XX - Departamento de Ciencias Químico Biológicas
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XX - Departamento de Ciencias Químico Biológicas
XX MUESTRA ESTUDIANTIL Trabajos Académicos de Estudiantes y Tesistasde la Licenciatura de Químico Biólogo 28 y 29 de Noviembre de 2002 MEMORIAS Directorio M.C. Pedro Ortega Romero Rector Dr. Enrique Fernando Velázquez Contreras Secretario General Académico M.C. Arturo Ojeda de la Cruz Secretario General Administrativo Dr. Daniel Carlos Gutiérrez Rohan Vicerrector de la Unidad Centro Hermosillo Dr. Samuel Galaviz Moreno Director de la División de Ciencias Biológicas y de la Salud M.C. José Manuel Aguilar Garcia Jefe del Departamento de Ciencias Químico Biológicas Q.B.P. Alejandro Monserrat García Alegria Secretario Administrativo del Departamento De Ciencias Químico Biológicas M.C. Reyna Isabel Sánchez Maríñez Coordinador de Programa de la Licenciatura de Químico Biólogo M.C. María Guadalupe Cáñez Carrasco Presidente de la Academia de Química y Biología Dra. María del Carmen Candia Plata Presidente de la Academia de Análisis Clínicos M.C. María Virginia Fernández Ramírez Presidente de la Academia de Tecnología de Alimentos MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 2 AGRADECIMIENTO El Departamento de Ciencias Químico Biológicas desea agradecer a las siguientes instancias, por su colaboración para que esta XX Muestra Estudiantil pudiera llevarse a cabo: Rectoría de la Universidad de Sonora Dirección de Planeación División de Ciencias Biológicas y de la Salud Dirección de Comunicación Prensa y Radio Universidad Imprenta Universitaria Justo es reconocer también la valiosa participación de los maestros del Departamento, en la tutoría de trabajos y organización de la Muestra. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 3 INTRODUCCIÓN Las inquietudes científicas y tecnológicas de los estudiantes del Departamento de Ciencias Químico-Biológicas, se expresan vivamente a través de todas aquellas participaciones que realizan a lo largo de sus actividades académicas pero especialmente la muestra estudiantil pone ante los ojos de la comunidad sonorense la calidad de información profesional que reciben y que pone de manifiesto su ingenio y creatividad para aplicar sus conocimientos teóricos y prácticas asesorados por sus maestros. La realización de la XX Muestra Estudiantil hace constancia del desarrollo que presenta el programa de Químico Biólogo que día a día es de mejor calidad académica. Pero concientes de la necesidad de buscar la excelencia la planta docente promueve en sus alumnos una mayor participación de este evento lo que en el presente año repercutió en un incremento del 11% en el número de trabajos presentados y con mejor calidad. Por el apoyo recibido, gracias a todos en nombre del Departamento de Ciencias Químico Biológicas. Jefatura del Departamento MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 4 CONTENIDO ACA DEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ....................................................................................................... 8 ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES DE ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO TIPO BOTANA A BASE DE ZANAHORIA (Daucus carota L.) DESHIDRATADA .................................................... 9 DIP A BASE DE NOPAL.......................................................................................................................................................... 13 MODIFICACIÓN DE ALMIDÓN DE MAÍZ Y GARBANZO CON TRIPOLIFOSFATO DE SODIO PARA SU USO COMO AGENTES ESPESANTES EN ALIMENTOS ............................................................ 16 MEJORAMIENTO DE LA ROLLABILIDAD DE LA TORTILLA ELABORADA CON HARINA DE MAIZ MEDIANTE LA ADICIÓN DE PROTEÍNA DE SOYA ....................................................... 20 VINIFICACIÓN EN TINTO CON LA VARIEDAD DE UVA RUBY CABERNET CULTIVADA BAJO LAS CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS DE LA COSTA DE HERMOSILLO ........... 24 ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES DE ELABORACIÓN DE MERMELADA DE MANZANA (Malus pumila) BAJA EN CALORÍAS PARA DIABÉTICOS .......................................................................................... 27 LA NUEVA CULTURA DE LA SEGURIDAD EN LA QUÍMICA ................................................................................ 31 ELABORACIÓN DE PASTA TIPO TALLARÍN CON INCORPORACIÓN DE Psyllium Plantago PARA AUMENTAR EL CONTENIDO DE FIBRA ........................................................................................................................ 34 ELABORACIÓN DE HELADO SABOR MEMBRILLO (Cydonia ablonga) ............................................................... 39 ALTERNATIVAS PARA LA INDUSTRIALIZACION DEL CHILE JALAPEÑO (Capsicum annuum) PRODUCIDO EN EL ESTADO DE SONORA .................................................................................................................... 43 SALCHICHA DE GLUTEN CON JALAPEÑO ................................................................................................................... 49 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 5 CONTENIDO ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA ...................................................................................................................... 