóvenes Destacados del Polimodal
Volumen I
Noelia Fuente /Tutora: Sandra Goñi Georgina Emmanuelli /Tutora: Giselle
Ripoll Marcos Gabriel Daciw / Tutor: Jorge Wagner María Emilia dos
Santos / Tutor: Luciano Gabbarini Joaquín Gabriel Wall /Tutora: María
Alejandra Zinni
Florencia Mabel Rembado
Coordinadora
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SERIE DIGITAL
Ciencia y Tecnología
UNQ Editorial SERIE DIGITAL Ciencia y Tecnología
Universidad Nacional de Quilmes
Rector
Daniel Gomez
Vicerrector
Jorge Flores
Editorial
Serie Digital
Coordinación académica
Mariano Belaich, Departamento de Ciencia y Tecnología
Margarita Pierini, Departamento de Ciencias Sociales
Edición
Rafael Centeno
ISBN 978-987-558-227-9 libro electrónico
2005
Becarios
Gabriel Daciw, Instituto Santa Lucía, Florencio Varela, 2004.
María Emilia dos Santos D., Instituto Santa Lucía, Florencio Varela, 2003.
Georgina Emmanuelli, Escuela de Educación Media Nº 18 Próspero Alemandri, Avellaneda, 2003.
Noelia Fuente, Escuela de Educación Media Nº 14, Alejandro Korn, 2003.
Joaquín Gabriel Wall, Bachillerato de Bellas Artes, La Plata, 2003.
Tutores
Luciano Gabbarini. Licenciado en Biotecnología. Becario de Doctorado UNQ (área temática interacciones
biológicas). Profesor instructor en la asignatura Bioquímica I.
Sandra Goñi. Licenciada en Biotecnología. Becaria de Doctorado UNQ (área temática virología humana).
Profesor instructor en la asignatura Bioquímica II.
Giselle Ripoll. Licenciada en Biotecnología. Becaria de Doctorado UNQ (área temática oncología molecular).
Profesor instructor en la asignatura Fisiología y Genética de Microorganismos.
Jorge Wagner. Doctor en Ciencias Químicas (UNLP). Profesor Asociado Ordinario de Análisis de Alimentos
y Bromatología y Bioquímica de Alimentos (UNQ). Investigador Independiente (CONICET).
María Alejandra Zinni. Licenciada en Biotecnología. Becario de Doctorado UNQ (área temática biocatálisis).
Profesor instructor en la asignatura Taller de Química.
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Índice
Presentación, por Florencia Mabel Rembado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Introducción, por Mariano N. Belaich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Organismos genéticamente modificados, por Noelia Fuente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Tutora: Sandra Goñi
Bases moleculares del cáncer: nuevas estrategias antitumorales,
por Georgina Emmanuelli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Tutora: Giselle Ripoll
Stevia rebaudiana bertoni: Kaá-heé, por Marcos Gabriel Daciw . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Tutor: Jorge Wagner
Hidroponia y promoción del crecimiento de las plántulas de tomate inoculadas
con bacterias PGPT, por María Emilia dos Santos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Tutor: Luciano Gabbarini
Obtención de colorantes y su aplicación en el arte, por Joaquín Gabriel Wall. . . . . 75
Tutora: María Alejandra Zinni
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Presentación
Es con gran placer que publicamos como parte de la Serie Digital de la Editorial de la
Universidad Nacional de Quilmes, la primera de dos entregas de los trabajos elaborados
por los becarios del Programa de Becas para Jóvenes Destacados del Polimodal.
Desde el año 1999, la Universidad Nacional de Quilmes, a través de su Secretaría
Académica y con el apoyo de la Fundación Antorchas, ha venido desarrollando el
Programa de Becas para Jóvenes Destacados del Polimodal. Este programa se ha propuesto alentar a jóvenes talentosos, estimulando sus intereses con el propósito de orientarlos en su formación y en su futuro ingreso a la vida universitaria.
Las becas están destinadas a alumnos destacados del último año del ciclo Polimodal
u otro equivalente, que estén interesados en tener una aproximación al ámbito de la investigación académica y la vida universitaria. Para ello se les asigna un tutor, que los guíe y
los oriente en esta experiencia. Los tutores son docentes-investigadores de la UNQ.
No se trata de una beca social, sino que se propone alentar y estimular en los jóvenes el espíritu emprendedor y el interés por saber, al mismo tiempo que les ofrece un primer acercamiento al mundo universitario de la mano de algunos de sus actores.
Los candidatos deben cursar sus estudios en escuelas de los partidos de
Avellaneda, Ezeiza, Presidente Perón, Berazategui, Lanús, Almirante Brown, Lomas de
Zamora, Esteban Echeverría, Quilmes, Florencio Varela y La Plata, de la Provincia de
Buenos Aires.
Se han adjudicado un promedio de veinticinco becas académicas por año lectivo.
En el área de Ciencia y Tecnología se ha otorgado prioridad a los trabajos vinculados con matemática, física, química, biología, biotecnología, ciencia y tecnología de los
alimentos, electrónica y automatización de procesos. En el ámbito de las Ciencias
Sociales se ha promovido la elaboración de trabajos que aborden temas vinculados con
historia, literatura, comunicación social, educación, psicología, sociología, economía y filosofía, administración, comercio internacional, música electroacústica, terapia ocupacional
y administración hotelera.
La modalidad del trabajo de los estudiantes seleccionados es muy diversa, lo mismo
han desarrollado una investigación teórica, que un trabajo experimental en los laborato-
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rios de la UNQ, o la elaboración de un video, de una obra musical, etc. Cada uno de los
becarios se ha reunido con su tutor con una periodicidad variable, de acuerdo con las
características del trabajo y de común acuerdo.
Hacia fines de diciembre de cada año, los becarios hacen entrega en la Secretaría
Académica de la Universidad Nacional de Quilmes del trabajo realizado en el marco de su
beca y, hacia fines del mes de marzo del año siguiente, se presentan en público, en el
auditorio de la Universidad.
En momentos en que la única imagen válida que los medios de comunicación pueden mostrar de nuestros jóvenes es el consumo de alcohol y de droga, resulta sumamente estimulante ver el interés, la pujanza, la fe y la confianza de estos jóvenes que se acercan a la Universidad en busca de un futuro mejor. Cada año más de cien estudiantes se
presentan como postulantes, conocedores del esfuerzo que conlleva lograr la beca. Sin
embargo, la posibilidad del contacto con un medio del que aspiran a formar parte en el
futuro allana dificultades y temores. En muchos de los casos, esta experiencia ha sido de
gran utilidad en la elección de su futura carrera y su ámbito de ejercicio. El contacto de los
becarios entre sí y con jóvenes tesistas de la UNQ es también de valiosa trascendencia,
habida cuenta de que se trata de jóvenes con intereses comunes, que disfrutan de la música, los deportes y salidas de gente de su edad, pero que también hacen de la inquietud
intelectual, de la lectura y de la reflexión, su forma de vida. El placer compartido de conocer y saber cada día más, sin duda es un aliciente para ser mejor persona.
Me ha correspondido, desde el año 2003, fungir como coordinadora de este
Programa de Becas, continuando con la tarea iniciada por otros docentes–investigadores
de nuestra Universidad. Es así que en esta oportunidad presentamos el resultado del trabajo de cinco becarios y sus respectivos tutores en temas vinculados al Departamento de
Ciencia y Tecnología. En la segunda entrega haremos lo propio con los trabajos vinculados al Departamento de Ciencias Sociales.
LIC. MABEL FLORENCIA REMBADO
Coordinadora Programa de Becas
para Jóvenes Destacados del Polimodal
2003-2005
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Introducción
La importancia del conjunto de textos que integran esta publicación trasciende el objetivo
primordial que consistió en promover el trabajo intelectual en adolescentes preuniversitarios, para instalarse como un excelente medio de divulgación científica. Las temáticas
abordadas por estos jóvenes investigadores fueron tan diversas como los campos en que
se están dividiendo las Ciencias Naturales. De este modo, la lectura de estas páginas nos
interioriza en temas tan diversos como apasionantes.
Noelia Fuente discute sobre los Organismos Genéticamente Modificados (OGM),
tanto sobre los mecanismos y procedimientos para generarlos como sobre las implicancias sociales que su existencia acarrea. Y su principal mérito reside, quizás, en los profundos cuestionamientos a que nos induce la lectura de su trabajo.
Por otro lado, Georgina Emmanuelli nos da una excelente clase sobre el cáncer,
una enfermedad a la cual todos tememos. Pero si a ese temor le sumamos la ignorancia
sobre su verdad biológica, transformamos un auténtico miedo en terror. Por ello, este trabajo nos ayuda a poner los pies sobre la tierra y a entender por qué se produce el cáncer
y cómo es posible tratarlo, y sobre todo, prevenirlo.
Marcos Gabriel Daciw ha estudiado la Stevia rebaudiana bertoni, más popularmente conocida como “yerba dulce”. ¿Cuántos conocen esta planta que crece en nuestras
tierras y que tiene un enorme potencial económico en la producción de alimentos?
Seguramente no muchas personas, o no al menos los que podrían hacer de este cultivo
una alternativa interesante para nuestra agricultura e industria. Su lectura nos muestra
un mundo de oportunidades en los pastos o mal llamados yuyos que crecen a nuestro
alrededor.
María Emilia dos Santos también se involucra con temas agrarios, enseñándonos
cómo es posible optimizar procesos productivos para determinadas hortalizas, como el
tomate, a través del sistema de hidroponia, y así lograr excelentes productos con costos
reducidos.
Joaquín Gabriel Wall nos sorprende con una interesante mezcla entre arte y ciencia. Jugando con diferentes sustancias químicas y procedimientos científicos, Joaquín
desarrolla tinturas con las cuales nos deleita con originales obras de arte.
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Invitamos a los lectores a introducirse en estos trabajos que muestran la pasión,
la duda, el ingenio, la oportunidad y el método de este grupo de jóvenes mientras jugaron con rigor a ser científicos, pero sin abandonar nunca la rebeldía de su condición
adolescente.
MARIANO N. BELAICH
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Organismos genéticamente modificados
Noelia Fuente
Tutora: Sandra Goñi
OBJETIVOS
—Conocer las técnicas empleadas para generar organismos genéticamente modificados (OGM).
—Discutir sobre la utilización y los beneficios de los OGM.
—Generar una bacteria recombinante mediante técnicas tradicionales de ADN recombinante.
INTRODUCCIÓN
Los organismos genéticamente modificados son producidos por técnicas de ingeniería
genética y, en su mayor medida, principalmente representados por plantas de uso agrícola. En la actualidad, cuatro países son los responsables del 99% de la producción de OGM
en el planeta, recayendo la mayor proporción en los Estados Unidos y Argentina, con el
91%, mientras que el 8% se debe a Canadá y China. El restante 1%, se reparte entre
Sudáfrica, Australia, México, Uruguay, Indonesia, y otros países de Europa. Entre todas
estas naciones totalizaron 53 millones de hectáreas sembradas, en 2001, en particular
con cultivos de algodón, maíz y soja.
El argumento más sostenido en la lucha contra los OGM es sobre su impacto
ambiental y sanitario. Hasta el momento, no han aparecido pruebas científicas que convenzan a todos acerca del prejuicio que pueden causar los transgénicos. Sin embargo, es
cierto que debido a la constante presión ejercida, particularmente por las organizaciones
ambientalistas de rechazar a dichos organismos, se ha causado un estancamiento en la
producción. También han sido objeto de discusiones otras cuestiones, como el peligro del
poder alergénico, o que sean generadas bacterias patógenas resistentes a antibióticos,
dañando así la salud humana.
Tocando otro de los puntos clave que quedan por resolver respecto al debate multidisciplinario de los OGM, nos referimos al derecho que tiene el consumidor de poder
conocer y elegir lo que come. Una consecuencia lógica de las implicancias que ello acarrea no sólo éticas, sino también religiosas de la transgénesis, así como también la mejor
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comercialización de OGM radica en el etiquetado de los alimentos. Aun a pesar de los
derechos que posee, el consumidor argentino (con respecto a los OGM), tiene un conocimiento nulo de los mismos. Este hecho habla de la falta de difusión adecuada por parte
de las autoridades. Por otra parte, las empresas tampoco parecen preocuparse por las
dudas o consultas que les surgen a los consumidores. Estas empresas se “deben dar
cuenta que tienen un rol social muy importante, no sólo dando subsidios, sino también
educando, informando, promoviendo que sus consumidores consuman con confianza”,
obviamente con la cooperación del Estado y las instituciones educativas.
En el aspecto económico de este tema, las empresas biotecnológicas han hecho
hincapié en la importancia de los alimentos genéticamente modificados para combatir el
hambre de las naciones más pobres. Pronosticar que la biotecnología a través de los
OGM pueda acabar con uno de los grandes problemas a los que enfrentamos los seres
humanos, no dejaría de ser una brillante perspectiva para muchos.
Tomando otras aristas de este controvertido tema, y entrando en el terreno de la
ética nos podríamos preguntar: ¿tiene el hombre derecho a modificar formas de vida de
manera radical? Hay ecologistas y conservacionistas que no observan con buenos ojos la
manipulación genética y por extensión la clonación de especies vivientes.
Como pudimos ver, aspectos biológicos, sanitarios, ambientales, tecnológicos, éticos, económicos, sociales, comerciales y hasta políticos, conforman al conjunto de opiniones contrapuestas que se escuchan en todo el mundo en torno a este tema.
RESEÑA HISTÓRICA
Son pocos los que efectúan una mirada al pasado para estudiar cómo y por qué la agricultura ha evolucionado desde hace 10.000 años hasta nuestros días. O cómo y en respuesta a qué las tendencias agrícolas se han modificado en este último siglo, incluso en
la Argentina. Viene bien sumergirnos en el ayer por unos breves instantes para hacer
memoria y tratar de encadenar los distintos sucesos.
Desde que el hombre hizo su irrupción en este mundo y trajo consigo su permanente necesidad de alimento, vestimenta y materias primas, la búsqueda de un sistema de
agricultura acorde con sus requerimientos no tardó en comenzar. No obstante, miles de
años antes de la aparición de la agricultura se había comenzado un paciente trabajo de
transformación y adaptación de varias plantas, entre ellas el trigo primitivo, utilizado por
los egipcios, y originario del cercano oriente, cuya apariencia era la de un pasto silvestre.
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Es así como a través de varios procesos de hibridación natural con otros pastos silvestres, el trigo primitivo derivó en la especie que hoy conocemos, con un número mayor de
cromosomas: “Lo que probablemente ocurrió es que una helada acabó con el polen masculino dejando vivo el receptáculo femenino”, afirma el agrónomo microbiólogo y premio
Nobel de la Paz, Norman Borlaug, en Los ángeles Times. Para Borlaug, “el estigma femenino se forzó a sí mismo al exterior de la planta. Así nació una nueva especie. Los alimentos fueron genéticamente modificados por la propia naturaleza, lo que equivale que el 98%
de las toneladas de trigo para pan que se producen hoy son de origen transgénico”.
Desde entonces y hasta el siglo XVIII, el agricultor había efectuado mejoras en sus
cultivos por medio de la selección haciendo uso de la polinización controlada de plantas.
Por otro lado, también había domesticado animales proveedores de carne, leche y lana,
como las cabras y las ovejas.
Con la Revolución industrial, la mecanización, el crecimiento demográfico y los
avances científicos allá por fines del siglo XVIII y comienzos del XIX tuvieron su decisivo
impacto en los campos. La agricultura fue racionalizada para aumentar los beneficios y
comenzaron diversos ensayos para incorporar nuevas mejoras. Para entonces, ya se
habían introducido las primeras variantes de trigo y de frutas, y se seleccionaban otros
animales como los corderos. La ciencia había dado pasos agigantados, figuras como
Charles Darwin y el monje austríaco Gregor Mendel hicieron su irrupción dentro de la
entonces incipiente Biotecnología. Sus conclusiones acerca de las especies y de los
caracteres de las mismas encendieron la mecha de una nueva era para la agricultura, con
la que seguramente ni ellos mismos soñaron.
En el siglo XX no se hizo más que acentuar esta impetuosa carrera rural que buscaba variedades que ofrecieran mejores rendimientos, mayor contenido nutritivo, facilidad de
cultivo y cosechas estables. Parecía que ahora era el hombre quién debía darle una mano
a la naturaleza acotando un trabajo de centurias a apenas unos pocos años.
A partir de 1900, el trigo fue modificado por medio de cruces artificiales y selección;
20 años más tarde aparecían los primeros híbridos de maíz en Estados Unidos. Era el
auge de los cultivares mejorados por medio de una técnica genética conocida como hibridación sexual, en respuesta a nuevos descubrimientos efectuados en laboratorios biotecnológicos. Los métodos consistían en cruzamientos dirigidos entre plantas de la misma
especie o especies relacionadas. Las que mejor respondían a dichos cruzamientos eran
a su vez sometidas a un nuevo proceso proceso de cruzamiento o retrocruzamientos,
hasta que finalmente se obtenía la variedad mejorada –o híbrido– portando las características deseadas.
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En 1943 Norman Borlaug, que en aquel entonces era investigador de la Universidad
de Minnesotta, Estados Unidos, fundó en México el Centro Internacional de Mejoramiento
de Trigo y Maíz (CIMMYT). Dicho centro respondía a un programa de investigación y
adiestramiento, para aumentar la producción de maíz, trigo y frijol. Según destaca Enrique
Iáñez, del Instituto de Biotecnología de la Universidad de Granada, España, en “¿Un papel
para la biotecnología?”, las experiencias del CIMMYT se centraron en la obtención de
variedades de trigo de alto rendimiento capaces de resistir al hongo de la roya de los
tallos, ensayando bajo distintas condiciones de latitud y altitud.
Así, es como surgió el trigo enano mexicano, que por cierto hacía alarde de gigante: alto rendimiento, resistente al hongo de la roya de los tallos, mejor dotado para tolerar
el viento y la lluvia, y con tallo corto, lo que permitía aplicar dosis crecientes de fertilizantes y riego sin “caerse” (“o volcarse”) ni romperse bajo el peso de sus granos. Al trigo
enano le siguieron variedades mejoradas de maíz y de arroz, y los rendimientos no tardaron en multiplicarse a ritmo sostenido.
Ya en la década de 1960 se hablaba de la Revolución Verde, apadrinada por
Borlaug, destinada a “ser el elemento clave para terminar con el hambre del mundo”. La
agricultura de precisión había dado paso a la agricultura continua. Fueron años en que la
producción mundial de trigo y arroz se incrementó a razón de un 2,1% anual entre 1950 y
1990, es decir las cosechas se triplicaron en dicho período. Países que tradicionalmente
habían sido importadores de granos como India, Indonesia, Pakistán, Filipinas y China,
ahora eran exportadores. Y quizás el rasgo mas espectacular de esta revolución es que
habían obtenido semejantes rendimientos por hectárea sin modificar sustancialmente la
superficie cultivada.
Evidentemente, las prácticas de cultivo fueron completamente diferentes a todo lo
conocido hasta entonces. Se aumentó la producción, sí, pero a un cierto costo. La intensa roturación de los suelos provocó serios problemas de erosión, con la consiguiente pérdida de los mismos al ser arrastrados por las aguas o el viento. La necesidad continua de
riego dio lugar, además de la construcción de represas canales y sistemas de irrigación,
al agotamiento de acuíferos y la salinización y anegamiento de los suelos. El intensivo uso
de agroquímicos altamente tóxicos trajo consigo altos niveles de contaminación de las
aguas al ser arrastradas por la lluvia. La carrera por la competencia en los mercados mundiales dio pie a la introducción de monocultivo, con el consiguiente empobrecimiento del
ecosistema y biodiversidad genética. La mecanización de la agricultura supuso el empleo
de compleja y costosa maquinaria que consumió grandes cantidades de combustible y
generó inusitadas emisiones de dióxido de carbono (gas de invernadero) a la atmósfera.
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Por otra parte, este modelo tecnológico no incluyó a todos los protagonistas que se
imaginaron en un principio. La alta dependencia de insumos dejó de lado, como siempre,
a los agricultores más pobres, quienes al no poder competir con los poderosos debieron
recurrir a una agricultura de subsistencia. En parte por esta razón y dada también la
embestida de quienes buscaban más tierras para una creciente producción y competencia en los mercados, millones de hectáreas de bosques fueron deforestados o quemados
para tal fin. Adolfo Boy, agrónomo del Grupo de Reflexión Rural, sintetiza las mayores diferencias de la Revolución Verde con estas palabras: “Fue lineal y reduccionista: más rinde
a cualquier costa y costo. Con ella comenzó la concentración de tierras en busca de escala, la agricultura permanente y despoblamiento del campo.”
Sin embargo, el economista del INTA y Director de Investigación de la Facultad de
Ciencias Agrarias de la Universidad Católica Argentina, Gabriel Parellada, mantiene una
postura un tanto más favorable: “Lo que sabemos hasta el momento es que después de
casi 30 años de la Revolución verde se ha más que triplicado la producción de alimentos
en el mundo, pero aún persisten en muchas partes del globo situaciones de hambre y desnutrición. ¿Quiere decir esto que el cambio tecnológico producido por la Revolución Verde
no sirvió para nada? La respuesta es que el avance logrado posibilitó reducir los efectos
de una situación que a todas luces hubiera sido peor. Desde este punto de vista diríamos
que su contribución fue realmente positiva.” En todo caso, puede decirse que la
Revolución Verde marcó un antes y un después. Sin duda, la agricultura no fue la misma
desde entonces. Como tampoco lo fue el mundo desde que aparecieron los medios de
transporte motorizados, la luz eléctrica y las comunicaciones.
En 1953, con la determinación de la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN)
que permitió dilucidar cómo las células guardan la información genética, cómo la duplican
y cómo la trasmiten a través de las distintas generaciones, el camino hacia la naciente
ingeniería genética quedó definitivamente allanado.
Para los expertos, las técnicas de hibridación, que implicaban transferir ciertos
genes al azar (no todos necesariamente útiles) entre plantas de la misma familia o emparentadas, presentaban ciertos obstáculos difíciles de superar. El principal inconveniente
de la producción de híbridos residía en la incompatibilidad sexual entre las especies seleccionadas como progenitoras. Si existían grandes diferencias genéticas entre las mismas,
las posibilidades de obtener semillas viables por cruzamiento eran sumamente bajas.
Pero había otros inconvenientes también. Muchos opinaron que la técnica resultaba insuficiente y extremadamente lenta para cubrir las urgentes demandas de alimentos impuestas por el crecimiento de la población mundial. Por otra parte, la alta dependencia de agro-
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químicos requeridos por estos cultivos híbridos no se condecía con un entorno ecológico
sustentable.
La era de la biología molecular, surgida en la década de 1950 tras el trabajo de los
científicos Watson y Crick (ambos luego premio Nobel) en la dilucidación de la estructura
de doble hélice del ADN, impulsó un sinnúmero de estudios durante la década siguiente.
En los años sesenta se pusieron en evidencia los principales mecanismos de regulación
de la expresión génica, creando los instrumentos moleculares que permitieran intervenir
sobre el ADN. En 1972, mientras se analizaba el mecanismo de infección de una bacteria
del suelo (Agrobacterium tumefaciens), se comprobó que esta era capaz de transferir ADN
de uno de sus plásmidos al genoma de células vegetales. El estudio del mecanismo de
esta transferencia dio pie para que se pensara en la transferencia génica a plantas, en respuesta a características deseadas.
Es así como diez años después, se había logrado expresar un transgén (tal es el
nombre que recibió el gen extraño o exógeno a transferir) en células vegetales. Y en 1984
surgía la primera planta transgénica de tabaco con resistencia a antibióticos. El nacimiento de la era de los transgénicos, o de los organismos genéticamente modificados, de las
técnicas del ADN recombinantes, es decir organismos portadores del material genético de
especies no emparentadas transferidos mediante ingeniería genética.
“La transgénesis representa un cambio radical respecto del cruzamiento tradicional,
ya que se apoya en el conocimiento previo de los genes a introducir (y de sus productos
funcionales) y en la predicibilidad de los efectos que se procuran obtener”, comenta
Alejandro Mentaberry, del Instituto de Ingeniería Genética y Biología Molecular (INGEBI)CONICET de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. “De esta forma,
mientras la variedades obtenidas por cruzamiento sexual contienen combinaciones de
genes que en su mayor parte están indeterminadas, las plantas transgénicas solo difieren
de sus parentales en un número determinado y conocido de genes.”
Además de estos conceptos, el investigador de Instituto de Agroquímica y
Tecnología de Alimento del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de Valencia,
España, Daniel Ramón Vidal, menciona otros en un artículo difundido por internet a través
del grupo Licengen: “Al construir un alimento transgénico es posible saltar la barrera de la
especie, ya que todos los organismos vivos tienen el mismo material hereditario. No es
posible cruzar sexualmente un tomate con una papa, pero se pueden expresar genes de
tomates en papas o viceversa”. No obstante, Vidal señala una consecuencia no precisamente resuelta aún por la biotecnología: “Esta última diferencia tiene claras repercusiones
éticas. Por ejemplo , un hipotético vegetal transgénico que porta un gen de un animal
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puede ser un problema para un vegetariano de dieta estricta”. Los conflictos entre la biotecnología y la ética no tardarían en hacerse presentes. Si bien a partir de 1975 la comunidad científica comenzó a discutir los riesgos de la investigación con ADN recombinante
y propuso estrictas medidas de seguridad, en 1985 ya se hablaba de la posibilidad de
patentar estas plantas genéticamente modificadas. Al año siguiente, las técnicas del ADN
recombinante fueron empleadas para que las plantas sean resistentes a insectos, bacterias y enfermedades.Y la carrera ya no encontró fin.
En 1987 apareció en los Estados Unidos el primer cultivo transgénico del mundo: el
tomate resistente a insectos. Para esa época los investigadores de Monsanto ya habían
descubierto el primer gen tolerante a su propio herbicida Round Up® , y habían iniciado
las pruebas de campo con soja y canola transgénicas resistentes a dicho herbicida.
Durante la década de 1990 los cultivos transgénicos autorizados crecieron a ritmo febril
en varias partes del mundo, particularmente en Estados Unidos, Argentina, Canadá y
Australia, y en ínfima proporción en China. Desde maíz, soja y algodón tolerante a herbicidas y a insectos, hasta claveles con modificación del color, quedando en el medio un
nutrido muestrario de lo que la ingeniería genética es capaz de hacer: soja con alto contenido de oleico, colza con síntesis incrementada de ácido láurico, tomate con maduración
lenta, calabaza con resistencia a virus, achicoria con esterilidad masculina, y otros tantos.
TRANGÉNICOS: EL CONSUMIDOR Y EL ETIQUETADO
Uno de los puntos clave aún por resolver en este debate multidisciplinario se centra en el
derecho del consumidor de conocer y elegir lo que come. En todo el mundo se reclama el
etiquetado de los alimentos transgénicos, aunque los únicos países que cuentan con una
legislación al respecto son Japón, Australia, Nueva Zelanda, Corea y la Unión Europea.
Las empresas no se vuelcan a favor del etiquetado de transgénicos. Es por eso que
el consumidor, al menos en nuestro país, desconoce si el alimento que acaba de comprar
en un supermercado fue elaborado con materia prima genéticamente modificada.
Independientemente de que la información provista en la etiqueta pueda resultarle útil o
no, un gran porcentaje de consumidores defiende su derecho a saber y permanecer informado. Hasta el momento, las transnacionales se han pronunciado en contra del etiquetado por considerarlo “superfluo, ya que genera un costo adicional”. Esta posición la han
tomado muchas entidades locales.
Las empresas alimenticias tampoco están a favor del etiquetado. Antonio Brailovsky,
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un defensor ecologista, opina que al resistirse al etiquetado, tanto las empresas como el
gobierno argentino, llevan adelante “una política de ocultamiento de información”, lo cual
“provoca daños en la sociedad y es una situación de enorme peligro por el abuso que el
poder entraña”. Admite que “hoy los productos alimenticios tienen impresa su fecha de
vencimiento, lo que es una información elemental para el consumidor. Durante muchos
años no fue así, y muchas empresas se opusieron a ello, usando argumentos sobre la dificultad técnica de hacerlo”.
Retomando el tema del derecho del consumidor, de saber lo que come, Brailovsky
apunta que “una mermelada de manzana es sustancialmente equivalente a, por ejemplo,
una mermelada de peras. Las dos cumplen la misma función: de untar la tostada, y en
muchas marcas tienen gustos que no se distinguen fácilmente”. Sin embargo, si al consumidor, quien es el que paga y consume el producto, le interesa saber si está comiendo
manzanas o peras, ¿cuál podría ser la razón para no decírselo?
En la Argentina, la Asociación de Semilleros Argentinos (ASA) no cree necesario el
etiquetado cuando se trata de variedades sustancialmente equivalentes. Además, han
expresado “por diversas razones existen mercados que requieren la discriminación entre
productos tansgénicos y no transgénicos, y la industria semillera repetirá esta decisión”. A
pesar de los derechos que posee el consumidor argentino, es sorprendente comprobar
que su conocimiento sobre los OGM es prácticamente nulo. Muchos ni siquiera saben lo
que significa transgénico. Otros lo saben o algo han oído hablar de este tema en alguna
parte, pero, en general, el tema no parece ser discutido, por ejemplo en una mesa de café,
en el hogar o en las escuelas. Este hecho habla de una falta de difusión adecuada por
parte de las autoridades. Hasta hace un tiempo en el portal <ecodigital.com.ar> se publicó una noticia que contenía posibles fuentes de OGM en las góndolas de supermercados.
Entre ellas, se mencionaban alimentos como carnes, pastas, condimentos, cereales, golosinas, productos de panadería y otros como leche, chocolate, jugos, etcétera.
¿Dónde está el consumidor? ¿Se interesa por el tema o sólo ha adoptado la postura del “no lo comas” sin saber por qué?
La actitud de muchos consumidores responde a un factor de confianza en algún
referente. Dicho referente varía según la zona geográfica pero ante escándalos como lo
sucedido en Europa con el “mal de la vaca loca”, el público suele perder la confianza en
las autoridades de regulación, los científicos y los políticos. En nuestro país, las encuestas revelan un elevadísimo porcentaje de población a favor del etiquetado de OGM, ya que
es un derecho a la información que les otorga la Constitución Nacional y la ley de defensa da les derechos del consumidor.
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TRANGÉNICOS... ¿PUEDEN ACABAR CON EL HAMBRE DEL MUNDO?
Cabe preguntarse si la solución del hambre del mundo está realmente en manos de la
ciencia. Rubén Vallejos, investigador del Centro de Estudios fotosintéticos y Bioquímicos
(CEFOBI), en su artículo “Bioseguridad de cultivos” sostiene que “el hambre que sufren
los 800 millones de seres humanos actualmente, no es consecuencia de una insuficiente
producción mundial de alimentos, sino de consideraciones políticas y socioeconómicas”.
El tema del hambre que se produce en la Argentina –que por cierto no es el país más
pobre del mundo–, concentrada principalmente en el conurbano bonaerense y las provincias del noroeste, no es ni será preocupación de las organizaciones internacionales. Más
bien debería ser preocupación de los propios gobernantes locales.
LA GENÉTICA Y LA ÉTICA
Desde que la ingeniería genética comenzó a ”entrometerse” en los organismos vivientes,
revelando no sólo sus secretos, sino también disponiendo de los mismos, las cuestiones
éticas han ingresado en un terreno candente. Nunca la ética se separa de la ciencia y, de
hecho, es una materia más en muchas carreras científicas alrededor del mundo.
¿Tiene el hombre derecho a modificar formas de vida de manera radical? ¿Es la
constitución genética de los seres vivos herencia común de todos, o puede ser adquirida
por las corporaciones y de esta manera convertirse en propiedad privada de algunos?
Estas y muchas otras preguntas son las que se han formulado ecologistas, científicos, fundamentalistas, conservacionistas y todos aquellos que no observan con buenos ojos la
manipulación genética y, por extensión, la clonación de las especies vivientes.
Tras la fusión de las empresas de agroquímicos y semillas con las farmacéuticas,
las restricciones y medidas de seguridad fueron perdiendo fuerza. En “Bioseguridad de los
cultivos”, Rubén Vallejos escribe que actualmente “la situación ha cambiado drásticamente por la biotecnología, que comenzó a introducir vacunas, tests de diagnóstico de proteínas recombinantes, cultivos transgénicos, terapia génica, etc. Muchos científicos se han
vuelto empresarios fundando nuevas compañías biotecnológicas, o involucrándose en la
industria”.
Por otra parte, el patentamiento de OGM implica una concepción impensable para
muchos. No solamente hoy en día las semillas trangénicas están protegidas por patentes,
sino también los animales. A tal efecto, en Estados Unidos en 1998 se patentó un ratón
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transgenico, el “oncomouse”, sensible a sustancias cancerígenas. Este sistema de patentes ha engendrado un fenómeno de concentración de las principales firmas agroquímicas
y es seriamente discutido. En efecto, el ser vivo patentado es difícilmente concebible.
Una consecuencia lógica de las implicancias no sólo éticas sino también religiosas
de los transgénicos y posterior comercialización de OGM recae, una vez más, en el etiquetado de los alimentos. ¿Hemos imaginado alguna vez qué podría opinar un musulmán
que no sepa que está ingiriendo un gen de cerdo, por ejemplo? ¿Han pensado en ellos
las empresas? ¿Cómo asumen esas razones válidas y legítimas de determinados sectores de la población si no se etiquetan los productos? La experta en ecología, Dina
Foguelman, manifiesta que “las empresas no dan ninguna respuesta a esas inquietudes
y dan por sentado que en un público consumidor no educado, ni entrenado a controlar los
alimentos, más aún en un público empobrecido cuyo problema es comer lo que sea,
pasan a segundo término razones de riesgo para la salud, a menos que sean absolutamente evidentes y con mas razón prevenciones éticas o religiosas”.
LA TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE
La revelación de los numerosos métodos mediante los cuales las células transfieren información genética, abrió el camino para que los biólogos moleculares desarrollaran sus propias manipulaciones genéticas. Este campo suele llamarse simplemente ADN recombinante. Las técnicas básicas más importantes son:
–Métodos para obtener fragmentos específicos y uniformes de ADN;
–Clonación de los mismos, posibilitando la producción en gran cantidad y pureza;
–Hibridación de ácidos nucleicos para identificar segmentos específicos de ADN y
ARN, y para estimar similitudes;
–Secuenciación de ADN, la determinación del orden exacto de los nucleótidos en un
segmento dado.
PCR: REACCIÓN EN LA CADENA DE LA POLIMERASA
La PCR es una metodología que se utiliza para obtener ADN rápidamente, sin necesidad
de clonarlo y en buenas cantidades y pureza. Gracias a la diversidad de microorganismos
que nos rodean, podemos amplificar un fragmento de ADN mediante la utilización de enzi-
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mas. Existen numerosas especies de bacterias y arqueas que habitan en medios acuáticos, a más de 80 ºC e incluso a 100 ºC. Por lo tanto, cada una de sus enzimas son capaces de soportar tales temperaturas, sin perder su actividad. Puesto que son seres vivos
como cualquier otro, poseen ADN polimerasas, o sea, proteínas implicadas en la síntesis
de ADN a partir de un molde del mismo ácido nucleico. Contar con el ADN polimerasa
termo resistente clonada en Escherichia coli, ha abaratado los costos, ya que puede generarse a gran escala.
De esta manera, si nosotros colocamos un genoma cualquiera, y lo calentamos a
90 ºC, se producirá la desnaturalización, separándose las dos cadenas; si a su vez agregamos en exceso dos oligómeros (que son ADN de simple cadena de entre 15 y 30 nucleótidos), llamados primer (o cebadores); cada uno de ellos complementario a un extremo
del gen que deseamos amplificar. Luego, bajamos la temperatura de la mezcla a unos 50 ºC,
se producirá la hibridación entre cada primer y su zona complementaria en la cadena de
ADN genómica, en forma más frecuente que la renaturalización de la molécula problema,
simplemente por una cuestión de tamaños y cantidades. Si después elevamos la temperatura a 72 ºC, además de también colocar en la mezcla original de la ADN polimerasa
(TaqPol), nucleótidos libres, se producirá una síntesis de ADN a partir de cada primer y
tomando como molde la zona del genoma deseada.
Este ciclo puede ser repetido unas 40 veces, y así podemos amplificar en una forma
exponencial (cada cadena generará dos y así sucesivamente) el gen deseado, en poco
menos de dos horas, de acuerdo con cuán largo sea éste.
Mediante el uso de esta técnica, se han puesto a punto protocolos de secuenciación. Para tal fin, se coloca un tubo de ADN a secuenciar y un único primer complementario al inicio de la región (donde sí conocemos los datos de la secuencia). Luego se hacen
cuatro reacciones de PCR, con la diferencia de que uno de los cuatro nucleótidos en cada
caso será una mezcla entre moléculas normales y otros modificadas químicamente de
manera que no pueda proseguir la polimerización. Así, cuando éstas se incorporen, los
fragmentos dejarán de crecer en longitud. Finalmente, se siembran cuatro muestras en
una “electroforesis”, y simplemente leyendo el resultado, será posible conocer la secuencia del fragmento en cuestión.
ELECTROFORESIS
Los ácidos nucleicos son moléculas de pH neutros, o ligeramente alcalinos o ácidos. Éstos
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presentan una carga electrostática de carácter negativo. Esto se debe a la presencia de
los grupos fosfatos que se unen a los monómeros de azúcar entre sí, tanto ribosa para el
ARN y desoxirribosa para el ADN. Puesto que la carga neta es igual para cada nucleótido en particular (A, G, C, o T), a medida que sea más larga la molécula tendrá mayor
masa, y poseerá más carga compensándose entre sí ambos factores.
Si colocamos una muestra de ADN de diferentes tamaños dentro de un gel (que se
confecciona con un polisacárido proveniente de ciertas algas denominado agarosa, cuyo
tenor de poro puede ser controlado de acuerdo a la cantidad que se coloque) o sustancia
porosa bajo la acción de un campo eléctrico, dichas moléculas migrarán hacia el polo positivo (por tener carga negativa), a una velocidad dependiente de su masa. Es decir, que la
mezcla original se separará a lo largo del gel, de manera que los segmentos más pequeños se encontrarán más cerca del polo positivo (pues les es más fácil avanzar entre los
poros), mientras que los mayores quedarán más cerca de la zona de donde se sembraron. A su vez, si al inicio y al lado se coloca una mezcla de ADN de tamaño conocido, fácilmente podrá estimarse la longitud en pares de bases de nuestro segmento problema. Y
no sólo eso, sino que cortando la porción del gel donde éstos se hallan, y luego utilizando simples protocolos, podremos extraer cada ácido nucleico y almacenarlo en forma pura
del resto.