52 USO TERAPÉUTICO DE LAS CÉLULAS MADRE ......................................................................................................... 53 COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CAFÉ Y LOS EFECTOS DE LA CAFEÍNA EN LA SALUD .............................. 56 POR UN PEQUEÑO DESCUIDO: Penicillium notatum ................................................................................................... 60 LOS ALIMENTOS: MEDICINA MILAGROSA ................................................................................................................. 62 REUTILIZACIÓN DE AGUA ................................................................................................................................................. 69 TORTILLA DE MAÍZ COMPLEMENTADA CON AISLADO DE SOYA .................................................................... 72 INTOLERANCIA AMBIENTAL IDIOPÁTICA .................................................................................................................. 77 ¿EXISTE EL CONTACTO A DISTANCIA? TELETRANSPORTACIÓN ...................................................................... 81 EL RELOJ QUÍMICO DEL YODO ........................................................................................................................................ 85 LUCES DE BENGALA ............................................................................................................................................................ 89 MICROESCALA, UNA ALTERNATIVA EN EL LABORATORIO DE QUIMICA ..................................................... 92 MÓDULO DE INFORMACIÓN PARA LA LICENCIATURA DE QUIMICO-BIÓLOGO DEL DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICO-BIOLÓGICAS.............................................................................. 97 ATOMIZADORES PARA EL ALIENTO A BASE DE ACEITES ESENCIALES ....................................................... 104 DIÁLISIS: UN PROCESO DE PURIFICACIÓN .............................................................................................................. 107 LA VITAMINA E COMO PREVENTIVO DE ENFERMEDADES .............................................................................. 111 MEDIDOR ÓPTICO DE CONCENTRACIÓN DE SALES ............................................................................................ 115 CAPAS Y PLIEGUES DE LA TIERRA ............................................................................................................................... 118 POTABILIZACIÓN DEL AGUA .......................................................................................................................................... 122 CARCINÓGENOS EN EL HUMO DE CIGARRO Y SU RELEVANCIA EN EL CÁNCER DE SENO ............... 127 LA MAGIA DE LA QUÍMICA .............................................................................................................................................. 132 PÍLDORA CONTRA EL ENVEJECIMIENTO .................................................................................................................. 135 LA SORPRENDENTE SEROTONINA ............................................................................................................................... 137 RECEPTOR DEL FACTOR DE CRECIMIENTO EPIDÉRMICO................................................................................. 144 LUMINOSIDAD, MI QUERIDO WATSON, LUMINOSIDAD ..................................................................................... 148 ¿PORQUÉ EL CROMOSOMA “Y” ES TAN RARO? ................................................................................................... 151 CAPILARIDAD........................................................................................................................................................................ 154 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 6 CONTENIDO ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS ............................................................................................................................ 158 LOS ANTIOXIDANTES EN LA ENFERMEDAD DE ALZHAIMER.......................................................................... 159 APLICACIÓN DE LA TOXINA BOTULÍNICA TIPO A ENTRATAMIENTOS DE REJUVENECIMIENTO .... 163 MÉTODOS INMUNOQUÍMICOS PARA LA DETECCIÓN DE DROGAS DE ABUSO ......................................... 166 UTILIZACIÓN DE LECTINAS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS CELULARES RELACIONADOS CON LOS PROCESOS TUMORALES ............................................................................................ 171 PURIFICACIÓN DE LA IGA1 SÉRICA USANDO UN ESQUEMA CROMATOGRÁFICO DE TRES PASOS ........................................................................................................................................................................... 175 MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA PATOGÉNESIS DE LAS COMPLICACIONES VASCULARES DE LA DIABETES MELLITUS TIPO 2 ....................................................... 180 IDENTIFICACIÓN DE LECTINAS EN EL EXTRACTO PROTEICO SALINO DE Hymenoclea monogyra (UNA PLANTA NATIVA DE SONORA)................................................................................. 