Los ácidos nucleicos no son visibles, es necesario revelarlos en el gel con la utilización de un compuesto químico denominado Bromuro de Etidio, que tiene la particularidad
de intercalarse entre las bases del ADN y ARN; emitiendo luz naranja o violeta, al ser colocados bajo lámpara de luz ultravioleta. El resultado final será un rectángulo de agarosa de
alrededor de 0,5-1cm de espesor; y con un largo y ancho que varía según las necesidades (desde 5 cm x 10, hasta dimensiones métricas) conteniendo en su zona superior (cercana al polo negativo) fosos o agujeros, llamadas calles, donde se colocan las muestras.
GENERACIÓN DE FRAGMENTOS DE ADN
Las herramientas para aislar segmentos específicos de ADN de cualquier tejido vivo, fueron suministradas por los mismos organismos. Hay que recordar que los obreros de la
vida son las enzimas, proteínas generalmente globulares que actúan como catalizadores
de reacciones químicas específicas. Pues bien, un conjunto de ellas, abundantes en las
bacterias, presentan una actividad particular, consistente en cortar la doble cadena de
molécula de ADN al reconocer o leer secuencias definidas dentro de ésta. En biología se
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las conoce como enzimas de restricción, pero popularmente se las denominó “tijeras
moleculares”, funcionando en los microorganismos que las poseían naturalmente como
sistema de protección a la invasión de ADN extraños e invasores, como virus, protegiendo su propio genoma por modificación de los nucleótidos involucrados en las secuencias
de recombinación. Por ejemplo, una enzima llamada EcoR 1, parte la molécula de ADN
en la secuencia GAATTC, protegiéndose la bacteria productora con una enzima metiladora específica que añade un metilo a una de las adeninas de la secuencia.
No todas ellas hacen cortes rectos en el medio de la región reconocida, como Hpa 1.
Algunas, incluyendo a EcoR 1, cortan la cadena con algunos nucleótidos de diferencia,
dejando extremos cohesivos o “pegajosos”. Normalmente, estas secuencias son palíndromos, es decir que se leen de igual manera la cadena superior, de izquierda a derecha, que
la anterior de derecha a izquierda. Los extremos son “pegajosos” porque las bases que
quedan sueltas aparean entre sí en orden perfecto. Por ello, estos extremos pueden volver a unirse entre sí, o con cualquier otro segmento de ADN en más de noventa secuencias de reconocimiento distintas.
Más adelante, otro conjunto de enzimas cerró el círculo que permitió realizar una
gran cantidad de operaciones genéticas. Las más importantes son las que pertenecen a
la clase de polimerasas, que sintetizan un ADN o ARN, utilizando a otro ácido nucleico
como molde, al que efectivamente copian y reproducen. Otro grupo particular e importante es el formado por las ligasas, proteínas capaces de catalizar la unión entre dos moléculas de ADN con extremos compatibles, es decir, ambos romos, o “pegajosos” producto
de la digestión con la misma enzima de restricción.
PLÁSMIDOS COMO VECTORES DE CLONADO
Los plásmidos son moléculas de ADN circular de doble cadena que normalmente se
encuentran en bacterias y en algunos eucariontes unicelulares. Los plásmidos naturales
tienen la capacidad de replicarse autónomamente y únicamente dentro de la célula hospedadora adecuada. La especificidad de la replicación está dada por los genes que se
encuentran en el plásmido alrededor del origen de replicación. Además, estos vectores
habitualmente portan genes que le confieren al hospedador resistencia a antibióticos tales
como la tetraciclina y ampicilina. La resistencia a antibióticos se ha utilizado como una
forma de seleccionar las células hospedadoras que contienen el vector de aquellas que no
lo presentan. El tamaño de los plásmidos está entre el rango de 5 kbp a 40 kbp. Dado su
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menor tamaño con respecto al ADN bacteriano pueden ser fácilmente separados de éste.
Uno de los vectores más estudiados es el plásmido pBR322, que se obtuvo por
modificaciones genéticas de plásmidos naturales. En particular, este plásmido presenta un
origen de replicación y sitios de corte para distintas endonucleasas de restricción dentro
de las cuales el ADN extraño puede insertarse. Algunos de éstos sitios de restricción se
encuentran dentro de genes propios del plásmido que le confieren resistencia a antibiótico como la ampicilina y la tetraciclina. Cuando el ADN extraño se inserta en un sitio de
restricción que está incluido en uno de estos genes, el gen frecuentemente se inactiva. De
forma tal que, un fragmento de ADN insertado en un sitio de restricción incluido en el gen
de resistencia a la ampicilina, llevaría a la pérdida de dicha resistencia y esta observación
indicaría que efectivamente el inserto de ADN se incorporó en el sitio de restricción deseado. Además, posee un tamaño pequeño que facilita su entrada a las bacterias.
Los plásmidos pueden ser introducidos en las bacterias por un proceso llamado
transformación. Para ello las bacterias deben ser sensibilizadas a través del tratamiento
con una solución de cloruro de calcio a 4 ºC en un procedimiento que se denomina preparación de células competentes. Posteriormente, se incuban con el plásmido a 4 ºC
hasta que la mezcla se estabiliza, y luego se produce un shock térmico a 37-43 ºC, con lo
que las células se hacen permeables a pequeñas moléculas de ADN.
Una vez incorporado el ADN en el hospedador, es necesaria la existencia de un
método que nos permita identificar las bacterias transformadas con el vector recombinante que no lo hayan incorporado. La estrategia habitual consiste en utilizar un vector que
contenga un gen que la célula hospedadora normalmente no tiene, y que requiere para el
crecimiento bajo condiciones específicas (por ejemplo un gen de resistencia a un antibiótico en particular).
TÉCNICAS PARA HACER PLANTAS TRANSGÉNICAS
La utilización de plantas transgénicas en programas de Mejora se va incrementando día
a día. Algunos expertos han llegado incluso a predecir que hacia el año 2005, el 25% de
la producción agrícola en Europa lo será de plantas transgénicas.
En los programas de Mejora de Plantas interesa en ocasiones incorporar un gen
determinado a una cierta variedad para dotarla, por ejemplo, de resistencia a un patógeno o darle cierta calidad. El método convencional consiste en realizar un primer cruzamiento con un individuo que lleve el gen deseado y luego, mediante un proceso continua-
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do de cruzamientos con individuos del genotipo original (retrocruzamiento) y selección
para el carácter (gen) que se quiere introducir, se puede llegar a obtener tras un proceso
más o menos largo individuos con el genotipo original al que se ha añadido el gen deseado. Este método convencional tiene varios inconvenientes, como son las muchas generaciones necesarias y en ocasiones la limitación que supone la reproducción sexual cuando lo que interesa es introducir el gen de otra especie, ¡y con más razón si esta otra especie ni siquiera pertenece al reino vegetal sino que se trata de una especie bacteriana o
animal!
LA INGENIERÍA GENÉTICA EN LA MEJORA DE PLANTAS
Las técnicas de ingeniería genética suponen un método alternativo de incorporación de un
gen deseado en el genoma de una planta mediante la obtención de plantas transgénicas.
No obstante, no debe olvidarse que, una vez introducido el gen deseado, los procesos de
selección son similares a los empleados en los métodos convencionales de la Mejora.
La transgénesis o transferencia génica horizontal en plantas se puede realizar utilizando el ADN-T (transferible) del plásmido Ti (inductor de transformación) de la bacteria
Agrobacterium tumefaciens que produce los tumores o “agallas” en las heridas que se originan en las plantas. En el proceso de infección, el ADN-T tiene la propiedad de poder
pasar de la célula bacteriana a las células de las plantas, incorporándose al ADN de los
cromosomas de éstas. Dicho de forma muy esquemática, la manipulación genética en
este caso consiste en incorporar al ADN-T el gen que se desee introducir en la planta. La
mayor eficacia de la técnica se consigue utilizando cultivos celulares de hoja o de tallo que
son capaces de regenerar plantas adultas completas a partir de células que han sido
genéticamente modificadas (transformadas) usando como vector el ADN-T.
Otras técnicas de transferencia de genes consisten en la introducción del ADN en protoplastos (células desprovistas de la pared celulósica por medios enzimáticos o químicos)
utilizando el polietilenglicol o la electroporación. También se puede introducir el ADN en las
células por bombardeo con microproyectiles (biobalística) formados por partículas de oro o
tungsteno recubiertas con ADN del gen deseado. En cualquier caso, después se induce la
regeneración de la planta adulta a partir de los protoplastos o de las células tratadas.
Con las técnicas mencionadas (especialmente utilizando el ADN-T del plásmido Ti
de Agrobacterium tumefaciens) se han obtenido plantas resistentes a virus, a insectos, a
herbicidas, etc. Por ejemplo, desde hace más de treinta años se viene utilizando en agri-
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cultura y jardinería un insecticida especialmente eficaz contra las larvas de los lepidópteros, cuya eficacia reside en la proteína Bt producida por la bacteria Bacillus thuringiensis.
Pues bien, la ingeniería genética ha permitido identificar y aislar el gen bacteriano que
codifica para la proteína Bt y se ha logrado transferirlo a plantas transgénicas de algodón,
patata, tomate y maíz, haciéndolas resistentes a los insectos.
Otro caso interesante ha sido la obtención de plantas transgénicas de tomate, soja,
algodón, colza, etc., a las que se les ha incorporado un gen que produce la resistencia al
principio activo (por ejemplo, el glifosato) de los herbicidas de amplio espectro, lo cual permite eliminar las malas hierbas de especies de hoja ancha y crecimiento cespitoso tratando los campos con herbicidas que no dañan al cultivo. También se han obtenido plantas
transgénicas de tomate con genes que alargan el periodo de conservación y almacenamiento evitando la síntesis de la poligalacturonasa que produce el reblandecimiento del
fruto.
Por último, podrían citarse también las plantas transgénicas utilizadas como biorreactores para producir lípidos, hidratos de carbono, polipéptidos farmacéuticos o enzimas
industriales.
PLAN DE TRABAJO EXPERIMENTAL
Metodologías y resultados
Nuestro objetivo consistió en obtener una bacteria recombinante utilizando las herramientas de ingeniería genética empleadas en el desarrollo de OGM. Para ello, lo que hicimos
fue utilizar una bacteria, Escherichia Coli, y por medio de un vector de clonado cambiamos su conformación genética. En primer lugar, se amplificó un fragmento de ADN a partir de un ADNc sintetizado específicamente a partir de células infectadas con el Virus Junín
(VJ). Este virus posee dos segmentos genómicos, denominados S (small, 3500 nt), y L
(large, 7000nt). La familia viral a la cual corresponde VJ es la Arenaviridae, que cuenta
con 19 integrantes reconocidos en el mundo. Como tienen una amplia distribución, se
comenzaron a estudiar y se dividieron en dos grandes grupos: Arenavirus del Nuevo
Mundo, y Arenavirus del Viejo Mundo. La mayoría de los miembros de la familia se
encuentran en el primer grupo, así como también VJ, que a su vez está inmerso en el
denominado complejo Tacaribe, el virus prototipo del Nuevo Mundo, que no presenta patogenicidad para el hombre. En cambio, el VJ es el agente etiológico de la Fiebre
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Hemorrágica Argentina. Dentro del marco de un trabajo de investigación de la Universidad
Nacional de Quilmes, en el cual se busca determinar la secuencia viral de cepas con distinto grado de virulencia (de mayor a menor patogenicidad), se obtuvo un producto de 900 pb
pertenecientes a la zona central del ARN L de la cepa viral que es utilizada como vacuna
(la de menor virulencia): Candid #1 (Cd#1) y que codifica para una porción de la polimerasa viral.
Seguidamente, este producto de PCR fue purificado y clonado en un plásmido,
pZErO-2 (Invitrogene), previa digestión del mismo con endonucleasas de restricción, y con
la enzima ligasa generamos un plásmido recombinante poseedor del ADN en estudio. Una
vez concluido el paso anterior, transformamos bacterias con este plásmido para generar
grandes cantidades del mismo y poder así tener nuestro ADN de interés para posteriores
ensayos. Luego, las bacterias que crecieron fueron analizadas, para comprobar si contenían la construcción recombinante en su constitución genómica (Figura 1).
Figura 1. Construcciones plasmídicas obtenidas. Se muestra el inserto clonado
en las dos orientaciones posibles (denominadas 1 y 2).
Análisis de la secuencia
Para corroborar la identidad del fragmento clonado, se realizó la secuenciación del mismo
mediante el método de Sanger. Luego enviamos la información obtenida a la base de
datos con la cual trabajamos, que es el BLAST (Basic Local Aligment Sequense Tool),
donde pudimos corroborar que se trataba de Virus Junín, ya que poseía mayor homología
con la cepa recientemente conocida XJ#13, y también con otros integrantes del Nuevo
Mundo, tal como se esperaba. Una menor homología fue observada con los integrantes
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del Viejo Mundo. La comparación de secuencias con las de otros aislamientos por medio
del programa Clustal X y la construcción de un dendograma (Figura 2) permitió agrupar al
virus en estudio dentro de la familia compuesta por representantes de todo el planeta.
Figura 2. Dendograma realizado entre las distintas secuencias de arenavirus.
CONCLUSIÓN
Hoy en día no se sabe a ciencia cierta si los alimentos ordenados prolijamente en las góndolas de los supermercados de nuestro barrio contienen OGM en su composición y en qué
proporción. En cuanto a esto último, se sabe “que los aditivos proteínicos y las harinas son
los que tienen mayor proporción de modificaciones, mientras que los aceites son prácticamente iguales a los convencionales”, dice Dina Foguelman, vicepresidenta del MAPO
(Movimiento Argentino para la Producción Orgánica).
Ante la pregunta clave de ¿cómo aconsejar a un consumidor acerca de los OGM?,
es claro que también surgirán respuestas contradictorias.
Con respecto al etiquetado de los OGM, en nuestro país para muchos es cuestión de
tiempo. En este punto es precisamente donde debe profundizarse la difusión de información
al consumidor, que siempre va a ignorar lo que es un OGM, si las autoridades y las empresas no se lo explican, para que sea capaz de tomar una decisión basada en el conocimiento y no en la ignorancia. Alberto Díaz, investigador y docente de la Universidad Nacional de
Quilmes sugiere “que los lugares de salud y los médicos respondan a esas inquietudes, pero
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primero hay que enseñarles estos temas a los médicos generalistas. Los nutricionistas han
hecho un importante trabajo sobre esto”. Díaz ha participado de las reuniones de difusión de
información sobre biotecnología en diferentes lugares donde el tema principal era el de los
alimentos, la mayor parte eran nutricionistas que estaban preocupados por saber si las semillas transgénicas afectan a la calidad de la comida, la nutrición y la salud.
Los conceptos de “participar y educar” son muy importantes para conocer y poder
elegir qué hacer con respecto a los OGM. Debe destacarse que hay una escasez de fondos públicos para promover investigaciones y estudios ecológicos y de mercado. Ni el
consumidor, ni el productor que adoptó estas tecnologías contarán con las herramientas
necesarias para una opinión concreta acerca del tema, observando que la información que
proporcionan los medios de comunicación representa sólo las dos posiciones extremas.
Muchos opinan que el debate sobre los transgénicos va a disminuir cuando el público, (y no las empresas o productores solamente) comience a percibir beneficios. Hay que
ver cuáles transgénicos sí, y cuáles no.
Se ha generado una guerra poco útil porque algunos transgénicos pueden ser utilizados sin perjudicarnos: si hay un desarrollo que permita curar la diabetes, el SIDA, el
cáncer o cualquier otra enfermedad, problemas de salinidad o riego, esto puede ser muy
útil. Pero hay que tener en cuenta todas las variantes, incluso las de largo plazo.
Experimentalmente pudimos poner a prueba ciertas herramientas de generación
de transgénesis. Como los estudios realizados demostraron, la aplicación de estas
metodologías es de suma utilidad para el progreso del hombre. Pero este avance debe
ser muy responsable incorporando en sus beneficios a toda la población de manera
equitativa e informando para permitir la libre decisión en la utilización de los productos
generados.
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Genética de la Universidad Nacional de Misiones.
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Bases moleculares del cáncer: nuevas estrategias
antitumorales
Georgina Emmanuelli
Tutora: Giselle Ripoll
INTRODUCCIÓN
El término cáncer abarca un grupo de trastornos genéticos, capacitando a la o las células
portadoras de estos trastornos una proliferación desmedida que ignora los patrones de
crecimiento presentes en el ambiente circundante.
Si bien en el organismo humano existe un control que mantiene un equilibrio entre
las tasas de crecimiento de las células nuevas y la muerte de las células viejas (apoptosis), el cáncer es una patología que logra evadir tal control, permitiendo que una célula
crezca y se reproduzca de manera descontrolada.
Para la mayoría de las personas el término cáncer es sinónimo de tumor, y ambas
palabras se asocian con una enfermedad que da lugar a una temible situación personal o
familiar. Sin embargo, el significado médico de la palabra tumor no se corresponde con
esta visión. Estrictamente, la palabra tumor designa cualquier crecimiento anormal de
células, ya sean de características malignas o benignas. Las inflamaciones, como sucede
cuando se generan abscesos, la acumulación de sangre fuera de los vasos sanguíneos
con la aparición de hematomas, las malformaciones congénitas y también el aumento en
la frecuencia con que determinadas células se reproducen, son algunas de las causas que
dan origen a un tumor. Esta última condición se define con el término neoplasia (palabra
proveniente de neo, nuevo, agregado y plasia proliferación) referida a un proceso cuyo
resultado (el tumor) se agrega a las estructuras normales.
Las neoplasias se catalogan básicamente en dos grupos: benignas y malignas. En
las neoplasias benignas, las células se dividen lentamente, son parecidas a las normales,
los tejidos mantienen su disposición ordenada y el tumor está siempre restringido a la
zona donde se inició la proliferación, presentando un límite neto con los tejidos que lo
rodean. Por el contrario, en las neoplasias malignas las células se dividen rápidamente y
son poco diferenciadas remedando sólo vagamente a las células de los tejidos normales.
En este caso las células se infiltran e invaden los tejidos adyacentes, dando lugar a la aparición de metástasis, esto es, pequeños focos tumorales en otros lugares del organismo.
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Sin tratamiento alguno, las neoplasias malignas terminan destruyendo el organismo en el
que se desarrollan. Este tipo tumoral corresponde al conjunto de enfermedades que se
agrupan bajo la denominación de cáncer.
En el cáncer se produce la proliferación descontrolada de las células que han escapado al crecimiento en armonía con el resto del organismo. Sus causas residen en los
complejos procesos que regulan la proliferación y diferenciación celular.
Es por este motivo que, en la actualidad, los investigadores concentran sus esfuerzos sobre todo en los procesos moleculares involucrados en el desarrollo y expansión de
los diferentes tipos de cáncer.
El cáncer ocupa el segundo lugar en frecuencia como causa de muerte a nivel global, ya que sólo es superado por enfermedades cardíacas. Se estima que hay más de 10
millones de casos nuevos por año en el mundo y que en el mismo período, más de 7 millones de muertes son causadas por esta enfermedad.