184 VARIACION ANTIGENICA DE PROTEINAS DE SUPERFICIE DE (VPS’s) DE Giardia lamblia ..................... 188 IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ANTÍGENOS DE G. LAMBLIA GSH7 QUE ESTIMULAN UNA RESPUESTA DE LINFOCITOS T Y B EN EL RATÓN C3H/HEJ ........................................... 193 CROMATOGRAFIA DE HIDROFOBICIDAD APLICADA EN EL AISLAMIENTO DE INMUNOGLOBULINAS SÉRICAS.................................................................................................................................... 198 ABUSO Y MAL USO DE LOS ANTIBIÓTICOS ............................................................................................................. 202 APLICACIÓN DE LA LECTINA JACALINA EN LA PURIFICACIÓN DE LA INMUNOGLOBULINA A1 SÉRICA HUMANA ................................................................................................................................................................. 205 ¡LO NATURAL NO SIEMPRE ES LO SEGURO!............................................................................................................ 208 FACTORES DE RIESGO PARA LA ATEROSCLEROSIS .............................................................................................. 212 PRUEBAS DE LABORATORIO UTILES EN LA REPRODUCCIÓN ASISTIDA .................................................... 216 FERTILIZACIÓN IN VITRO ( FIV) .................................................................................................................................... 219 IMPORTANCIA DEL LABORATORIO CLINICO EN EL DIAGNOSTICO DE b-TALASEMIA .......................... 221 AVANCES DE LA MEDICINA AMENAZADOS POR Enterococcus sp ...................................................................... 224 VIRUS DEL NILO: CARACTERÍSTICAS GENERALES, ASPECT OS EPIDEMIOLÓGICOS Y MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y CONTROL............................................................................................................... 228 BACTERIAS RESISTENTES ORIGINADAS EN ANIMALES DE ENGORDA DEBIDO AL CONSUMO DE ANTIBIÓTICOS ........................................................................................................................................ 233 EFECT O DEL ESTER FENETÍLICO DEL ÁCIDO CAFEICO (CAPE) EN EL PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENO .................................................................................................................................... 236 ASESORES ACADÉMICOS ................................................................................................................................................. 240 RESPONSBLES DE LA EDICIÓN ...................................................................................................................................... 241 NOTA ACLARATORIA .......................................................................................................................................................... 242 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 7 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 8 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES DE ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO TIPO BOTANA A BASE DE ZANAHORIA (Daucus carota L.) DESHIDRATADA Humo Valdez, B., Duarte Valenzuela, Z.N.; Montaño Figueroa, C.A., Valenzuela Alcántar, A.L. Fernández Ramirez M.V., Ramírez Olivas R., Tapia López. M. I. RESUMEN Sonora es un productor importante de zanahoria ( Daucus carota L. ), sin embargo es un alimento poco consumido por los niños, a pesar de ser una rica fuente de fibra dietaria. Por lo anterior se elaboró una botana de zanahoria deshidratada, adicionada con chile jalapeño en polvo, ácido cítrico, sal y azúcar, para hacer atractivo el consumo de este vegetal, y para darle valor agregado. La materia prima se obtuvo en el comercio local seleccionándola a un tamaño aproximado de 15 cm de largo y 4 cm de diámetro. Posteriormente se procedió al lavado, pelado y corte en rebanadas de 1 mm de grosor, para ser escaldadas en agua a 90 °C por 180 segundos. Se preparó una mezcla de chile jalapeño en polvo, sal, azúcar y ácido cítrico en la siguiente proporción.0.3:1:3:1 para espolvorear las zanahorias. Se deshidrató en el túnel de secado por 4 horas a 75 °C, después se empacó en bolsas de celofán. Se realizó un análisis químico proximal tanto a la materia prima como al producto final, obteniéndose los siguientes resultados: para la materia prima 93.64 % de agua, 0.954 % de proteínas, 0.036 % de grasa, 4.386 % de fibra cruda y 0.984 % de cenizas, y para el producto final 14.837 % de agua, 9.308 % de proteínas, 26.7316 % de fibra cruda y 6.7497 % de cenizas. El producto obtenido se sometió a una evaluación sensorial para determinar su aceptación utilizando MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 33 panelistas no entrenados para calificar los atributos de color, olor, sabor y textura. Obteniéndose un 72 % de aceptación en olor, 81 % en color, 54 % en sabor y 66 % en textura. INTRODUCCIÓN Dentro de la familia de las umbelíferas, la zanahoria es la más conocida y la más importante de las hortalizas de raíz, dada la demanda de que es objeto y a la superficie sembrada que ocupa. Se consume en ensaladas, jugos y guisos. Es una hortaliza rica en caroteno –precursor de la vitamina A- y tiene cantidades considerables de tiamina y riboflavina. 4 Aunque proporcionan un 9 % de hidratos de carbono las zanahorias no son un alimento energético. Tampoco proporcionan materiales de construcción para los tejidos (proteínas) ni principios calorígenos (grasas); estos elementos pueden obtenerse en otros alimentos. Lo que las zanahorias proporcionan en abundancia son vitaminas y sales minerales5 . La conservación de los alimentos por deshidratación es uno de los métodos más antiguos, el éxito de este procedimiento reside en que, además de proporcionar estabilidad microbiológica, debido a la reducción de la actividad del agua, y fisicoquímica, aporta otras 9 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ventajas derivadas de la reducción del peso, en relación con el transporte, manipulación y almacenamiento. Para conseguir esto, la transferencia de calor debe ser tal que se alcance el calor latente de evaporación y que se logre que el agua o el vapor de agua atraviese el alimento y lo abandone.6 Hay varios métodos de secado para los alimentos, solo que para deshidratar zanahoria, el método más eficaz es el secado por túnel, ya que lo hace de forma semicontínua, en instalaciones de gran capacidad de producción. El procedimiento de secado puede provocar reacciones enzimáticas que le dan a la zanahoria características desagradables, esto puede evitarse por medio de un proceso térmico llamado escaldado, el cual se lleva a cabo calentando el alimento rápidamente hasta una temperatura predeterminada, manteniéndolo a esta temperatura, durante un tiempo también predeterminado, y enfriándolo rápidamente luego, o pasándolo al siguiente proceso de elaboración sin pérdida de tiempo, además de destruir las enzimas , el escaldado produce los siguientes efectos adicionales: limpia la materia prima y reduce su carga microbiana; expulsa los gases celulares; ablanda y contrae los alimentos, con lo que facilita el llenado de los envases; mejora la textura; desgraciadamente, puede producir pérdida de vitaminas sensibles al calor y de los nutrientes solubles en agua.2 Para aumentar el consumo de ésta hortaliza, se elaboró una botana a base de zanahoria deshidratada, utilizando secado por túnel para así obtener un producto con mayor vida de anaquel y valor agregado. La composición química de la zanahoria fresca y deshidratada se muestra en la tabla I. zanahorias (Daucus carota L.) que se obtuvieron en el comercio local, buscando que todas tuvieran aproximadamente las mismas proporciones, tales como 15 cm de longitud y 4 cm de diámetro. Se utilizó chile (Capsicum annuum L.) jalapeño deshidratado en polvo, también obtenido en el comercio de la localidad. Sal de mesa, ácido cítrico y azúcar también fueron usados para la elaboración de la botana, obtenidos, al igual que la zanahoria y el chile jalapeño, en el comercio local. Curva de secado Para llevar un mejor control del secado de las zanahorias, se realizó una curva de secado, donde se pesó una pequeña muestra de la materia prima al inicio del proceso de secado, y se estuvo monitoreando por 210 minutos, en intervalos de 30 minutos. Deshidratación Para la elaboración del producto ya mencionado se hicieron pruebas preliminares para establecer las condiciones del escaldado, así como para la presentación de la zanahoria usando varias formas y tamaños tales como rebanadas de 6 cm de largo y 2 mm de grosor, otras de 6 cm de largo y 0.5 mm de grosor, también de 1 mm de grosor cortadas transversalmente. En el caso del escaldado, se realizaron pruebas con Guayacol y H2 O2 para la detección de la actividad enzimática (peroxidasa y catalasa respectivamente). Los mejores resultados fueron: 90 °C por 180 segundos en rebanadas de 14 cm de largo y 1 mm de grosor. Una vez establecidas las condiciones de escaldado y la presentación del producto se preparó la proporción de chile jalapeño en polvo, sal, azúcar y ácido cítrico la cual fue 0.3:1:3:1 respectivamente, ésta proporción fue establecida por el equipo que elaboró éste producto. MATERIALES Y MÉTODOS La elaboración las botanas se llevó a cabo con MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL La deshidratación se realizó en un túnel de secado, donde se colocó la muestra ya preparada por 10 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS espacio de 4 horas a una temperatura de 75 °C. Análisis Proximal Se realizó análisis químico proximal tanto a la materia prima como al producto final, usando los métodos oficiales de la AOAC, tales como: Método 960.52 Micro-Kjeldahl para determinación de proteínas, Método 900.02 para cenizas, Método 926.04 para determinar humedad y 962.09E para fibra cruda1 . variación de los resultados debida a la eliminación de agua en la zanahoria fresca, provocándose con esto la concentración de los otros constituyentes en la zanahoria deshidratada. Evaluación sensorial Se obtuvieron los siguientes porcentajes de aceptación: 72 % en olor, 81 % en color, 54 % en sabor y 66 % en textura. Se realizó un análisis sensorial donde participaron 33 panelistas no entrenados para calificar los atributos de color, olor, sabor y textura utilizando una escala hedónica de 5 puntos. Las medias y desviaciones estándar de los puntos que se obtuvieron en la escala hedónica se muestran en la tabla II. Estos datos