Existen diversos tipos de carcinógenos o factores determinantes que favorecen la
transformación maligna. Se cree que 85% de los cánceres se relacionan con el medio.
Son cientos los productos químicos con capacidad carcinogénica que nos afectan a través del aire, el agua y la dieta. Su importancia es crucial, puesto que muchos de ellos se
relacionan con los hábitos personales y las exposiciones profesionales.
Mediante el uso de medicamentos no tóxicos que corrigen el comportamiento anómalo de las células cancerosas, y una nueva generación de vacunas oncológicas, sería
posible combatir focos residuales de la enfermedad.
Aunque hoy en día, existen métodos convencionales para el tratamiento de esta
enfermedad, se están realizando estudios para obtener nuevos medicamentos mas efectivos y menos tóxicos de uso prolongado, que se adicionarían a las terapias preexistentes.
SURGIMIENTO Y DESARROLLO DE UN TUMOR
Surgimiento genético del cáncer
El origen del cáncer se ubica en el ADN celular. Todas las células normales poseen genes
cuya información regula y determina todas las funciones celulares, entre otras, el crecimiento y la diferenciación celular. A los genes involucrados en estas funciones se los conoce como protooncogenes y su integridad es primordial para el funcionamiento normal de
los tejidos. El desarrollo y la acumulación de varias lesiones genéticas en el ADN celular
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provoca la alteración de las funciones de regulación de estos protooncogenes (Figura 1).
En consecuencia, estos genes mutados, conocidos como oncogenes, le confieren a la
célula propiedades nuevas que la capacitan para proliferar de manera diferente al resto de
las células normales, dotándolas con características erosivas e invasivas.
Figura 1. Los oncogenes y el surgimiento del cáncer
Características biológicas generales de las células neoplásicas
Pese a sus diferencias individuales, las células cancerosas comparten algunas características, tanto celulares como de comportamiento (Figura 2). En las células neoplásicas se
ve alterada la membrana celular, lo que afecta el desplazamiento de líquido hacia el interior y el exterior de la célula. La membrana contiene, además, antígenos de especificidad
tumoral, en virtud de los cuales la célula resulta inmunológicamente diferente de todas sus
predecesoras normales. Su núcleo suele ser grande e irregular. Los nucleolos, estructuras que contienen el ARN celular, aumentan de tamaño y número, por la mayor síntesis
de dicho ácido.
Ahora bien, para comprender la historia natural del cáncer se deben conocer algunos rasgos biológicos característicos e indispensables para el crecimiento y desarrollo de
las células neoplásicas. Por un lado, presentan una característica común, la clonalidad.
Ésta debe entenderse como un proceso dinámico. En el desarrollo de una neoplasia, el
genotipo y el fenotipo tumorales no son constantes, sino que presentan cambios evoluti-
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Figura 2. Características principales de las células neoplásicas.
vos, como por ejemplo su capacidad de invasión local, de producir metástasis, sus cambios de antigenicidad y la resistencia farmacológica a citostáticos. Cabe citar también que
las células cancerosas son más móviles que las normales del mismo tipo citológico. La
migración de las células neoplásicas es más rápida y repetida. Por otra parte, se encuentra la alteración de la diferenciación celular. En este proceso, conocido como desdiferenciación o anaplasia, los tumores no conservan la arquitectura tisular normal, aunque tiendan a imitar histológicamente al tejido a partir del cual se originaron. Las células neoplásicas presentan irregularidades nucleares y citoplasmáticas, así como mitosis atípicas y
otras anomalías que definen su grado de anaplasia. Cuanto más alto sea éste, peor pronóstico presentará el tumor.
Crecimiento
El desarrollo de la enfermedad neoplásica se caracteriza por una evolución polifásica que
se inicia con la transformación de una célula (o un grupo celular) que concluye con un crecimiento descontrolado y la posible destrucción del huésped. De un hecho al otro se debe
considerar una serie de procesos que responden al crecimiento y desarrollo del tumor. En
consecuencia podemos citar una etapa subclínica, una etapa de crecimiento celular,
seguida por la angiogénesis tumoral, la diseminación a distancia (linfática o hematógena),
derivando finalmente con la metástasis.
Período subclínico
El diagnóstico clínico del cáncer suele llevarse a cabo cuando el tumor alcanza un deter-
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minado tamaño. Para ello es necesario que transcurra un lapso de tiempo conocido como
período subclínico. Inicialmente, la célula cancerosa tiene un diámetro de 10 micrones
(0,001 mm). En un cálculo teórico luego de 20 duplicaciones aproximadamente, el nódulo tumoral tiene 1 mm de diámetro, 1 mg de peso y un millón de células. Luego de 30 duplicaciones tumorales, el diámetro del nódulo alcanza a medir 1 cm, pesar 1 gr y estar compuesto por 1.000 millones de células. Es posible, en este momento, un diagnóstico precoz. Las 10 duplicaciones posteriores generan una masa de 1 kg. Ésta es aún compatible
con la vida de huésped, pero su equilibrio es altamente inestable, ya que unas cinco duplicaciones más provocarían un tumor de aproximadamente 35 kg. A pesar de que siguiendo este patrón, la evolución de un cáncer abandonado a su evolución espontánea equivaldría al tiempo necesario para que se produzcan 40 duplicaciones, se sabe que, en realidad un tumor sufre una explosión duplicativa al comienzo y luego esa velocidad disminuye rápidamente ya que la cantidad de células que se duplican es levemente mayor a las
que mueren por causas diversas. Es por eso que este crecimiento explosivo en pocas
generaciones nunca se da, debido a la cinética de crecimiento de las células cancerosas.
La mitad de todo el proceso ocurre en una fase pocas veces detectable clínicamente.
Cinética de crecimiento de las células tumorales
Todas las definiciones existentes de cáncer tienen como factor común el crecimiento anárquico de las células, no sujeto a las leyes normales del organismo. Sin embargo, las células dentro de una masa tumoral, siguen una serie de hechos dinámicos de crecimiento,
declinación, movimiento y control de la población y del ciclo celular. El conjunto de estos
sucesos recibe el nombre de cinética celular. En cada tumor se pueden encontrar células
en estado de proliferación; células en reposo detenidas en G0 (fase G1 prolongada), y
células que ni proliferan, ni pueden entrar en el ciclo celular (células no divisibles), condenadas a apoptosis, pero que producen efecto masa. En las fases iniciales del crecimiento
tumoral, hay una fracción de células proliferantes, de modo que la fracción de crecimiento es alta. Se define como fracción de crecimiento a la cantidad de células que se encuentran en ciclo celular (intervalo entre el punto medio de la mitosis de una célula y el punto
medio de la mitosis siguiente de la misma célula) respecto a la cantidad total de células
que integran el tumor. A medida que el tumor adquiere mayor masa la fracción de crecimiento disminuye. Habitualmente, en las metástasis la fracción de crecimiento es mayor
que en el tumor primario.
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Angiogénesis tumoral
Si bien estos agentes son importantes, para que el tumor pueda desarrollarse es indispensable la creación de una estroma que le dé sustento y soporte. Éste se origina a través de
un proceso denominado “angiogénesis”. Originalmente, el tumor se desarrolla alimentando sus células con nutrientes a través de difusión. Pero cuando la masa tumoral alcanza
un tamaño determinado (próximo a los 0,5 mm), el pasaje de nutrientes no es suficiente
para alimentar a las células neoplásicas. Es así como se inicia el proceso de angiogénesis tumoral donde los tumores reclutan células endoteliales para formar nuevos vasos.
Este es el paso clave que determina el éxito o no del desarrollo tumoral. El tumor secreta, o induce la secreción por parte de células adyacentes, de una serie de factores proangiogénicos, como el VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) y el bFGF (basic
Fribroblast Growth Factor). Estas sustancias actúan además sobre un grupo de células
previamente reclutadas, provenientes de la médula ósea, haciendo que éstas se transformen también en vasos sanguíneos. La vascularización hace que cambien las perspectivas del tumor. Se convierte en clínicamente detectable, sintomático, puede hacer metástasis y, en consecuencia, aumenta su grado de malignidad.
INVASIÓN Y METÁSTASIS
Invasión local
Inicialmente, la neoplasia crece y aumenta su tamaño, invadiendo sólo las estructuras
adyacentes, sin diseminarse a zonas alejadas del tumor original. La falta de cohesión
entre las células tumorales ayuda a explicar este proceso y la tendencia de los cánceres
a propagarse e introducirse en tejidos normales adyacentes al foco patológico primario.
En términos generales, una célula tumoral tiene seis veces menor poder de adherencia
que la célula normal.
En circunstancias normales, las células crecen y se desplazan hasta encontrar un
obstáculo, con lo que se detiene su curso y, simultáneamente, la síntesis de ADN. Es
decir, la densidad celular constituye un freno para la expansión celular. Sin embargo, las
células cancerosas no presentan tal inhibición, por lo que continúan proliferando, fueran
cuales fueran las restricciones de presión en su lugar de desarrollo. Existe, además, una
ausencia de guía de contacto en las células cancerosas. Las células normales crecen
siguiendo una red arquitectónica, que conserva un orden estructural de crecimiento. Las
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células neoplásicas se desarrollan constituyendo masas desordenadas, con la libertad de
organizarse de cualquier modo.
Un factor importante que facilita la invasión local es la secreción, por parte de las
células tumorales, de factores enzimáticos y tóxicos. Los primeros actúan disminuyendo
la adhesividad celular y permitiendo que productos celulares neoplásicos penetren en las
células normales. Además, algunas de las enzimas secretadas son destructoras específicas (líticas), que destruyen el tejido circundante. La secreción de sustancias tóxicas, una
vez fagocitadas por las células normales, inducen la alteración local y el crecimiento tumoral. La resistencia a la invasión depende de la estructura del tejido en cuestión. Aquellas
estructuras constituidas por gran cantidad de tejido elástico, como el cartílago, los tendones, los ligamentos, los vasos linfáticos y las venas son más resistentes a la invasión. No
ocurre lo mismo con los tejidos de sostén, los músculos y las arterias (dotados de una
menor cantidad de tejido elástico) que son invadidas con mayor frecuencia.
Los tumores poseen diferentes características invasivas que responden a la naturaleza de cada uno de ellos. Hay neoplasias con un alto poder de invasión local, mientras
que su capacidad de metástasis es limitada. Otros tipos de tumores, si bien son capaces
de invadir localmente, producen metástasis con gran rapidez. Pero, también existen algunos tumores que presentan tanto una gran capacidad para invadir localmente como una
metástasis precoz. Todas estas características diferenciales de cada tipo tumoral, inciden
ampliamente en el pronostico del paciente.
Cadena metastásica (metástasis)
La diseminación y crecimiento de un nuevo foco tumoral a distancia (metástasis) es un
complejo proceso que responde a las características de las células tumorales de cada
neoplasia. Se calcula que aproximadamente el 0,01% de las células cancerosas llegan a
establecerse en un sitio distante. Las células que logran sobrepasar los obstáculos del sistema linfático y circulatorio, llegando a producir metástasis distantes, son lo suficientemente hábiles y adaptables para proliferar a distancia de su origen.
Una vez que se produjo el desprendimiento y la invasión, ya sea de una vía linfática o hematógena, la célula cancerosa viaja siguiendo el flujo venoso que drena el sitio,
hasta alojarse en un órgano, donde dará origen a otros tumores (Figura 3). Cuando la
diseminación es hematógena, es comprensible, que el hígado y los pulmones sean los
órganos que más a menudo presenten focos invasivos, ya que toda el área portal del drenaje fluye al hígado y toda la sangre de las venas cavas llega a los pulmones.
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Figura 3. Diseminación de las células tumorales.
El proceso de diseminación comienza cuando la célula maligna se desprende del tejido
circundante. En un tejido normal, las células se adhieren entre sí a una red proteínica que
rellena el espacio entre ellas. Esta red de proteínas se conoce como matriz extracelular.
La unión entre las células y la matriz extracelular es muy importante para la supervivencia y la comunicación celular. Una célula necesita este anclaje para llevar a cabo sus principales funciones. Tal conexión es posible por medio de moléculas de la superficie celular
llamadas integrinas, que se fijan a la matriz extracelular. Sólo luego que la célula se une
a una superficie es que su ciclo reproductivo comienza. Las células que no pueden hallar
anclaje, no sólo dejan de reproducirse y crecer, sino que entran en apoptosis.
La detención del crecimiento y la reproducción de las células sin anclaje es una de las
defensas del cuerpo humano para conservar la integridad de los tejidos. Las células normales poseen sitios específicos en los que deben permanecer a fin de sobrevivir. Sin embargo,
las células cancerosas pueden existir sin estar ancladas. Es posible que en las células cancerosas, proteínas elaboradas por oncogenes puedan comunicar un mensaje falso en cuanto a que la célula se encuentra anclada cuando no lo está. Esto permite que la célula cancerosa siga creciendo y reproduciéndose cuando debiese llevar a cabo la apoptosis.
Invasión hematógena
Una vez que la célula cancerosa se desprende de otras y de la matriz extracelular, debe
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encontrar un medio que le permita autotransportarse. La sangre es un medio ordinario de
transporte, dado que los vasos sanguíneos a menudo se encuentran cerca y ofrecen vastas oportunidades para el traslado de estas células. Una vez en la sangre, la célula cancerosa tiene que combatir contra las defensas corporales e intentar reinsertarse en un
nuevo sitio. Menos de 1 de cada 10.000 células cancerosas supera la circulación para
crear un tumor nuevo. La circulación sanguínea tiene una función importante en determinar hacia dónde viajarán las células cancerosas. Éstas, por lo general, quedan atrapadas
en el primer paso de capilares que encuentran en el sentido de la circulación desde su
punto de entrada. A menudo, tales capilares se encuentran en los pulmones, dado que la
sangre venosa desoxigenada que abandona muchos órganos vuelve a los pulmones para
su reoxigenación. De los intestinos, la sangre pasa primero al hígado, por lo que las células cancerosas que abandonan los intestinos se establecerán allí. Los pulmones y el hígado son los dos sitios más frecuentes de metástasis en el cuerpo humano. Una vez en un
sitio nuevo, las células tienen que repenetrar la membrana basal de los vasos sanguíneos y establecerse en el nuevo tejido.
No todas las células cancerosas tienen los recursos para sobrevivir el recorrido
hasta otra zona corporal. Una gran cantidad de células cancerosas en circulación mueren
dado que no están equipadas para superar todo el proceso de metástasis. Las células
tumorales que llegan a su destino tal vez no puedan reaccionar ante factores orgánicos
específicos, y esto también las elimina. Ciertos estudios llevan a concluir que algunos
tumores sólo producen metástasis en órganos específicos. Tales investigaciones muestran que si bien las células cancerosas pueden alcanzar todos los órganos del cuerpo,
sólo poseen afinidad por algunos. Es únicamente cuando las células alcanzan dichos
órganos específicos que se anclan y reproducen.
Invasión linfática
Se considera a este proceso la vía principal para la propagación del cáncer. A partir de la
diseminación linfática, las células neoplásicas se extienden a distancia del tumor de origen. La propagación ganglionar tiene comienzo con el desprendimiento de las células
tumorales de la neoplasia original, las cuales llegan a los vasos linfáticos, debiendo pasar
a través de la pared capilar, enfrentando la presión hidrodinámica del vaso, que destruye
a la mayoría de las células que llegan allí. Una vez que un número importante de células
malignas llegan al vaso linfático, éstas son cubiertas por una capa de fibrina, iniciándose
la formación de un trombo neoplásico. Posteriormente, el trombo se desprende de la
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pared del vaso, comenzando a circular. Allí se encuentra con nuevas barreras. Si el trombo supera todas las dificultades, se ancla al vaso, donde comienza a crecer.
La difusión hematógena (diseminación de células cancerosas en el torrente sanguíneo) se produce generalmente luego de haber invadido por vía linfática. Sin embargo,
algunos tumores invaden directamente el torrente sanguíneo, sin haber invadido los ganglios linfáticos previamente.
La invasión hematógena guarda relación con la vascularidad del tumor y las características del tejido a invadir. Las arterias son raramente invadidas a causa de poseer tejido elástico y muscular grueso en su estructura y una gran presión intraarterial. Ocurre lo
contrario con las venas, que son invadidas con mayor frecuencia. Son pocas las células
malignas capaces de sobrevivir la naturaleza turbulenta de la circulación arterial o con oxigenación insuficiente. Las células que logran sobrevivir a tales condiciones, son capaces
de insertarse en el endotelio y atraer fibrina, plaquetas y factores de coagulación. El endotelio se retrae, permitiendo a las células neoplásicas ingresar en la membrana basal y
secretar enzimas que destruyen los tejidos adyacentes, facilitando la implantación.
ESCAPE INMUNOLÓGICO
Respuesta inmunitaria normal
En el organismo se producen constantemente mutaciones genéticas. Éstas son detectadas y eliminadas por el sistema inmunológico. Sin embargo, durante el desarrollo del cáncer, la célula tumoral adquiere la capacidad de evadir al sistema inmunológico.
En circunstancias normales el sistema inmunitario reconoce las células tumorales a
través de una serie de antígenos que éstas presentan en su superficie. La metodología
para detectarlos se inicia cuando las células T son activadas. Éstas liberan una molécula
señal reclutadora de macrófagos, luego de interactuar con las células tumorales. A su vez,
se estimula la proliferación de células T de acción citotóxica (TC), cooperadora (Th) o
supresoras (Ts). A su vez, algunas linfocinas (elaboradas por los linfocitos) destruyen o
lesionan algunas células cancerosas, mientras que otras movilizan células, como los
macrófagos, para que ataquen a las células tumorales. Los interferones, compuestos que
produce el organismo como respuesta a las infecciones virales, también poseen características antitumorales. Su función primaria consiste en la inhibición directa de la replicación. Los anticuerpos que sintetizan los linfocitos B, constituyen una parte importante de
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los mecanismos de defensa. Es destacable, también, la presencia de células asesinas
naturales (NK), identificadas como una subpoblacion de linfocitos. Actúan destruyendo
directamente las células tumorales o produciendo linfocinas capaces de auxiliar en la destrucción de las células neoplásicas.
Antígenos tumorales
El tumor puede expresar en su superficie celular antígenos anómalos, no encontrados en
la célula normal de la que deriva. Aunque pueden expresar, también, antígenos de diferenciación de otro tipo celular surgidos durante las primeras etapas de su diferenciación.
Los antígenos pueden aparecer como específicos del tumor si la célula normal que experimenta transformación constituye sólo una pequeña proporción de las células normales
del tejido donde surge la masa neoplásica.
Evasión inmunológica de las células neoplásicas
Si bien el sistema inmunológico humano está dotado de mecanismos que le permiten distinguir a células normales de las malignas para eliminarlas, el cáncer es una enfermedad
que se desarrolla gracias a su capacidad de evadir estas defensas.
Para que se desencadene una respuesta inmunológica con desarrollo de anticuerpos y activación de células citotóxicas, es necesario que, simultáneamente, sean presentadas determinadas sustancias en la membrana de las células tumorales. Estas sustancias son proteínas encargadas de transmitir señales entre las células del sistema inmune
y también moléculas coestimuladoras cuya función es la presentación de antígenos (funcionando como inmunomediadores). El problema se suscita porque las células tumorales
no exponen en su superficie ninguna de estas proteínas. En consecuencia, no se producen interleuquinas, lo que conlleva al no desarrollo de la respuesta inmune. Debido a esta
presentación inadecuada de antígenos se produce un fenómeno de tolerancia específica
hacia las proteínas del tumor (proceso en el que se adquiere la no reactividad hacia algunos antígenos).
Otro factor que incrementa la inmunodeficiencia del sistema frente al cáncer es la
modulación antigénica. En presencia de anticuerpos, algunos antígenos tumorales son
desprendidos de la superficie celular, endocitados, modulados y redistribuidos dentro de
la membrana celular. Así se eliminan los antígenos que podrían ser reconocidos por las
células del sistema inmunológico. En algunos tumores, el antígeno no es eliminado de la
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superficie, sino que es “enmascarado”. Esto se debe a que ciertas moléculas logran unirse a la superficie tumoral, evitando la adherencia de los linfocitos atacantes a los antígenos tumorales. La acción de los linfocitos atacantes también se ve truncada por el desprendimiento de los antígenos de las células tumorales, formando complejos con los anticuerpos. Estos complejos pueden unirse directamente a las células T, evitando que ataquen a las células tumorales. En la mayoría de los casos, la acción de los anticuerpos es
inefectiva y, aunque no lo fuera, si se unen al antígeno tumoral luego de que éste se desprenda de la superficie neoplásica, su efectividad resulta nula.
CARCINOGÉNESIS
¿Qué es la carcinogénesis?
La transformación cancerosa es un complejo proceso que requiere la adquisición de ciertas características que le permiten a la célula crecer descontroladamente. Esta transformación ocurre en tres fases: iniciación, estimulación y progresión.
En la primera etapa, los factores desencadenantes escapan al control de los mecanismos reguladores normales y alteran la estructura genética de una célula (Figura 4). Si bien
el sistema de reparación del ADN está capacitado para revertir esta alteración, puede suceder que la mutación sea de carácter permanente y, aunque no genere un cambio espontáneo, la acción de acumulación de éstas, sientan las bases para el desarrollo de un cáncer.
En la segunda fase, o estimulación, el contacto reiterado con carcinógenos ocasiona la expresión genética anormal transformando a los protooncogenes en oncogenes,
codificando la información de las células normales de forma equivocada.
Ahora, los cambios producidos por las mutaciones genéticas hacen que las células
adopten una conducta maligna. Esta fase se conoce como progresión.
Figura 4. Influencias externas que afectan el ADN celular.
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Virus oncogénicos
Algunos virus poseen la capacidad de actuar como carcinógenos. Estos virus se incorporan a la estructura genética de las células introduciendo cambios permanentes que serán
heredados por las generaciones futuras.
De acuerdo a la molécula sobre la que actúan los virus se dividen en dos grupos:
virus ADN y virus ARN.
Virus ADN: están constituidos por ADN. Algunos miembros de esta familia viral son los virus
papova, los virus herpes y los adenovirus, entre otros. La síntesis del ADN celular se estimularía paralelamente a la iniciación de la síntesis del ADN viral. Las células infectadas no
sólo modifican su crecimiento de manera permanente, sino que también desarrollan nuevos antígenos. En el caso del virus herpes el ADN viral se incorpora al genoma celular
modificándolo. Esta modificación se presenta también en las células hijas que heredan el
genoma viral. Ante una situación de estrés sufrida por la célula, el genoma viral se activa
expresando su fenotipo infectivo, dando lugar al comienzo de la enfermedad.
Virus ARN: su material genético e infectivo está compuesto por ARN. En ellos existe una
transcriptasa inversa o polimerasa ADN-ARN dependiente, que estaría ausente en los
virus ARN no oncogénicos. Esta polimerasa daría lugar a la síntesis del ADN de estructura complementaria a la del ARN viral. Entonces, éste podría integrarse en el genoma
nuclear engañando a la célula para que sintetice las proteínas virales como las propias.
Agentes físicos
La acción de las radiaciones se ejerce directamente sobre el ADN y producen la fragmentación del mismo, consiguiendo efectos carcinogénicos.
Las radiaciones ionizantes (partículas alfa, beta rayos X y gamma), son capaces de
activar de forma negativa a los protooncogenes celulares. Son capaces de eliminar electrones de los átomos y, de este modo, alterar el material genético celular, produciendo
translocaciones y mutaciones. La acción carcinogénica se ejerce en el lugar donde la
radiación actuó, y el tiempo de latencia entre la irradiación y la aparición del tumor puede
variar entre 15 y 20 años, aproximadamente.
Los tejidos más radiosensibles son la médula ósea, la mama y la tiroides. Un claro
ejemplo de la predisposición al cáncer que existe por consecuencia de las radiaciones es
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la aparición de leucemias entre los afectados por las exposiciones nucleares de Hiroshima
y Nagasaki, o la mayor incidencia de cáncer de mama y sarcomas óseos entre los trabajadores expuestos al radio.
La radiación ultravioleta con mayor efecto carcinógeno es la UV-B. Constituye el mayor
riesgo para desarrollar cáncer de piel. El riesgo aumenta para aquellas personas de piel clara
que se broncean con dificultad y sufren quemaduras solares con facilidad. El daño producido
en el ADN por la radiación UV-B puede ser reparado. Sin embargo, en individuos con mutaciones recesivas, esta radiación provocaría en ellos una gran propensión a desarrollar tumores malignos en áreas fotoexpuestas y se supone que es un defecto enzimático que incapacita la reparación del material genético, al no poder liberar dímeros de timina del ADN.
Agentes químicos
De acuerdo con su mecanismo de acción, los agentes carcinogénicos se clasifican en:
Agentes primarios: son aquellos cuyo efecto se produce en el punto de aplicación
(actúan por contacto).
Agentes secundarios: necesitan de cambios químicos en el organismo del huésped.
Pueden depender o no de sistemas enzimáticos.
Agentes dobles: son primarios y secundarios, es decir que actúan por ambos mecanismos a la vez.
Agentes cocarcinógenos: son agentes que no actúan por sí solos, por lo que requieren de la interacción con otros. Uno es empleado primero (activador) y, tras el empleo del
segundo (promotor), surge la neoplasia.
El tabaco es un carcinógeno ahora reconocido relacionado con el 35% de las muertes por
cáncer. Es el principal carcinógeno asociado con el cáncer de pulmón, aunque también se
lo conecta con el cáncer de cabeza y cuello, esófago, páncreas, cuello uterino y vejiga. El
tabaco también actúa en concomitancia con otras sustancias, como alcohol, asbestos,
uranio y virus oncogénicos.
Muchas sustancias químicas presentes en sitios de trabajo han resultado ser carcinógenos (o cocarcinógenos). Dentro de la larga lista de carcinógenos podemos citar a las
nitrosaminas, hidrocarburos aromáticos y algunos metales –cromo, níquel, cadmio y uranio–, como ejemplos que promueven distintos tipos de cáncer. Algunos silicatos, como la
crisolita y la antofilita (asbestos), tienen relación con el cáncer de pulmón; estos agentes
se ven potenciados con el tabaquismo.
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En los últimos años la contaminación ambiental del aire comenzó a tomar un papel
muy importante en la carcinogénesis. Son varias las sustancias carcinógenas presentes
en el interior de algunos espacios cerrados, especialmente en ciertos edificios. Algunas de
ellas son el benceno, el radón, el humo del cigarrillo y los formaldehídos. El radón es un
carcinógeno muy potente, considerado la segunda causa de cáncer de pulmón después
del tabaco. La acción del radón es sinérgica con la del tabaco.
Dieta
Se cree que los factores de la alimentación guardan relación con aproximadamente 40 a
60% de los cánceres que dependen de algún elemento ambiental. Los alimentos pueden
contener sustancias proactivas (protectoras) o carcinogénicas. El riesgo de cáncer
aumenta si se ingieren durante un amplio lapso de tiempo, alimentos que contengan sustancias carcinógenas o hay ausencia constante de sustancias proactivas.
Las sustancias de la dieta relacionadas con mayor riesgo de cáncer incluyen grasas, alcohol, carnes ahumadas o curadas con sal, alimentos que contienen nitratos y nitritos y alta ingestión calórica en la dieta.
No podemos dejar de considerar tanto el sobrepeso como la obesidad. Ambos están
relacionados con la producción de hormonas, ya que éstas también son secretadas por el
tejido graso, provocando una alta predisposición a contraer cáncer, más usualmente, de
mama.
Las sustancias que parecen actuar como proactivas son aquellas contenidas en alimentos ricos en fibras, vegetales crucíferos (brócoli, coliflor, etc.), los carotenoides (zanahoria, tomate, espinaca, durazno, vegetales verde oscuro y amarillo oscuro, etc.), las vitaminas A, E, C y el selenio. Las vitaminas A y E son capaces de inhibir la formación de compuestos nitrosos y la vitamina C puede revertir la transformación maligna (mutación) inducida sobre el ADN celular.
También tienen relación probada con la génesis tumoral los nitritos y los nitratos utilizados como conservantes. Éstos son fuente de nitrosaminas al oxidarse en presencia de
compuestos tipo amínico. Sin embargo, la presencia de estas sustancias se ha reducido
en las dietas a raíz de la aparición de mecanismos de refrigeración y congelación.
Tabaco y alcohol
El tabaco constituye el mayor causante de problemas de salud pública en el mundo occi-
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dental. Se halla relacionado con el 30% de las neoplasias, viéndose implicado en el 90%
de los cánceres de pulmón. Entre las partículas que conforman el humo del tabaco se
encuentran diversos carcinógenos, como el alquitrán, hidrocarburos aromáticos policíclicos, benzopireno y metales como el níquel, el arsénico o el plomo-210. La activación
metabólica de las nitrosaminas puede ser determinante de la carcinogénesis en órganos
internos. Asimismo, existen otras sustancias en el humo del tabaco que actúan como carcinógenos, como el fenol, el cresol y el catecol. En la fase gaseosa del humo del cigarrillo se encuentra la hidracina, diversas nitrosaminas y el cloruro de vinilo.
El tabaco multiplica por 10 el riesgo de contraer cáncer de pulmón para un fumador
de 10 a 15 cigarrillos diarios durante 30 años (Figura 5). Sin embargo, el riesgo disminuye casi totalmente cuando trascurren 10 años sin fumar. Los fumadores de pipa experimentan con mayor frecuencia cáncer orofaríngeos.
Figura 5. Relación entre los cigarrillos y el cáncer de pulmón en un período de 20 años.
Junto con el alcohol, el tabaco se halla relacionado con la aparición de cáncer de cabeza
y cuello y de esófago. Cuando ambos agentes coexisten, el riesgo de padecer cáncer de
esófago se multiplica por 48. Se halla también implicado en el surgimiento de cáncer vesical, pancreático y renal. Por otra parte, el consumo de alcohol está relacionado en la génesis de cánceres de la cavidad oral, faringe, laringe, esófago e hígado.
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El metabolismo del alcohol por medio de la alcohol deshidrogenasa conlleva a la
producción de acetaldehído y numerosas alteraciones metabólicas que alteran el equilibrio rédox de la célula.
Factores genéticos y edad
Muchas neoplasias se desarrollan condicionadas por la constitución genética del huésped. Esto no significa que el cáncer se herede, sino que a través de la herencia genética,
se transmiten mutaciones con potencial canceroso que deben ser tomadas en cuenta con
fines preventivos. Es decir que lo que se hereda genéticamente es la susceptibilidad al
desarrollo del cáncer. Los factores hereditarios a nivel genético comprenden cuatro grupos fundamentales: genodermatosis (alteraciones cutáneas que facilitan el desarrollo de
cánceres cutáneos), roturas cromosómicas, síndromes hematosos y síndromes por déficit inmunológico.
La incidencia del cáncer aumenta de manera directamente proporcional a la edad.
Más del 80% de los cánceres mortales se observan en personas de más de 55 años. Las
formas de cáncer varían con la edad.
V. HACIA NUEVAS FORMAS DE TRATAMIENTO CONTRA EL CÁNCER
Importancia del diagnóstico clínico e histológico
Una vez que se detectó positivamente la presencia de cáncer es necesario determinar las
características del tumor. El estudio histológico de la neoplasia brinda información anatomopatológica de la enfermedad, indispensable para la elaboración de una forma de tratamiento que responda a los rasgos celulares y de comportamiento de la masa tumoral.
Tratamientos convencionales
Cirugía
La extirpación del tejido tumoral sigue siendo la vía terapéutica más utilizada. En mucho
casos, la cirugía puede ser un elemento útil para el diagnóstico, de manera de obtener un
fragmento de tejido considerado enfermo (biopsia), para un posterior estudio histopatológico y la identificación de células cancerosas.
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Cuando la cirugía se utiliza como terapia, se busca eliminar el total de la masa tumoral y los tejidos sanos circundantes a ella.
De acuerdo a la extensión del cáncer se utilizan dos procedimientos diferentes.
Cuando la masa neoplásica es pequeña y los márgenes adyacentes de tejido afectado
son reducidos se procede con una extirpación local. Mientras que se utilizan cirugías radicales cuando se remueve no sólo el tumor primario y el tejido circundante a él, sino que
también estructuras adyacentes y todos los nódulos linfáticos de la zona.
Cuando la posibilidad de curar el cáncer es imposible, la cirugía tiene como fin mejorar la calidad de vida del paciente eliminando las posibles complicaciones que surjan,
como úlceras, obstrucciones, hemorragias, dolor o infecciones. Su objetivo principal, es la
mayor supervivencia posible del paciente. Abarca técnicas como bloqueos nerviosos para
aplacar el dolor o resección tumoral para eliminar obstrucciones. También es factible que
se extirpen glándulas productoras de hormonas, que podrían estimular la proliferación
tumoral.
Hormonoterapia
Si bien la hormonoterapia no es un tratamiento que se aplique de manera independiente,
es eficaz como terapia coadyuvante. Las células tumorales crecen ajenos a las señales
de su ambiente. La hormonoterapia pretende modificar ese estado de homeostasis, disminuyendo los niveles del inductor hormonal tumoral, y a veces con la administración de
hormonas exógenas que alteren la homeostasis tumoral.
Existen multitud de agentes hormonales utilizados en el tratamiento contra el cáncer. Entre éstos se destacan: los estrógenos, agentes progestacionales, andrógenos, corticoides, antiestrógenos, acetato de megestrol, aminoglutetimida y antagonistas de la
LHRH.
Radioterapia
La radioterapia se basa en el tratamiento de la enfermedad mediante radiaciones. Este
método utiliza la energía cedida por una serie de elementos radioisótopos, aparatos de
rayos X, etc. Éstos transfieren energía para la destrucción hormonal. De acuerdo a la ubicación de la zona a irradiar, la radioterapia puede ser interna o externa.
En general, se utiliza como método coadyuvante de otros tratamientos (con excepción de cánceres en estadíos en extremo tempranos), ya que se utiliza para reducir tumores y convertirlos en operables o post-cirugía, para erradicar cualquier foco posible de
metástasis o diseminación. Se utiliza también con fines paliativos para aliviar los síntomas
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de la enfermedad metastásica, en especial cuando la enfermedad se ha propagado al
cerebro, huesos o tejidos blandos.
La radiación ionizante rompe las moléculas de ADN, ocasionando la muerte de las
células. Si ésta no se repara, la célula muere de inmediato o lo hace cuando intenta dividirse en la mitosis.
Las células son más vulnerables a los efectos de la radiación durante la síntesis de
ADN y la división celular, es por ello que, al igual que la quimioterapia, los tejidos afectados
son los que se encuentran en alta proliferación, como la médula ósea, tejido linfático, epitelio gastrointestinal y gónadas. Los tejidos de proliferación más lenta o inactivos son relativamente radiorresistentes y abarcan músculos, cartílago y tejidos conectivos.
Quimioterapia
La quimioterapia consiste en la aplicación de medicamentos citostásicos agresivos con el
fin de destruir las células tumorales. Este método actúa sobre las células en proliferación,
deteniendo la división celular y provocando su destrucción.
Un porcentaje dado de las células tumorales (20 a 99% de acuerdo con la dosis) se
destruye cada vez que el antineoplásico entra en contacto con el tumor. Se precisan dosis
repetidas de éste durante un período prolongado para lograr la regresión del cáncer. Su
erradicación completa es casi imposible, pero la eliminación de la mayor cantidad de células posibles es necesaria para que las residuales sean eliminadas por otros métodos.
Las células que se reproducen aceleradamente en un tumor (fracción activa) son las
más sensibles a los efectos de la quimioterapia, en tanto las que no están en división, pero
son capaces de estarlo en el futuro, son las menos sensibles y, por consiguiente, las más
peligrosas. Es así que se requiere la destrucción de éstas para erradicar completamente
la neoplasia.
Muchos tratamientos combinan fármacos con distintos blancos moleculares,
aumentando así el número de células tumorales vulnerables que se destruyen durante el
tratamiento.
Sin embargo, y a pesar de la toxicidad de la quimioterapia sobre las células, este
tratamiento no diferencia entre células normales en crecimiento y células malignas en crecimiento, por lo que ejerce su acción sobre ambas. De esta forma se producen efectos
colaterales en el organismo del huésped, que pueden ser temporales o crónicos. Las células con proliferación acelerada son las más susceptibles a las lesiones que causan los fármacos quimioterapéuticos. Así, los epitelios con mayor renovación son más sensibles a
los efectos de la quimioterapia, por lo que son comunes la estomatitis y la anorexia.
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Casi todos los agentes quimioterapéuticos deprimen la función de la médula ósea,
reduciendo el número de leucocitos, eritrocitos y plaquetas o trombocitos, además de
agravar el peligro de infecciones y hemorragias. La caída del número de estas células es
la razón común para limitar la dosis de agentes quimioterapéuticos. Para contrarrestar
estos efectos colaterales, se suelen administrar, luego de la quimioterapia otros agentes
que estimulan la producción de leucocitos. Dichos factores aminoran los episodios infecciosos y la necesidad de antibióticos, al tiempo que permiten el uso cíclico más pertinente de la quimioterapia sin necesidad de reducir la dosis.
Nuevas estrategias inmunoterapéuticas: vacunas oncológicas
Como regla general, las neoplasias no inducen una respuesta inmune efectiva. La inmunoterapia busca rescatar las diferencias entre las células malignas y las normales para
generar una respuesta antitumoral competente. Es decir, que intenta activar el sistema
inmunológico del huésped, para que éste pueda diferenciar las células tumorales de las
normales y luego, destruirlas. Con este objetivo surgen las denominadas “vacunas oncológicas”. Si bien se sabe que el objetivo de las vacunas es prevenir determinadas enfermedades, las vacunas oncológicas no estarían desarrolladas con el fin de prever la aparición de la enfermedad, sino que tenderían a constituir un modo de tratamiento. Su aplicación buscaría romper con la tolerancia del organismo frente a las células neoplásicas,
mediante el reconocimiento de los antígenos tumorales. La importancia de este nuevo
método de tratamiento radica en desarrollar una respuesta inmune efectiva contra las
células tumorales. En circunstancias ideales esta estrategia antitumoral tendría efectos
masivos contra las células cancerosas. Sin embargo, cada tumor es diferente y existen
diferencias inevitables entre el comportamiento de cada masa tumoral. Es así que, las
vacunas oncológicas se utilizan como terapias adyuvantes para reducir la masa neoplásica antes de la intervención quirúrgica o en el post-operatorio, para erradicar las posibles
recidivas del tumor.