dicen cual es la variación que hay en las respuestas de panelista a panelista. Y la media se acerca mucho a la calificación máxima de la escala hedónica, lo cual indica un buen grado de aceptación. RESULTADOS Y DISCUSIÓN CONCLUSIONES Evaluación sensorial Curva de secado Los resultados obtenidos del monitoreo del proceso de secado de la zanahoria, se encuentran establecidos en la gráfica I, conteniendo el tiempo de secado contra % de humedad del producto. Como se observa, hay un momento en el que el % de humedad de la zanahoria se vuelve constante, debido a la pérdida de peso. Análisis químico proximal Los resultados de dichos análisis se encuentran en la tabla I. Como se puede observar hay una gran El producto final tiene una apariencia de color naranja con algunos trozos de chile, es crujiente y su sabor es agradable al paladar, sin llegar a ser demasiado ácido o azucarado. La cultura de alimentación en estos tiempos se ha reducido mucho a la comida chatarra, por lo tanto es probable que las botanas de zanahoria no tengan una gran aceptación al inicio, pero con el auge que tiene en la actualidad la fibra dietaria, se puede impactar en el comercio de productos naturistas y posteriormente a través de otros canales de comercialización como los gubernamentales (desayunos escolares) a la población infantil. Tabla I. Composición química de zanahoria (Daucus carota l.) fresca y la botana elaborada a partir de zanahoria deshidratada Componente Agua Proteína Fibra Cenizas MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Zanahoria Fresca (%) 93.6167 0.9643 4.3967 0.9842 Producto final (%) 14.8372 9.3081 26.7316 6.7497 11 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Tabla II. Análisis sensorial de la botana de zanahoria (Daucus carota L.) y estadísticas descriptivas, evaluando color, olor, sabor y textura *. Parámetro Color Olor Sabor Textura Media 4.480 4.625 4.667 4.270 Desviación Estándar 1.930 1.550 1.090 1.330 * Se utilizó un panel no entrenado de 33 personas. 100 90 Humedad (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 Tiempo (min.) % humedad Gráfica I. Curva de secado de zanahoria (Daucus carota L.) BIBLIOGRAFÍA 1 AOAC. 1999. Official Methods of Analysis of AOAC International. 16th Edition. The Scientific Association Dedicated to analytical Excellence. 2 J.G Brennan, J.R. Butters, N.D. Cowell, A.E.V. Lilley. 1998. Las Operaciones de la Ingeniería de los Alimentos. Editorial Acriba S.A., Zaragoza España. 4 Valadez López Artemio. 1996. Producción de Hortalizas. Editorial LIMUSA S.A. de C.V. Grupo Noriega Editores. México. 5 HTTP://WWW.VIVIRNATURAL.COM/ALIM/ ZANAHORI.HTM 6 http://WWW.IDEAL.ES/CANALAGRO/DATOS/CONSERVAS/ METODOS.HTM#1%20DESHIDRATACIÓN 3 S.W. Souci, W. Fachmann, H. Kraut. 1989/90. Food Compositions and Nutrition Tables. Editorial Deutsche Forschunganstalt für Lebensmittelchemie, Garching b. München. Germany. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 12 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS DIP A BASE DE NOPAL Arce Ibarra , M. G., Chacón Flores, M. A., García Baldenegro, C. V., Villalba Villalba, A. G. Fernández Ramirez M.V., Ramírez Olivas R., Tapia López. M. I. RESUMEN Se elaboró un dip usando como base nopal (Opuntia ficus Indica), con el fin de aumentar el consumo de esta verdura en el estado de Sonora. El proceso de elaboración consistió en limpiar y lavar el nopal manualmente, seguido por el escaldado a 98º C durante 5 min. El producto se preparó con la siguiente formulación: 41.25% de nopal, 25.26% de crema, 16.07% de chile jalapeño, 1.38% de sal de mesa, 16.04% de atún y 0.3% de carragenina. Los ingredientes se licuaron hasta una mezcla homogénea para obtener el producto terminado, al cual se le realizaron los siguientes análisis: humedad (85.5%), cenizas (2.5%), proteína (4.84%), grasa (4.09%); mientras que a la materia prima se le realizó humedad (95.3%), ceniza (0.62%), proteína (1.5%) y fibra (1.35%). Se evaluó sensorialmente empleando una escala hedónica de 5 puntos, con treinta jueces no entrenados, los resultados obtenidos fueron de aceptación del producto, en sabor 83.4%.,en cuanto a color a un 63.4% y consistencia 63.4% . OBJETIVOS Objetivo General Proponer formas de uso del nopal mediante la producción de un dip de esta verdura, además de darle un valor agregado. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Objetivos Específicos - Establecer diferentes formulaciones del dip en nopal. - Evaluar sensorialmente el dip. - Caracterizar el dip con mayor aceptación sensorial. INTRODUCCIÓN El nopal (Opuntia ficus Indica) pertenece a la familia de las cactáceas y el género Opuntia, se consume tradicionalmente cocido, en ensaladas, sopas y diferentes platillos condimentados con diversos aderezos. Constituye por sí sólo un ingrediente de una comida completa. El nopal junto con la tortilla son considerados como base de la alimentación de las comunidades rurales y zonas suburbanas de México 3 . La producción nacional del nopal es de 200,000 toneladas al año 3 y en Sonora el cultivo presenta el más alto rendimiento nacional de 80 Ton/Ha que dadas las características de demanda y producción con posibilidades de expansión, el nopal verdura representa un gran potencial para elaborar diversos y novedosos productos, dentro de los cuales los ricos en fibra ocupan un lugar importante en el desarrollo de alimentos, debido a su alto contenido en base seca (20.4%). 