La inmunoterapia sobre la que se sustenta la elaboración de vacunas se puede dividir en dos grupos: específica e inespecífica. En la primera se administra directamente un
anticuerpo dirigido hacia un antígeno tumoral, mientras que la segunda busca “despertar”
una respuesta inmune en el huésped para que actúe sobre el tumor. De modo ideal, la
inmunoterapia debe aumentar la resistencia (tanto específica como inespecífica) del huésped y, al mismo tiempo, minimizar las posibilidades de escape al control inmunológico por
inducción de cambios potencialmente perjudiciales en la regulación inmunitaria.
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Actualmente se están estudiando dos vías principales de intervención: actuar una
vez desarrollada la enfermedad y evitar las recidivas a través de la utilización de la inmunoterapia activa; o actuar para prevenir el desarrollo de la enfermedad mediante la inmunoterapia pasiva.
Vacunas en desarrollo
Vacunas de polisacáridos
Las diferentes estructuras de epítopes constituidos por moléculas de hidratos de carbono
particulares, una vez que se disuelven en agua, pierden su estabilidad y se establece un
equilibrio conformacional con lo cual, disminuyen sus capacidades inmunogénicas.
Recientemente, estos inconvenientes se han llegado a resolver, mediante la conjugación
química del polisacárido antigénico a péptidos, o formación de preparados glicoproteicos
que garantizan la linfocito T-dependencia .
Vacunas de síntesis peptídica
Cuando se conoce la identidad de los antígenos protectores, las vacunas pueden consistir en preparaciones purificadas de esas moléculas. Las principales ventajas de las moléculas peptídicas con propiedades inmunogénicas radican en que sus estructuras son simples, ya que representan un solo epítope para los receptores de estímulo de los linfocitos
B, o para los determinantes antigénicos de los linfocitos T. Además carecen de epítopes y
de determinantes antigénicos biológicamente indeseables, por lo que en sí mismos no tienen los riesgos de poder dar lugar a ningún trastorno de naturaleza autoinmune.
Vacunas anti-idiotipos
En algunos casos tales como el de los rinovirus, que desarrollan una importante variación
antigénica, es extraordinariamente difícil encontrar una vacuna que sea eficaz frente a la
infección causada por ellos. Por otra parte, cuando los receptores son antihigiénicamente
homogéneos, es posible diseñar un anticuerpo que se fije fuertemente al receptor, previniendo de esta forma la infección. Las vacunas anti-idiotipos, en estos casos, al menos
teóricamente, podrían inducir respuesta inmunitaria que imitara al receptor, y se uniera al
agente infeccioso en el sitio de fusión de ellos, y así sucede en muchos casos.
Vacunas de ADN recombinante
La tecnología de ingeniería genética del ADN recombinante permite, en general, preparar
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cualquier secuencia proteica natural o imaginaria, en una gran variedad de sistemas in
vivo (levaduras, bacterias, virus, células de insectos, cultivos celulares de mamíferos). La
expresión de genes que contienen la información que conduce a la expresión de antígenos deseados, se ha convertido en el método más práctico y limpio de conseguir vacunas
puras.
Terapia antiangiogénica
Las bases sobre las que se sustenta la terapia antiangiogénica es interrumpir la circulación sanguínea intratumoral, fundamental para el aporte de nutrientes y oxígeno. Para
lograr este objetivo se presentan dos caminos: inhibir la formación de nuevos vasos tumorales (mediante fármacos o factores antiangiogénicos) o bloquear los ya formados (también a través de fármacos o factores antivasculares). La principal ventaja de estos fármacos es la dificultad que encuentran las células tumorales para adquirir resistencia al ataque, puesto que en realidad es una agresión indirecta. La única forma en que se volverían resistentes es si pudieran crecer sin nutrientes.
En la actualidad, uno de los fármacos más utilizados como factor inhibidor de la angiogénesis es el marismat. La acción antiangiogénica de éste se comprobó eficazmente en cánceres de páncreas, pulmón y cerebro. El marismat produce la inactivación de la metaloproteasas, enzimas secretadas por el tumor que poseen un átomo metálico en su sitio de
acción. Éstas actúan sobre el tejido conectivo normal que rodea las células tumorales, provocando el clivaje de los componentes proteicos de la matriz extracelular, para permitir el
avance de las células tumorales y endoteliales que formarán la nueva vasculatura. En consecuencia, el marismat, lentifica la creación de los vasos de las masas tumorales.
Otro de los fármacos que interrumpen la angiogénesis tumoral es la interleuquina –
12 (IL – 12), que también funciona como activadora de las células NK.
La terapia antiangiogénica busca además obstaculizar las señales que envían los
tumores a las células endoteliales para formar la vasculatura neoplásica. Se descubrió
una integrina en la superficie de las células endoteliales, cuyo bloqueo alteraría las señales que estimularían en tiempo y forma la capacidad migratoria y la diferenciación de los
endoteliecitos, evitando el desarrollo de un nuevo vaso.
Pero la terapia antiangiogénica se ve dificultada cuando el tumor ya originó su propia vasculatura. En este caso se busca obstaculizar la circulación de tales vasos. En esta
circunstancia la estrategia que se utiliza es la conjugación de un factor inductor de trombosis con un anticuerpo capaz de reconocer específicamente las células endoteliales de
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los vasos que irrigan el tumor. Así, mientras la circulación de los vasos que irrigan el tumor
es interrumpida, los anticuerpos reconocen de modo específico las células que los forman,
provocando trombosis. Si bien la efectividad de esta estrategia no está comprobada, las
investigaciones realizadas en ratones revelaron esperanzadores resultados: trombosis
inmediata del total de la vasculatura tumoral.
CONCLUSIÓN
Es cierto que las investigaciones científicas han evolucionado de manera significativa en la
lucha contra el cáncer. Pero también es cierto que aún no existe un tratamiento que garantice total efectividad en la cura de la enfermedad. Quizá el camino que ha tomado durante
muchos años la ciencia no sea el más adecuado para ganarle al cáncer. Desde siempre
existió una tendencia muy marcada en el modo de atacar las neoplasias malignas: los tratamientos pretendían ser cortos y muy agresivos, culminando de forma drástica con la
muerte o salvación del paciente. Sin embargo, el descubrimiento de numerosos mecanismos de progresión y crecimiento del cáncer han inclinado a los científicos a la consideración del cáncer como un mal crónico. El objetivo primordial, además de eliminar la enfermedad, estaría basado en mantener contenido al cáncer y disminuir las dolencias y malestares por él provocados. Esto no significa que las terapias ya existentes deban ser descartadas en su totalidad, sólo se busca la utilización de métodos menos tóxicos, que no sólo
se concentren en eliminar la enfermedad, sino también en mejorar la calidad de vida de los
pacientes. Así, la medicina se inclinaría a tratar la patología en forma individual, ya que
cada cáncer depende no sólo del tipo histológico de sus células y su comportamiento, sino
también de la respuesta del huésped frente a la enfermedad y a las terapias.
Por otra parte, no podemos dejar de considerar que, en nuestra sociedad, existe un
claro descuido, tanto individual como gubernamental, acerca del tema. La ausencia de
campañas concientizadoras y la falta de educación hacen que los individuos no estén al
tanto de los potenciales carcinógenos o de la necesidad de controles periódicos. Sumado
a esto es inevitable meditar acerca de la conjunción de factores tales como la urbanización acelerada y la contaminación ambiental, asociadas a una enorme modificación en los
hábitos y las costumbres sociales, que hacen que exista una tendencia cada vez más marcada con respecto a la incidencia del cáncer en las sociedades. Es por eso que es necesario e indispensable, tomar conciencia sobre la importancia del conocimiento de la enfermedad.
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<www.oncología.com.ar>.
<www.vacunas.net>.
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Stevia rebaudiana bertoni, Kaá-heé
Marcos Gabriel Daciw
Tutor: Jorge R. Wagner
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, la ingesta indiscriminada de glúcidos es algo cotidiano. La endoculturación se fortalece con los nuevos conceptos impuestos por la moda y la publicidad de comida chatarra a la que es sometida la población mundial a través de los medios de comunicación masiva. Este consumo excesivo de “dulces” trae trastornos gravísimos al desarrollo
y el equilibrio del organismo de los individuos. Es muy común que los médicos prescriban
una dieta hipo-glucémica por problemas relacionados con desórdenes alimenticios, producto de una ingesta irracional de los mismos, tales como la diabetes o la obesidad.
El objetivo del siguiente trabajo de investigación es, por un lado, determinar los
beneficios y efectos colaterales del uso de Stevia rebaudiana en pacientes que padecen
anomalías relacionadas con el exceso de azúcares en su dieta, y, por otro, sobre su producción y comercialización actual. También, este trabajo se propone investigar si el uso de
los esteviósidos puede ser útil en el tratamiento de la diabetes en pacientes adultos.
Finalmente, en el anexo se exponen los resultados de estudios realizados sobre el
cultivo de Stevia rebaudiana bertoni en la Facultad de Agronomía de la Universdidad de
Buenos Aires y de las experiencias realizadas en la Universidad Nacional de Quilmes
sobre la obtención de extractos edulcorantes.
STEVIA REBAUDIANA BERTONI, KAÁ-HEÉ
La Stevia rebaudiana bertoni, conocida también como “yerba dulce”, es una planta arbustiva semiperenne que se propaga naturalmente, originaria del noreste de Paraguay. Su
importancia económica radica en que, en sus hojas, posee una sustancia denominada
esteviósido, constituida por una mezcla de por lo menos seis glucósidos diterpénicos,1 que
1
Glucósidos: molécula obtenida por condensación entre dos monosacáridos; Terpeno: molécula de
lípido derivado del hidrocarburo isopreno.
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es 100 a 400 veces más dulce que la sacarosa y que por sus características físico-químicas y toxicológicas permite su inclusión en la dieta humana para ser utilizada como un
edulcorante dietético natural, sin efectos colaterales. Su inclusión en el Código Alimentario
Argentino (CAA, resolución 101 del 22 de febrero de 1993) define al esteviósido como un
“polvo blanco cristalino, inodoro, no higroscópico, no fermentescible, de sabor dulce aún en
soluciones muy diluidas, muy soluble en agua”. La posibilidad de exportación ha incrementado el interés de esta especie por parte de los productores. Sin embargo, el principal obstáculo para su comercialización es, además de su retrosabor y su costo de producción, la
competencia con los otros edulcorantes sintéticos que actualmente se encuentran a la venta.
No obstante, este segmento del mercado está en franca expansión y admitiría la coexistencia entre ellos, además las ventajas del esteviósido que le permiten competir con los demás
son su falta de toxicidad, que es natural, estable y de muy alto poder edulcorante.
Stevia rebaudiana.
Fuente: Base de datos, biblioteca de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires.
Origen, usos e historia
La Stevia rebaudiana es una planta originaria de la flora sudamericana, que crecía espontáneamente en el hábitat semiárido de las laderas de las montañas del noreste paraguayo, en la región de la Cordillera de Amambay.
Muchos de los usos de la Stevia rebaudiana son conocidos. Se emplea como edulcorante de mesa, en la elaboración de bebidas, dulces, mermeladas, chicles, en pastelería, confituras, yogures, etc. Algunos estudios indican su actividad antibiótica, en especial
con las bacterias que atacan las mucosas bucales y los hongos que dan origen a la vagi-
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nitis en las mujeres. Por sus propiedades curativas, sobre todo en Sudamérica se utiliza
también para contrarrestar la fatiga, y para combatir dolencias en el hígado, el páncreas
y el bazo.
En Brasil, China, Japón, Corea, Tailandia, Taiwán, Israel, y otros países más donde
su cultivo se realiza de modo extensivo, se utilizan los esteviósidos como edulcorantes
para comidas y bebidas, incluida la famosa gaseosa Coca-Cola.
A pesar de que los conquistadores españoles tuvieron conocimientos de esta planta (siglo XVI), no atrajo su atención sino hasta fines del siglo XIX (1899), cuando fue descrita por primera vez en la literatura científica por el Dr. Moisés Santiago Bertoni, quien
realizó los primeros estudios científicos sobre esta planta hace aproximadamente 100
años.2
Antes de conocerse por los europeos, esta planta ya era conocida por los indios
guaraníes desde la Antigüedad. Como ya dijimos, la Stevia rebaudiana es originaria de
sus campos. Los guaraníes la llamaban Kaá-heé, que significa “yerba dulce”. Resulta
razonable suponer que la usaban para endulzar sus comidas y bebidas.
El sentido del gusto
El sentido del gusto reside en la lengua. Este órgano está provisto de varios gránulos llamados papilas gustativas, que, según donde se encuentren, perciben los distintos sabores básicos: salado, amargo, dulce y agrio. El picante y el alcohólico no son considerados
como gustos o sabores; el primero es una sensación dolorosa y el segundo un adormecimiento de la lengua. Los gránulos que se encuentran a los lados de la lengua perciben el
sabor salado y agrio, mientras que los que se hallan en la parte posterior de la lengua perciben el amargor de las sustancias .
Las papilas más importantes para el tópico de este trabajo son las fungiformes, las
cuales son las responsables de la percepción del gusto dulce de las distintas sustancias
y éstas se encuentran en la punta de la lengua. Se cree que la percepción del gusto se
debe a un reconocimiento químico de la estructura de la sustancia. Esta hipótesis fue confirmada con la producción de edulcorantes artificiales que a pesar de ser muy distintos químicamente al azúcar, tienen cierta semejanza en algunos carbonos asimétricos.
De manera biológica, este fenómeno se explicaría de la siguiente forma: el gusto de
2
Moisés Santiago Bertoni, naturalista paraguayo que estudió el clima, el suelo y la flora de su país, y
realizó descubrimientos arqueológicos (1857-1929).
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un alimento, al ser detectado por la papila correspondiente, envía un mensaje nervioso al
cerebro y éste lo interpreta. Se conoce como “concentración de umbral” a la concentración
mínima de una disolución acuosa de la sustancia que se ensaya, a la cual la mayoría de
los jueces (catadores) pueden percibir correctamente el gusto en cuestión (véase anexo).
Los edulcorantes
Debemos aclarar a qué nos referimos cuando llamamos a una sustancia “edulcorante”.
Los edulcorantes son cualquier sustancia desarrollada para su utilización en bebidas y alimentos. Se los puede clasificar como nutritivos o no nutritivos.
Los edulcorantes sin valor nutritivo o acalóricos son aquellas sustancias que producen sabor dulce o mejoran la percepción de los sabores dulces.
Otra forma de clasificar a los edulcorantes es por sus características naturales o artificiales.
Naturales: son aquellos que se extraen de la naturaleza y se los utiliza sin ninguna
alteración química. Existe una serie de productos naturales potencialmente útiles como
edulcorantes, aunque no son muy utilizados. Los rebaudiósidos y esteviósidos son un
ejemplo de ello.
Artificiales: son aquellos que se sintetizan en un laboratorio, además son mucho
más dulces que el azúcar y se emplean en porciones muy pequeñas. Los ciclamatos, la
sacarina, el aspartamo, el acesulfamo k, la sucralosa y el alitamo son ejemplos de edulcorantes artificiales.
Los esteviósidos
Las hojas de la Stevia rebaudiana contienen una mezcla de ocho glicósidos diterpénicos
(entre los que se encuentran principalmente el esteviósido y el rebaudiósido). El esteviósido es un edulcorante natural no nitrogenado extremadamente dulce. En estado puro es
300 veces más dulce que la sacarosa.
Entre sus propiedades físico-químicas deseables para la elaboración de alimentos
podemos destacar:
• La resistencia al calor. Su estructura no se modifica por su exposición a altas temperaturas y por lo tanto no pierde su poder edulcorante. Es apto para alimentos calientes
u horneados. Es estable a temperaturas normales empleadas en el procesamiento de los
alimentos: pasteurización, esterilización, cocción.
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• La alta solubilidad en agua y en soluciones hidroalcohólicas.
• La resistencia al pH. Es estable en un rango amplio de pH, 3 a 9, aun a 100 °C. Por
encima de pH 9 se produce una rápida pérdida del dulzor, no obstante pocos alimentos
muestran valores de pH > 9. En bebidas gasificadas que incluyen en su composición ácido
cítrico y fosfórico, se detectan pérdidas de dulzor del 36% y 17%, respectivamente, cuando se almacena a 37 °C.
• No aporta calorías.
El esteviósido exhibe a altas concentraciones un retro-gusto algo amargo e indeseable, el
cual se intentará quitar o por lo menos enmascarar manteniendo una hipótesis de que el
factor responsable del retro-sabor sería una posible oxidación de uno o más componentes presentes en la Stevia rebaudiana bertoni (véase anexo).
Por último, en la medicina paraguaya se utiliza la Stevia rebaudiana como hipoglucemiante, digestivo, cardiotónico, diurético, hipotensor, vasodilatador, antiácido, etc.
También tiene efectos beneficiosos en la absorción de grasas y la presión arterial.
Podríamos describir al esteviósido como un glucósido integrado por una molécula
de esteviol al cual se le adhiere la soforosa a través de un grupo hidroxilo del carbono
número 13. Su fórmula empírica es C38H60O18 y su masa molecular es 804,2 g.
Diagrama molecular del esteviósido.
Fuente: Base de datos, biblioteca de la Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires.
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Proceso de extracción y purificación del esteviósido
Existe un gran número y variedad de patentes de procesos de extracción y purificación del
esteviósido, los cuales podrían resumirse en los siguientes pasos: extracción de las hojas
de Stevia rebaudiana con agua o solventes orgánicos; filtración; precipitación de impurezas y coagulación por cambio de pH; clean-up sobre resinas de intercambio iónico; cristalización; secado.
Es importante destacar que si en el proceso no se obtiene un producto con sabor
aceptable se aplican otros tratamientos tales como modificaciones enzimáticas o químicas
pero el producto resultante no podría llamarse natural.
Avances que mejoraron el producto final
El edulcorante obtenido tenía un retrogusto amargo por lo que se optimizaron los procesos para eliminar los componentes que impartían ese sabor.
Mediante ingeniería genética se desarrollaron plantas con un alto contenido de esteviósido y rebaudiósido logrando un mejor sabor en al producto final, a la vez que se incrementó el rendimiento del proceso de extracción.
No obstante, el perfil y la concentración del principio activo en las hojas varían con
el lugar, la estación y las condiciones de cultivo.
Presentaciones
El esteviósido lo podemos encontrar de varias formas:
• Extracto obtenido por difusión: líquido denso de color oscuro resultado de hervir
las hojas en agua (véase anexo), así se puede potenciar los sabores de los alimentos a
los cuales se le es añadido este líquido.
• Extracto obtenido por maceración: líquido preparado por macerado de las hojas en
agua destilada o en una mezcla de licor alcohólico (apto para el consumo humano) y agua.
Presentación líquida obtenida por disolución del esteviósido purificado en agua (solución).
Todos los métodos empleados son naturales y responden a un fin determinado: simple
infusión, forma líquida o en forma de cristales solubles; cada una de ellas tendrá distintas
propiedades o aplicaciones.
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Beneficios
La inserción de este edulcorante en la dieta puede ayudar a consumidores que deben controlar la ingesta de azúcares por problemas de salud (individuos con desórdenes metabólicos, como la diabetes, o con inconvenientes asociados a la ingesta excesiva de alguno de
estos azúcares) o bien para el control de peso (personas que desean restringir su ingesta
calórica), ya que posee un valor cero en el índice glicérico, por lo tanto no añade calorías
a su ingestión de las mismas. Estos beneficios no fueron evaluados por la FDA (Food and
Drug Administration). Este organismo de los Estados Unidos aprobó en septiembre de 1995
a la Stevia rebaudiana, aunque sólo podría venderse en tiendas naturistas, de modo de no
interferir con los intereses de las industrias productoras de edulcorantes no naturales.
Cultivo de Stevia rebaudiana en la actualidad
Como ya se expresó, Paraguay es la tierra natal de la Stevia rebaudiana. Sólo hacia 1955,
los japoneses comenzaron a realizar cultivos de la misma, y alrededor de la década de
1970, comienza a cultivarse en el sur de Japón y en sus países vecinos. Hoy en día se
cultiva en forma intensiva en Japón, Singapur, Taiwán, Corea del Sur y China. Además, su
cultivo se ha extendido hasta el sur de Brasil y en las regiones nordeste y noroeste de
Argentina, lugares donde se siguen realizando nuevos emprendimientos con el fin de
obtener el llamado “edulcorante verde”.
En experiencias realizadas en la Facultad de Agronomía de la Universidad de
Buenos Aires, se llevó a cabo un trabajo con plántulas de Stevia rebaudiana bertoni, por
el cual se descubrió un método para obtener una mayor cantidad de esteviósidos por área
foliar, el cual puede ayudar a determinar una mayor rentabilidad al momento de la industrialización y comercialización de la misma como manufactura (edulcorante verde).
Para ese trabajo, se utilizaron dos tipos de fertilizantes: uno de liberación rápida y
otro de liberación controlada, mostrando diferencias significativas en los tratamientos fertilizados. Asimismo, se obtuvo con esta combinación de técnicas una mayor área foliar y,
por consiguiente, una mayor cantidad de esteviósidos, en valores absolutos por hectárea.
CONCLUSIONES
La Stevia rebaudiana puede ser de gran ayuda para aquellas personas que deben dismi-
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nuir o controlar su ingesta de azúcares, como es el caso de los diabéticos tipo I, dado que
este edulcorante no es metabolizado por el organismo. Esta sustancia permite mantener
dentro de valores normales los niveles de glucosa en sangre, y como resultado de esto,
se podría pensar en la eliminación parcial o total de la insulina, en el caso de diabetes tipo
II en pacientes adultos, para los cuales la ingesta de glúcidos no es tan importante como
en pacientes jóvenes. Asímismo, podría ayudar a individuos que padecen obesidad, a
equilibrar o disminuir su ingesta calórica facilitando su lucha en la pérdida de peso.
El gran desafío está en desarrollar productos naturales que, conteniendo esteviósidos en su composición, resulten atractivos y accesibles a los consumidores, aportando
además una alternativa de expansión económica a los países sudamericanos productores
de Stevia rebaudiana, como Argentina y Paraguay.
ANEXO. INFORME
Trabajo experimental
Se realizaron extractos de Stevia rebaudiana bertoni en medio ácido, ya que se hallaron
indicios de que en estos valores de pH se obtenían soluciones del edulcorante de color
claro y, además, se observó disminución en la percepción del retro-sabor.
Sin embargo, el primer extracto que se realizó en esta investigación fue hecho en
agua hervida para descartar una posible oxidación del extracto, la cual podría ocasionar
el color oscuro y el retro-gusto.
Las siguientes experiencias de obtención de extracto fueron realizadas con hojas de
Stevia rebaudiana bertoni.
Primer extracto
Se colocan en un vaso de precipitado 1,00 g de hojas secas de Stevia rebaudiana y 100 ml
de agua potable previamente hervida durante 5 min para disminuir su nivel de oxígeno
disuelto y así evitar una posible oxidación del extracto (ya que esto podría ser lo que le
otorga al mismo el color oscuro y su retro-sabor). Se dejan hervir las hojas del edulcorante en el solvente también durante 5 minutos.
Conclusión: se obtiene una solución muy oscura y se percibe el retro-sabor.
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Extractos 1 g stevia por 100 ml
agua hervida (pH 7.2)
Buffer fosfato 0.1 M pH 4.4 (pH final 4.9)
2,5
2,0
1,5
1,0
Absorbancia
0,5
0,0
300
400
500
600
700
800
longitud de onda (nm)
Extractos con Buffer en diferentes concentraciones
El propósito de la variación en la concentración de la solución reguladora fue obtener el
mejor extracto, en el cual no se percibiese el gusto soso del buffer y el mejor espectro
(solución más clara), por supuesto manteniendo el rango de pH en medio ácido.
Se preparan extractos con solución reguladora 0,1M, 0,05M, 0,025M y 0,0125M de
KH2PO4, con 1,00 g de Stevia rebaudiana hirviéndolas 5 minutos.
Conclusión: el extracto de mejor sabor y color fue el de concentración 0,025M. El
almacenamiento de los extractos a 4 °C durante dos semanas produce un aumento del
sabor amargo y del color pardo (véase extractos).
Extractos 1 g stevia en 100 ml buffer fosfato
0.0125M pH 5.43 fresco
0.0125M pH 4.6 (final 5.6) almacenado 2 sem 4°C
0.025M pH 4.27 (final 5.16) fresco
0.025M pH 4.63 (final 5.37) almacenado 2 sem 4°C
0.05M pH 4.4 (final 5.1) fresco
0.1M pH 4.4 (final 4.9) fresco
2,5
2,0
1,5
1,0
Absorbancia
0,5
0,0
300
400
500
600
700
800
longitud de onda (nm)
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Extracto alcohólico concentrado
El objetivo de esta experiencia es descartar una posible decantación por insolubilidad de
componentes de las hojas de Stevia rebaudiana, los cuales podrían ser los causantes del
color y sabor indeseables presentes en el extracto.
Se colocan en un vaso de precipitado 5,00 g de Stevia en 100 ml de alcohol etílico y
se lo hierve durante 5 min. Se obtiene un extracto alcohólico color verde vivo (posiblemente
esto se deba a que el solvente utilizado halla extraído gran parte de la clorofila de las hojas).
A continuación se procede al secado de las hojas utilizadas en el extracto anterior. Se las reutiliza para la elaboración de un extracto con 100 ml de solución reguladora 0,025 M.
Conclusión: Se obtiene un extracto de color pardo claro-verde vivo. Se percibe retrogusto en ambos, indicando que el componente que le otorga el retro-sabor al extracto
sería soluble tanto en agua como en el alcohol etílico.
Extracto 5 g stevia en 100 ml etanol
Extracto hojas post etanol en buffer 0.0125M pH 6.28
Extracto 5 g stevia en 50 ml etanol + 50 ml buffer 0.0125M pH 6.28
2,5
2,0
1,5
Absorbancia
1,0
0,5
0,0
300
400
500
600
700
800
longitud de onda (nm)
Agregado de sulfito al mejor extracto obtenido
Se añade un inhibidor de oxidación (Na2SO3) al mejor extracto obtenido hasta el momento para descartar la oxidación de fenoles u otros componentes de las hojas de Stevia
rebaudiana ya que este fenómeno podría ser el causante del retro-gusto y el color oscuro
del extracto durante su cocción. Esta experiencia de realizó manteniendo las condiciones
del mejor extracto obtenido anteriormente con la solución buffer KH2PO4.
Se colocan en un vaso de precipitado 1 g de Stevia rebaudiana, 25 ml de solución
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reguladora (0,025 M), 10 ml de solución de sulfito de sodio (100 ppm) y 65 ml de H2O; se
lo hace hervir durante 5 minutos.
Conclusión: se obtiene un extracto de color claro que no cambia con el almacenamiento (los espectros de los extractos fresco y almacenado son similares). No se percibe
retro-sabor.
Extracto 1 g stevia en 100 ml buffer fosfato
0.025M pH 4.27 (final 5.16) fresco
0.025M pH 4.63/5.37 almacenado 2 sem 4°C
0.025M pH 5.55 + 100 ppm sulfito almacenado 2 sem 4°C
2,5
2,0
1,5
1,0
Absorbancia
0,5
0,0
300
400
500
600
700
800
longitud de onda (nm)
Umbral de concentración y poder edulcorante
Se preparó un extracto de sacarosa en las mismas condiciones que el mejor extracto de
Stevia rebaudiana obtenido anteriormente.
Se colocó en un vaso de precipitado 1 g de sacarosa, 25 ml de buffer fosfato, 10 ml
de sulfito y 65 ml de H2O. La solución obtenida carece de sabor dulce, por lo que se
aumenta la concentración de sacarosa (suponiendo que esto no varía considerablemente
el volumen de la solución). A los 1.5 g/100 ml se percibe un sabor dulce muy suave y a los
3 g/100 ml un netamente dulce. Se establece por lo tanto el umbral en 1.5% de sacarosa,
es decir cuando se comienza a percibir el sabor adecuadamente dulce del extracto.
A continuación se procedió a la dilución del mejor extracto de Stevia rebaudiana obtenido hasta el momento. Se hicieron diluciones al 50%, 25%, 12%, 6%, 3% y 1%. Es preciso
aclarar que dichas diluciones se realizaron con buffer fosfato 0.025M para amortiguar el
cambio de pH.
En las soluciones obtenidas desde el 50% hasta el 3% se percibió el sabor dulce,
estableciendo su umbral de concentración en 3% (3 ml de extracto en 100 ml), ya que en
la solución diluida al 1% no se percibió sabor dulce.
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Dado que 100 ml de extracto se prepararon partiendo de 1 g de hojas de Stevia
rebaudiana, en 3 ml de extracto están contenidos los esteviósidos correspondientes a 0.03 g
de Stevia rebaudiana.
Conclusión: se obtuvo un extracto de Stevia rebaudiana con sabor fuertemente
dulce, bajo retrosabor y estable durante el almacenamiento bajo condiciones reductoras y
pH ácido. Los ensayos muestran que 1,5 g de sacarosa dan un dulzor equivalente a 0.03 g
de Stevia rebaudiana (dilución del extracto al 3%). En otras palabras, las hojas de Stevia
rebaudiana serían aproximadamente 50 veces más dulces que la sacarosa. Teniendo en
cuenta que el contenido de esteviósidos en las hojas secas de Stevia rebaudiana es
inferior al 10%, resulta que los esteviósidos son más de 500 veces más dulces que la
sacarosa.
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer al personal de biblioteca y docentes de la UNQ y a mi tutor Jorge
Wagner, quien me guió y ayudó en la elaboración y profundización de este trabajo de
investigación sobre Stevia rebaudiana bertoni.
BIBLIOGRAFÍA
Anzaldúa-Morales, Antonio (1994), La evaluación sensorial de los alimentos en la teoría y
la práctica, Zaragoza, Acribia.
Badui Dergal, Salvador (199), Química de los alimentos, México, Pearson.
Belitz, Hans-Dieter y Werner Grosch (1997), Química de los alimentos, 2ª ed., Zaragoza,
Acribia.
Cramona, Sofía (2001), “Efectos de Diferentes tipos de Fertilizaciones y prácticas de
manejo sobre el rendimiento de Stevia Rebaudiana Bertoni (Kaá-heé o yerba
dulce)”, tesis de postgrado, Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos
Aires.
Fennema Owen, R. (2000), Química de los alimentos, 2ª ed., Zaragoza, Acribia.
Mitree-Suttajit (1991), “Research on Stevia rebaudiana from the past to the present.
Monograph and Conference”, Universidad Chiang Mai (Tailandia), Facultad de
Medicina, Depto. de Bioquímica.
63
UNQ Editorial SERIE DIGITAL Ciencia y Tecnología
Taiariol Darío, R. (1995), “Propagación vegetativa de Stevia rebaudiana bertoni”, tesis de
postgrado, Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires.
Sitios web consultados
<[email protected]>.
<[email protected]>.
<www.steviadulri.com>.
<www.naturessunshine.com>.
64
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Hidroponía y promoción del crecimiento de plántulas
de tomate inoculadas con bacterias PGPR
María Emila dos Santos
Tutor: Luciano Gabbarini
El objetivo de este trabajo es utilizar diferentes bacterias promotoras del crecimiento en
plantas de tomate y estudiar su crecimiento en un sistema hidropónico. Otro objetivo es
disminuir la cantidad de nutrientes en la solución de riego para ver si las bacterias Plant
growth promoting rhizobacteria (PGPR) pueden suplir esa diferencia y así bajar el costo
de la producción de plantines.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La agricultura es una actividad indispensable para la vida y es la base de la economía
argentina. Es por eso que la fertilidad de los suelos es un factor imprescindible para obtener una productividad óptima.
En las últimas décadas el aumento de la producción agrícola se ha conseguido a
cambio de la reducción del contenido de materia orgánica en las tierras de cultivo intensivo y el deterioro de la estructura del suelo, lo cual lo ha vuelto más propenso a la compactación y a la erosión, además de los procesos de desertificación, salinización, alcalinización y contaminación con plaguicidas y fertilizantes. Se puede decir que la productividad
actual sólo se mantiene por la aplicación de abonos químicos en cantidades cada vez
mayores.
Los cultivos utilizados en la actualidad han evolucionado durante millones de años
tomando los nutrientes del suelo puestos a su disposición mediante la actividad de los
microorganismos edáficos. Una solución que propone la biotecnología a los problemas
actuales de la agricultura, teniendo en cuenta las capacidades de los microorganismos y
su importancia, es potenciar y favorecer las PGPR en el suelo.
65
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¿QUÉ SON LAS PGPR?
Las PGPR (Plant growth promotion rhizobacteria), o rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas, son aquellas bacterias que aparecen libres en el suelo, capaces de
adaptarse, colonizar y persistir en la rizosfera de la planta favoreciendo el crecimiento o
desarrollo de ésta con su actividad. Las rizobacterias pueden ser beneficiosas, neutras o
negativas para la planta. Por eso resulta importante reseñar que el grupo de PGPR sólo
lo conforman aquellas útiles para el crecimiento de la planta.
El término PGPR fue introducido en el año 1978 por Kloepper y Schroth. Desde
entonces, se han sucedido los estudios que indicaban sus efectos positivos en plantas de
gran importancia para el hombre, como: algodón, cebada, judía, patata, remolacha, trigo,
lenteja, arroz, etcétera.
Pese a no disponer de un conocimiento exacto de los mecanismos de colonización
de la zona radicular, se aceptan dos etapas: una en la que por mecanismos inespecíficos,
como fuerzas electrostáticas, y específicos, en los que participan glucoproteínas de la
superficie de la raíz y exopolisacáridos bacterianos, las rizobacterias se adhieren a las raíces; y la segunda, en la que las bacterias se multiplican y crean micro colonias en zonas
ricas en nutrientes.
Los microorganismos rizosféricos son capaces de mejorar la estructura del suelo y
proteger al vegetal frente a tensiones de diverso origen. Además, las PGPR aportan formas asimilables de los nutrientes minerales (pudiéndose llamar por tanto biofertilizantes),
producen fitohormonas y suprimen patógenos de las raíces.
Durante el siglo XX, los investigadores han avanzado en el estudio de las influencias y factores que afectan al suelo, y entre otras cosas, se ha entrado en el estudio de
cómo alterar las poblaciones microbianas de los suelos agrícolas para favorecer la salud
y el crecimiento de las plantas. Se ha utilizado el término bacterización para denominar la
inoculación de cultivos de bacterias, entre ellas de rizobacterias, en semillas y propágulos
vegetales. Esas bacterias tienen que ser capaces de sobrevivir en el medio natural y competir con los microorganismos residentes, así como llevar a cabo su función en condiciones ecológicas naturales. En muchos casos, se ha demostrado que las rizobacterias introducidas en la rizosfera son eficientes competidoras que pueden desplazar a los microorganismos nativos colonizadores de la raíz. Por otra parte, el hecho de que las rizobacterias inoculadas sean grupos taxonómicos idénticos a los nativos, hace difícil diferenciarlos
una vez en el suelo, y actualmente se recurre a marcadores de resistencia a antibióticos
y se utilizan cepas de Pseudomonas fluorescentes.
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MECANISMOS DE ACCIÓN DE LAS PGPR
Las bacterias promotoras del crecimiento bacteriano pueden actuar sobre la planta de dos
maneras diferentes, directa o indirectamente.
Mecanismos directos. Las bacterias le proporcionan a la planta compuestos sintetizados
por ella misma, y le produce así un beneficio a la planta. Estos compuestos pueden ser
nitrógeno, hormonas del crecimiento y ciertos nutrientes como hierro o fósforo, provenientes del entorno rizosférico.
Mecanismos indirectos. Estas bacterias protejen a las plantas de microorganismos fitopatógenos como pueden ser otras clases de bacterias u hongos. Estos agentes fitopatógenos causan numerosas enfermedades en los campos de cultivo provocando grandes pérdidas económicas. Estas epidemias son muy difíciles de combatir. Hasta ahora se combatían a base de plaguicidas químicos –como órgano fosforados y carbamatos, entre otros–
con el consiguiente problema de acumulación en el medio natural, además de su poca
especificidad. Por tanto, estos métodos implican una alternativa con un gran potencial porque suponen un importante método de control biológico y su utilización como herramienta biotecnológica parece una esperanzadora realidad que reduzca los impactos adversos
de agroquímicos, y permita una gestión más razonable y sostenible de los recursos agrícolas y forestales.
Mecanismos directos
Mecanismos indirectos
Solubilizacion del fósforo
Producción de antibióticos
Fijación de nitrógeno
Agotamiento de hierro en la rizosfera
Producción de fitohormonas
Sistema de resistencia inducida
Disminución de la concentración de etileno
Síntesis de metabolismos antifúngicos
Secuestro de hierro por sideroforos
Producción de enzimas que lisan la pared
celular de los hongos
Competición por sitios en la raíz
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BACTERIAS
Son una colección de diversos microorganismos procariotas que poseen diferentes
morfologías y fisiologías. Las bacterias pueden ser, según su forma: esféricas (cocos), bacilares (bacilos) o retorcidas en hélice (vibriones y espirilos). Algunas poseen flagelos o cilios
que les permite moverse en un medio líquido. Unas son fotosintéticas, como las cianobacterias, que obtienen energía de la luz solar y carbono del dióxido de carbono de la biomasa.
Otras bacterias obtienen energía del metabolismo de compuestos inorgánicos como
el amonio y el sulfuro.
También algunas pueden degradar compuestos orgánicos y una gran variedad de
azúcares. Algunas son, nutricional y fisiológicamente, demandadas y pueden crecer sólo
en ambientes muy específicos como en los tejidos del cuerpo humano, donde a veces
causan enfermedades.
Anatomía de una bacteria sencilla.
RIZOBACTERIAS PROMOTORAS DEL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS
Las bacterias que se han elegido para realizar este proyecto de investigación son:
Azospirillum brasilence, Azospirillum BNM0160 y Pseudomona putida.
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Azospirillum
En un principio se pensó que el beneficio que aportaba a ciertas gramíneas inoculadas
con él se debía únicamente a su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico; pero ya que sólo
el 5% del nitrógeno fijado se incorpora a la planta, ciertos experimentos sugieren que el
mayor desarrollo de los vegetales colonizados por Azospirillum es el resultado de una
mayor captación de nutrientes minerales presentes en el suelo, como consecuencia de un
incremento del sistema radical de las plantas infectadas. El mecanismo que produce este
efecto es la liberación de ciertas fitohormonas por parte de Azospirillum.
Pseudomonas
Las pseudomonas actúan en las plantas como un biocontrol, ya que secuestran el hierro
y producen sideroforos de dos tipos generales: pyochelins y pyoverdins.