13 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS El dip a base de nopal es una nueva forma de consumo, de esta verdura, además de ser un contribuyente más de fibra en la dieta de los consumidores. que presentó las mejores características: 41.25% de nopal, 16.04% de atún, 25.25% de crema, 16.07% de chile jalapeño, 1.38% de sal de mesa y 0.3% de carragenina. La importancia de la fibra en la dieta se puso de manifiesto en la década de los setenta; a raíz de esto se han hecho muchos estudios que relacionan la ausencia de fibra con diversos problemas de salud tales como constipación, diverticulosis, colitis, hemorroides, cáncer de colon y en el recto, diabetes mellitus, ateroesclerosis y otras. Su función principal es que tiene la capacidad de hincharse al absorber agua y por lo tanto aumentar el volumen de materia fecal; esto provoca un incremento en los movimientos peristálticos del intestino, y facilita el tránsito y consecuentemente la defecación. El objetivo es proponer formas alternativas de uso del nopal mediante la elaboración de un dip para darle valor agregado a este vegetal y ofrecer al consumidor alimentos ricos en fibra con atributos sensoriales aceptables. Análisis químico Tanto al nopal escaldado como al producto terminado se le realizaron los análisis de humedad por el método de la estufa 930.04 de la AOAC(1990); cenizas 940.26 de la AOAC (1990); fibra cruda -sólo al nopal escaldado- 930.10 de la AOAC(1990); proteína por el método de Kjeldalh 920.152 de la AOAC y grasa -sólo al producto terminado- por el método de Mojonier 920.11 de la AOAC(1990). Además se llevó a cabo una evaluación sensorial en la que se calificaron atributos como color, sabor y consistencia, empleando una escala hedónica de 5 puntos, con treinta jueces no entrenados. RESULTADOS Y DISCUSIÓN MATERIALES Y MÉTODOS Análisis químico Materia prima Se empleó nopal fresco (Opuntia ficus Indica) proveniente de la Escuela de Agricultura y Ganadería de la Universidad de Sonora, Unidad Centro, también se uso atún, chiles jalapeños en escabeche, media crema, sal de mesa obtenidos en el comercio local. Procedimiento Para la preparación, se lavó el nopal, eliminaron las espinas, se lavó con agua corriente, se cortó en cuadros de aproximadamente 2 cm de ancho por 2 cm de largo y se sometió a un escaldado de 98º C por 5 min. Para obtener la formulación se llevaron a cabo pruebas preliminares, haciendo mezclas de los ingredientes hasta obtener la siguiente que fue la MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL En la tabla I se muestra la composición proximal del nopal verdura (Opuntia ficus Indica) producido en la Escuela de Agricultura y Ganadería de la Universidad de Sonora. En el nopal se obtuvo un contenido de agua de 95% que se considera muy elevado, más del 90%, que es el valor de referencia en la bibliografía. Considerando lo anterior, se observa que la cantidad de proteína (1.50%) y fibra (1.35%) representan una fracción importante de la materia seca. El dip con mejores atributos presentó un incremento en el contenido de proteína (4.84%) y grasa (4.09%) por la incorporación de los demás ingredientes. Evaluación sensorial Los resultados de aceptación del producto se 14 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS muestran en la figura 1. se aprecia una aceptación de 63.4% entre gusta moderadamente y gusta mucho por los atributos de consistencia y color. El sabor fue de atributos de mayor aceptación con un 83.4%, con 53.78% de gusta mucho. CONCLUSIONES En base a los objetivos planteados se obtuvo un producto que fue aceptado satisfactoriamente por su sabor y consistencia, pero moderadamente por su color. Figura 1. Resultados de la evaluación sensorial. Tabla1. Composición proximal del Nopal y Dip. Determinación Nopal escaldado (fresco) Dip % Humedad % Fibra cruda % Proteína (N x 6.25) % Cenizas % Grasa cruda 95.30 1.35 1.50 0.62 --- 85.50 --4.84 2.50 4.09 BIBLIOGRAFÍA. A.O.A.C. 1990. Official Mhetods of Analysis. 15ª ed. Association of Oficial Analytical Chemists, Inc. Arlington Virginia. U.S.A. Badui. S. Química de Alimentos. 1999. Addison Wesley Longman de México. México D.F. Gallardo Y.T., Zambrano M.L., Hernández A.D., Determinación de las Propiedades Fisicoquímicas del Nopal Verdura. 1997. Memorias del VII Congreso Nacional sobre el Conocimiento y Aprovechamiento del Nopal. Universidad Autónoma de Nuevo León. México.Pag. 277-278. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 15 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS MODIFICACIÓN DE ALMIDÓN DE MAÍZ Y GARBANZO CON TRIPOLIFOSFATO DE SODIO PARA SU USO COMO AGENTES ESPESANTES EN ALIMENTOS Galaz-Montoya M. Gallardo-Reyes E. D. Heras Ramírez M. E., Suárez Jiménez G. M., Cinco Moroyoqui F. J. El objetivo de este estudio fue comparar las propiedades funcionales de almidones de maíz y garbanzo modificados mediante un entrecruzamiento químico con fosfato de sodio a concentraciones de 0, 0.35, 0.70, 1.05 y 1.40% (p/ p). La concentración de amilosa fue cuantificada empleando dimetil sulfóxido y iodo tanto en los almidones nativos como en los modificados. La capacidad espesante de los almidones modificados fue determinada mediante el grado de expansión de un producto tipo pudín conteniendo almidón con diferentes grados de entrecruzamiento. A medida de que se incrementó el nivel de fosfatación de los almidones, se observó una disminución en el contenido de amilosa (P<0.05) debido, posiblemente, a la formación de una estructura cada vez más compacta o a una mayor afinidad iónica de las cadenas de amilosa por el fosfato. Este efecto fue más notorio en el almidón de garbanzo, mientras que el almidón de maíz requirió niveles mayores de fosfatación (P<0.05) para observarse una disminución en la concentración de amilosa. Aunque el almidón de maíz presentó una concentración de amilosa más alta a cualquier grado de entrecruzamiento, su fluidez fue modificada significativamente (P<0.05) más que el de garbanzo. Estos resultados sugieren que la concentración de amilosa, por un lado, y la longitud de sus cadenas, por otro, determinan la susceptibilidad al entrecruzamiento químico facilitando su uso como agente espesante. Se MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL concluye que el almidón de maíz es mejor opción para modificarse químicamente, más que el de garbanzo, para ser empleado como agente espesante en alimentos. INTRODUCCIÓN Debido a la tendencia reciente a usar polímeros naturales en las industrias, el almidón de leguminosas y cereales han sido considerados como una rica fuente para ser empleados en la formulación de nuevos productos alimenticios con diversas propiedades funcionales, lo cual ha propiciado el empleo de diferentes técnicas de modificación de los mismos (4). Los almidones modificados presentan propiedades funcionales mucho más deseables que los naturales (2,5). Estos pueden usarse en la preparación de alimentos como agentes espesantes (en salsas, sopas, rellenos), como estabilizantes coloidales (en aderezos), para retención de humedad (en turrón de pastel), como agentes formadores de geles (en alimentos chiclosos), como agentes ligantes (en conos de nieve) y como agentes recubridores o glaceadores (en dulces) (3). Dependiendo del tipo de modificación que se haya llevado a cabo en el almidón, éste puede adquirir propiedades diferentes, las cuales le confieren características únicas para ser utilizado en los diferentes productos alimenticios anteriormente 16 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS mencionados (5). En la industria alimentaria los almidones entrecruzados químicamente con fosfato pueden ser empleados en la fabricación de diversos alimentos, tal como los postres tipo pudín. En este postre, el almidón modificado permite que la mezcla adquiera una consistencia firme una vez que gelatiniza. El objetivo de este proyecto fue determinar la susceptibilidad del almidón de maíz y garbanzo a ser modificados mediante un entrecruzamiento químico para mejorar sus propiedades espesantes. estufa de convección de aire a una temperatura de 40-45ºC. La temperatura se incrementó a 60-65o C y se secó nuevamente por 90 min. La mezcla de almidón-fosfato se calentó en un vaso de precipitados en un baño de aceite precalentado a 155ºC durante 25 min. Posteriormente se disolvió en 500 ml de agua destilada y se filtró a vacío con un embudo Büchner. El pastel del filtrado se lavó con tres porciones de 500 ml de agua destilada para finalmente pulverizarse y secarse por 16 h en una estufa de convección a 40-45ºC. Observación de Gránulos de Almidón de Garbanzo y de Almidón de Maíz Bajo Luz Polarizada MATERIALES Y MÉTODOS Extracción y purificación de almidón de garbanzo Aproximadamente 1 kg de garbanzo crudo entero se molió primero en un molino con malla de descarga de 10 mesh, y posteriormente, la harina obtenida se molió en un molino con malla de descarta de 80 mesh. A la harina resultante se le realizaron varios lavados y al finalizar éstos se cernió en una malla de 230 mesh. Se continuó haciendo lavados del almidón de garbanzo durante 3 días (dejando reposar 16 horas entre cada lavado). Se realizaron tres lavados, hasta que el agua resultó cristalina y el almidón tuvo una coloración blanca. Al finalizar el proceso de lavado del almidón, éste se dejó secar a temperatura ambiente durante dos días. Una vez seco el almidón se cernió con una malla de 60 mesh y se pesó. Modificación de Almidón de Garbanzo y Maíz La modificación se realizó mediante el método de Paschall (1964). Las concetraciones de tripolifosfato se incrementaron en distintas porciones de los almidones para obtener niveles de 0, 0.35, 0.70, 1.05 y 1.40% de fósforo unido (p/ p). El procedimiento se realizó por 16 h en una MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Los gránulos de almidones de garbanzo y maíz (nativos y modificados) fueron analizados morfológicamente bajo luz polarizada en un microscopio Zeis (Weist Germany; Modelo 1,25X) empleando el objetivo 40X. Determinación del Contenido de Amilosa La determinación de amilosa en el almidón de garbanzo y en el almidón de maíz se hizo por el método de Knutson (1986) con modificaciones. Elaboración de pudín de chocolate con los almidones nativos y modificados Se elaboraron pudines de chocolate con los almidones tratados a distintos niveles de fosfatación. La formulación de los pudines fue la siguiente: azúcar 21.44%, chocolate 11.66%, almidón 2.14% y leche 64.75%. Las mezclas se cocinaron hasta ebullición para, posteriormente, dejarse espesar durante 10 min antes de determinar