TOMATE
El tomate es una planta perteneciente a la familia de las solanáceas y su nombre botánico es Solanum lycopersicum.
Su origen es americano y se cultiva como anual, aunque tiene una vida de varios años.
Toda la planta posee pelos de naturaleza granular, que le dan su olor tan característico.
CULTIVO HIDROPÓNICO
El sistema de cultivo hidropónico consiste en la sustitución del suelo por un sustrato o
medio natural o artificial, sólido o líquido, que pueda proporcionar a la planta lo que de
forma natural encuentra en el suelo, es decir anclaje, agua, aire y nutrientes.
El cultivo hidropónico, por lo tanto, no sólo se centra en los cultivos sobre el medio
liquido, sino en todos aquellos que se cultivan en medios inertes como la perlita, tierra volcánica o arcilla expandida, y que se alimentan a través de soluciones nutritivas. Presenta
la ventaja ante el suelo que el sustrato utilizado puede ser elegido de acuerdo con las
características apropiadas para el cultivo.
La técnica de este cultivo se basa íntegramente en el control de la composición de
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la solución nutritiva. Ésta es la base de la alimentación de la planta, y debe cubrir en cada
momento sus necesidades. Por eso sólo se añadirán al agua los nutrientes minerales
necesarios para su óptimo desarrollo. La solución nutritiva tiene que tener además el pH
adecuado y debe permitir la buena aireación de las raíces.
Dentro de sistema de cultivo hidropónico distinguiremos dos técnicas diferentes:
cultivo sin suelo, ni sustrato inerte, y cultivo hidropónico en sustrato inerte como perlita,
lana de roca, arena, etcétera.
Ventajas e inconvenientes del sistema hidropónico
La ventaja principal de este sistema, además del ahorro del agua, es el control preciso de la
nutrición vegetal, lo que lleva, a su vez, a un mejor aprovechamiento de los fertilizantes.
Otras ventajas son: menos problemas de fitopatías, debido a que el cultivo se desarrolla en un ambiente fitosanitario extraordinariamente bueno; se eliminan los problemas
del cansancio del suelo y disminuye la posibilidad de que la planta sufra como consecuencia de la limitación de agua; reduce las labores de cultivo; se consiguen producciones muy
elevadas y de alta calidad.
Los desventajas a destacar de este sistema son: en general, elevado costo de
implantación y de mantenimiento; mayor complejidad de uso y conocimientos técnicos;
mayor ataque de enfermedades criptogámicas; la crisis del transplante son más fuertes en
los cultivos hidropónicos que en el terreno, debido al lavado de las raíces realizado para
limpiarlas de toda partícula de tierra.
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
El proyecto realizado se basó en la producción de plantines de tomate en un sistema
hidropónico, con la utilización de bacterias promotoras del crecimiento.
Hemos tomado la planta de tomate para nuestra experimentación ya que es uno de
los vegetales más producidos por su gran demanda en el mercado. Además, el costo de
producción del fruto es muy elevado por sus necesidades y cuidados intensivos. Ante esta
situación, diseñamos un experimento con un sistema de cultivo hidropónico con la utilización de bacterias PGPR, reduciendo así la concentración de solución nutritiva y en consecuencia, los gastos de la producción de plantines.
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Materiales y métodos
Preparación del cultivo de tomate
Para realizar este proyecto se ha trabajado en el invernáculo y en el laboratorio.
Lo primero que se hizo fue preparar el cultivo de tomate, de la manera siguiente:
esterilización superficial de las semillas con una solución de hipoclorito de sodio al 30% y
tritón x-100 (detergente) al 0.01% por tres minutos. Luego se las colocó en cajas de Petri
con perlita humedecida en agua. Terminada la distribución de las mismas en el nuevo
medio se pusieron a germinar en el invernadero.
Cuando ya teníamos las pequeñas plántulas, se transplantaron en ocho bandejas
plásticas con cavidades que estaban llenas con perlita (sustrato artificial inerte de color
blanco).
Este sistema hidropónico se comenzó entonces a regar con una solución nutritiva
denominada Hoagland (cada 4 litros de agua: 0,4 ml de KH2PO4 1 M, 5 ml de MgSO4 0,2 M,
10 ml de K2SO4 0,5 M, 10 ml de CaSO4 0,25 M y 1 ml de Fe EDTA 145) en distintas proporciones: cuatro bandejas con solución al 100% y cuatro bandejas con solución al 10%.
Esta solución y todos los materiales utilizados fueron previamente autoclavados,
esto se realiza en la autoclave a una atmósfera y por 15 minutos aproximadamente.
Cultivo de bacterias e inoculación
Ya finalizado el sistema hidropónico se preparó el cultivo de bacterias con el caldo nutritivo (Merck). Se las colocó en cajas de Petri en una estufa a 28 °C por 48 horas, luego se
hizo un repique, se las pasó a un medio acuoso y se pipetió 8 ml de la solución bacteriana a cada planta.
Para poder comparar los resultados se dejaron como control dos bandejas con plantas de tomate (una con Hoagland al 100% y otra al 10%) sin inocular:
1
Solución nutritiva (control)
Hoagland 10%
2
Solución nutritiva (control)
Hoagland 100%
3
Solución nutritiva Azospirillum BNM0160
Hoagland 10%
4
Solución nutritiva Azospirillum BNM0160
Hoagland 100%
5
Solución nutritiva Azospirillum brasilense
Hoagland 10%
6
Solución nutritiva Azospirillum brasilense
Hoagland 100%
71
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7
Solución nutritiva Pseudomona putida
Hoagland 100%
8
Solución nutritiva Pseudomona putida
Hoagland 10%
Recopilación de datos
Después de haberles colocado las bacterias a las plantas de tomate, se las dejó actuar
por unas semanas y luego comenzó la recopilación de datos, que consistió en la obtención de datos numéricos de altura y cantidad de hojas verdaderas (de cada una de las
plantas) que fueron volcados en planillas semanales.
Al finalizar el experimento se cortaron las plantas: por un lado, la raíz y, por el otro,
el tallo. Luego fueron envueltas en sobres rotulados y se las puso por 48 horas en estufa
a 60 °C para luego medir el peso seco.
Resultados
Con los datos que se obtuvieron en el transcurso del crecimiento de las plantas de tomate se ha realizado las líneas de tendencia que muestran la velocidad de crecimiento en
altura y en cantidad de hojas por semana, gráficos con el peso seco total, el de raíz y del
tallo y también se han tomado fotografías.
Velocidad de crecimiento
Solución Hoagland 10%
Altura por semana (cm)
Cantidad de hojas verdaderas por semana
Solución nutritiva
0,6657
0,3756
Az BNM0160
1,3438
0,575
Azospirillum brasilense
1,2583
0,5333
Pseudomona putida
1,1844
0,575
Solución Hoagland 100%
Altura por semana (cm)
Cantidad de hojas verdaderas por semana
Solución nutritiva
1,6773
0,6818
Az BNM0160
1,3179
0,555
Azospirillum brasilense
1,0906
0,6
Pseudomona putida
1,1063
0,4125
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Peso seco
73
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Como se ha podido observar en los cuadros y gráficos, cuando se utilizaron bacterias en
plantas de tomate regadas con solución Hoagland al 10%, los resultados obtenidos fueron muy elevados en comparación con las no inoculadas. En cambio, con las de la solución Hoagland al 100% no hubo diferencia, es más, en algunos casos las que no estaban
inoculadas obtuvieron mejores resultados.
CONCLUSIÓN
Podemos concluir entonces que las PGPR se ponen en evidencia cuando existe una disminución de nutrientes, ya que cuando el cultivo hidropónico posee 100% de solución
Hoagland no hay diferencia, esto se debe a que la planta tiene los nutrientes a su disposición. Por lo tanto, el uso del cultivo hidropónico de plantas de tomate con bacterias promotoras del crecimiento disminuye la cantidad de solución nutritiva y disminuye los costos
de la producción de plantines de plantas de tomate.
BIBLIOGRAFÍA
Lorente Herrera, Juan (1998), Biblioteca de la Agricultura. Tomo 3. Horticultura y cultivo en invernadero, Editorial Idea Books.
Glick, Patten, Holguin y Penrose (1999), Biochemical and Genetic Mechanisms Used by
Plant Groxth Promoting Bacteria, Imperial College Press.
Atlas, Ronald (1997), Principles of Microbiology, Brown Publishers.
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Obtención de colorantes y su aplicación en el arte
Joaquín Gabriel Wall
Tutora: María Alejandra Zinni
PROYECTO
EL proyecto de trabajo se realizó en dos partes: la primera, principalmente experimental,
se llevó a cabo en los laboratorios de la Universidad Nacional de Quilmes. En esta etapa,
luego de que el becario adquiriera conocimientos básicos sobre seguridad en el laboratorio y sobre las técnicas de laboratorio a utilizar, se buscó obtener diferentes colorantes,
con el objetivo de obtener una amplia gama de colores, y experimentar las diferentes técnicas planteadas por el tutor.
La segunda etapa, de aplicación, sirvió para conectar la experiencia del becario en
la Universidad Nacional de Quilmes con sus actividades en el taller de escultura del
Bachillerato de Bellas Artes, a cargo del profesor A. de Santo, de la ciudad de La Plata. El
objetivo fue aplicar los resultados de la experimentación en un “trabajo artístico”. El profesor a cargo del taller supervisó este trabajo, pese a que la investigación no formaba parte
de las actividades obligatorias de dicha materia.
INTRODUCCIÓN AL COLOR
El color de una sustancia depende de la capacidad de la misma de absorber o reflejar las
radiaciones lumínicas correspondientes al espectro visible. Se llama espectro visible a la zona
del espectro electromagnético a la que es sensible el ojo humano. Las longitudes de onda
de las radiaciones correspondientes a este espectro van desde los 4.000 a los 7.500 Å.
Un compuesto que absorba luz en todas las longitudes de onda excepto la del azul
(4.900 – 5.100 Å) reflejará la luz azul y podrá ser percibido de ese color. Al contrario, si
absorbiese sólo la luz en la longitud de onda del azul y reflejase todo el resto, aparecerá
del color complementario a la luz absorbida, percibiéndose ahora de color naranja. En el
caso de que una sustancia absorba más de un color, el efecto visual resultante será la
combinación de los colores complementarios de los absorbidos. Aquellas que absorban
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todas las radiaciones del espectro visible serán negras, las que no absorban ninguna
serán incoloras y serán blancas las que reflejen todas.
La siguiente tabla muestra la longitud de onda correspondiente a cada color y lista
los colores complementarios correspondientes. Las longitudes de onda menores a 4.000 Å
pertenecen a la región espectral del ultra-violeta, mientras que las que superan los 7.500 Å
corresponden a la región del infrarrojo.
Longitud de onda
Color absorbido
Color complementario
4.000 – 4.200
Violeta
Amarillo-verdoso
4.200 – 4.450
Índigo
Amarillo
4.450 – 4.900
Azul
Naranja
4.900 – 5.100
Azul-verdoso
Rojo
5.100 – 5.300
Verde
Púrpura
5.300 – 5.450
Amarillo-verdoso
Violeta
5.450 – 5.800
Amarillo
Índigo
5.800 – 6.300
Naranja
Azul
6.300 – 7.200
Rojo
Azul-verdoso
7.200 – 7.500
Púrpura
Verde
(Unidades Ångstrom)
ETAPA EXPERIMENTAL. OBTENCIÓN DE COLORANTES
1. Colorante verde. Pigmentos de remolacha
Para el primer colorante (verde) utilizamos el método de extracción por solvente orgánico,
con el objetivo de obtener los pigmentos de las hojas de remolacha.
76
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Procedimiento
Se toman 10 g de hojas de remolacha, la cual debe ser cortada en pequeños trozos y se
tritura en un mortero con agregado de arena. Se procede luego a eliminar el agua contenida en la hoja, para lo cual se añaden 20 ml de metanol y se macera durante 5 minutos
imprimiendo un movimiento de rotación al pilón.
La solución verdosa formada se escurre lo mejor posible del material vegetal presionándolo dentro de un lienzo. Esta solución se desecha, y el material vegetal queda
prácticamente seco. Este procedimiento se repite una vez más. Se macera luego otros 5
minutos, ahora con una mezcla de 12 ml de éter de petróleo y 8 ml de metanol; se vuelca la solución resultante en un vaso de precipitados de 150 ml presionando fuertemente
para extraer todo el solvente que sea posible. Se repite la extracción con 10 ml de éter de
petróleo y 4 ml de metanol. La solución se une a la anterior.
Se filtra el extracto obtenido a través de un trozo de algodón, recogiéndose el filtrado directamente en una ampolla de 250 ml. La fase inferior (metanol), que contiene parte
de los colorantes y agua se desecha. La fase superior (éter de petróleo) es límpida, de
color verde-azulado y contiene los pigmentos. Dichos pigmentos extraídos se concentran
luego mediante evaporación en campana, con el objetivo de obtener un colorante más
intenso, y obtener mejores resultados en su utilización posterior.
2. Colorante verde. Pigmentos de espinaca
Para la obtención de este segundo colorante, se utilizó nuevamente el método de extracción por solventes orgánicos, con la única diferencia que se utilizan hojas de espinaca,
para luego comparar la tonalidad de éste colorante con la del extraído de la remolacha.
Resultados
Figura 1
Figura 2
77
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En la Figura 1 se observa el proceso de eliminación de agua, con la utilización de metanol y de un paño. El agua desechada se encuentra en el vaso de precipitados.
En la Figura 2, la solución final, luego de ser filtrada con algodón, se coloca en una
ampolla. La fase inferior contiene el metanol y restos de agua, y es desechada (vaso de
precipitados). La fase superior (éter de petróleo) de color verde intenso, contiene los colorantes extraídos y se conserva en un erlenmeyer, para luego ser concentrada.
3. Colorante violeta. Pigmentos de repollo
Para la obtención de un tercer colorante (violeta) se utiliza un método de extracción directa con etanol.
Procedimiento
Las hojas de repollo se cortan en pequeños trozos, que luego son sumergidos en un vaso
de precipitados con etanol. Esto es dejado en reposo por aproximadamente una hora,
hasta que se observa que las hojas de repollo (antes violetas) han quedado completamente blancas, encontrándose sus pigmentos ahora disueltos en el etanol, que ha tomado
dicha tonalidad violácea. Los pigmentos extraídos se concentran al evaporar gran parte
del etanol.
4. Colorante azul. Colorante bordó
Con el objetivo de obtener otros colores partiendo de un colorante sintético, se cambia el
pH de la solución del colorante, agregando un ácido.
Procedimiento
Figura 3
Figura 4
78
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Se utiliza colorante “Coomasie Blue” (polvo), que se disuelve en etanol, dando origen a
una solución azul. Debido a la gran intensidad de dicho colorante, una parte de la solución
inicial se pasa a otro vaso de precipitados al cual se le agrega más etanol, con el objetivo
de diluir aún más el colorante. Se procede entonces a agregar gotas de HCl a dicha solución. Se observa, a medida que se agrega ácido, un cambio de color que pasa primero
por verde, obteniéndose luego un bordó oscuro.
Resultados
Se observa en la Figura 3 el vaso de precipitado con el pigmento puro disuelto en etanol
(vaso de la derecha). Parte de esta solución es volcada en otros vasos de precipitados a
los que se les agrega diferentes concentraciones de HCI. La Figura 4 permite comparar el
color original del pigmento (azul), y los otros colores obtenidos por agregado de ácido a la
solución. El cambio de color observado podría explicarse por un cambio en la resonancia
electrónica de la molécula debido a la unión de los H+ en exceso agregados con el ácido.
5. Colorante rojo. Pigmentos de rosa
Con el objetivo de obtener colorante rosa, se extraerán los pigmentos de los pétalos de
rosa, que tomarán dicha tonalidad en medio ácido.
Procedimiento
Se realiza una extracción directa con etanol, similar a la del repollo, con los pétalos de dos
rosas. Se obtiene una solución levemente rosada, casi incolora. 10 ml de dicha solución
se pasan a un vaso de precipitados al cual se le agrega 10 gotas aproximadamente de
HCI 1 N obteniéndose un colorante rojo intenso.
ETAPA DE APLICACIÓN. RESINAS COLOREADAS. ACRÍLICO
Para la realización de esta producción se utilizan los colorantes obtenidos durante la experiencia anteriormente detallada, con el objetivo de teñir resina polimérica.
Procedimiento
Se utiliza resina polimérica que luego de ser teñida se le agrega un “catalizador” que permite su solidificación. La resina aún líquida se vuelca sobre pequeños tubos acrílicos
79
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transparentes. Una vez solidificada, se disponen los tubos sobre una plancha de acrílico
formando una imagen basada en un pequeño encuadre de una fotografía pixelada. El trabajo consta de tres imágenes, utilizándose un colorante diferente para cada una de ellas.
La imagen siguiente muestra la fotografía pixelada de donde se obtendrán los
encuadres para la realización del trabajo.
Las imágenes muestran los tres encuadres seleccionados de la fotografía original, con los
colores asignados. La decisión de trabajar en bicromías se debe a la intención de resaltar
la importancia del color en cada composición.
80
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Las fotografías del trabajo permiten ver el resultado final del proceso. La abstracción de la
imagen es aún mayor debido que los píxeles originales han pasado de ser cuadrados a
redondos.
Los paneles de acrílico de 35cm x 35 cm fueron expuestos en la exposición final de 4º año
del taller de escultura del Bachillerato de Bellas Artes.
81
UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES
EDITORIAL
Serie Digital
1. Promoviendo la transferencia de conocimientos a la sociedad. Premio Río
Universitario/UNQ-2003, coordinado por Alberto Díaz
–Agua limpia para todos, de María Pilar Ballio (profesora a cargo: Graciela Pose)
–Inclusión estratégica de las NTIC aplicadas a la educación media, de Bruno Nizzoli,
(profesora a cargo: Laura Manolakis)
–Proyecto “InSyTU”, de Paula Abregu, Soledad Pitáis y Luciana Malavolta (profesora a
cargo: María Esther Fernández).
2. La hora del Juicio. Mansilla, Quiroga, Arlt, Di Benedetto ante la prensa de su época,
coordinado por Margarita Pierini
–La muerte de Lucio V. Mansilla en la prensa argentina, de Luciano Manolio
–La muerte de Horacio Quiroga en la prensa argentina, de Patricia Felipe y Banesa
Estigarribia
–La muerte de Roberto Arlt en la prensa argentina, de Ángel Del Ré
–La muerte de Antonio Di Benedetto en la prensa argentina, de Carina Alejandra Morbelli
3. Programa de Becas para Jóvenes Destacados del Polimodal. Universidad Nacional de
Quilmes/ Fundación Antorchas, coordinadora Florencia Mabel Rembado
–Organismos genéticamente modificados, de Noelia Fuente (tutora: Sandra Goñi)
–Bases moleculares del cáncer: nuevas estrategias antitumorales, de Georgina Emmanuelli
(tutora: Giselle Ripoll)
–Stevia rebaudiana bertoni, Kaá-heé, de Marcos Gabriel Daciw (tutor: Jorge Wagner)
–Hidroponia y promoción del crecimiento de las plántulas de tomate inoculadas con
bacterias PGPT, de María Emilia dos Santos (tutor: Luciano Gabbarini)
–Obtención de colorantes y su aplicación en el arte, de Joaquín Gabriel Wall (tutora: María
Alejandra Zinni)