su consistencia. Influencia de la Fosfatación del Almidón en la Consistencia de un Producto Final La consistencia de pudines elaborados con almidón fosfatado en distintos grados fue determinada 17 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS vertiendo una porción de1.25 ml de cada uno de ellos sobre una superficie plana. La muestras se dejaron expandir por 1 min e inmediatamente se midió su diámetro. Análisis Estadístico Los datos obtenidos fueron sometidos a un análisis de varianza (ANOVA) a un nivel de significancia de p=0.05. La prueba de Tukey fue empleada para determinar diferencias entre valores promedio. RESULTADOS Observación al microscopio Se observaron los gránulos de almidón de garbanzo y maíz nativos y los tratados a distintas concentraciones de fosfato. Los gránulos de garbanzo presentaron forma ovoide y un hilio claramente marcado en el centro del grano con forma de línea. En contraste, los almidones de maíz presentaron una forma irregular semejante a un círculo y fueron de menor tamaño. Su hilio tenía forma de cruz y también se encontraba en el centro del gránulo. Al observar con luz polarizada todos los almidones, éstos presentaron la característica cruz de malta, sugiriendo que los gránulos no fueron gelatinizados durante su modificación. Determinación del Contenido de Amilosa El contenido de amilosa en los almidones nativos de garbanzo y maíz fue diferente en ambas muestras (P<0.05). En la Tabla I se puede observar que el almidón de maíz presentó un contenido de amilosa significativamente mayor que el almidón de garbanzo La determinación de contenido de amilosa en almidones fosfatados sirve como indicador del grado de entrecruzamiento entre las cadenas poliméricas de glucosa. La Tabla II muestra el contenido de amilosa del almidón de garbanzo a diferentes grados de fosfatación. Puede observarse MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL que la concentración de amilosa disponible disminuyó significativamente a un nivel de fosfatación de 0.70%, representando aproximadamente el 45% de la amilosa originalmente presente. En contraste, al mismo nivel de fosfatación, la amilosa de maíz fue menos afectada, detectándose aproximadamente 80% de la amilosa originalmente presente (Tabla III). A niveles más elevados de fosfatación, el contenido de amilosa en el almidón de maíz disminuyó significativamente (P<0.05) detectándose únicamente 67% del contenido original. Estos resultados sugieren que la amilosa presente en los almidones de garbanzo y maíz difieren en su susceptibilidad de ser modificados por la fosfatación. Esta susceptibilidad puede interpretarse como diferencias estructurales, tales como longitud de cadena o disponibilidad de grupos hidroxilo susceptibles de ser fosfatados, entre ambos tipos de almidones. Puede deducirse que una mayor concentración de amilosa disponible es indicativa de una mayor longitud en las cadenas de amilosa. Influencia de la Fosfatación en la Consistencia de Pudines La fosfatación de los almidones de garbanzo y maíz en su consistencia fue determinada mediante la medición del grado de expansión de pudines elaborados con dichos almidones (Tabla IV). El pudín elaborado con almidón de maíz presentó mayor consistencia que el elaborado con almidón de garbanzo (P<0.05). Mediante la fosfatación, la consistencia del producto elaborado con almidón de garbanzo fue significativamente modificada a un nivel de fosfatación de 0.35% (P<0.05), lo cual concuerda con la determinación de amilosa disponible (Tabla V). En contraste, al mismo nivel de fosfatación, el producto elaborado con almidón de maíz no presentó cambios en consistencia (Tabla VI), la cual fue modificada significativamente hasta que se alcanzó 1.05 y 1.40% de fosfatación (P<0.05). 18 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS DISCUSIÓN CONCLUSIONES Los almidones de garbanzo y maíz presentaron diferentes grados de susceptibilidad a ser modificados por medio de la fosfatación. Aunque el almidón de garbanzo fue más fácilmente modificado por la fosfatación, el almidón de maíz no presentó la misma susceptibilidad. La modificación realizada no afectó las características físicas de los gránulos de almidón, ya que la cruz de malta no se perdió durante los distintos niveles de fosfatación. A partir de la determinación de amilosa se observó que el almidón de maíz tiene una mayor cantidad de amilosa que el almidón de garbanzo. Esto pudo influir en su capacidad espesante ya que coincide con la fluidez de los pudines elaborados. La determinación de amilosa en los almidones tratados a distintos niveles de fosfastación demostró que la modificación química por fosfatos hace menos disponible al polímero a la interacción con el iodo, sugiriendo la formación de una estructura compacta que impide estéricamente la penetración del yodo dentro de la estructura helicoidal de amilosa. También la posibilidad de que el ión yodo no interaccione con la amilosa puede deberse a que los fosfatos se encuentran unidos con los grupos hidroxilo. La amilosa del almidón de garbanzo fue significativamente modificado por la fosfatación, pero su fluidez no fue afectada en comparación con la del almidón de maíz. Esto sugiere la existencia de diferencias estructurales en la cadena de amilosa y/o a la susceptibilidad de sus grupos hidroxilo a ser fosfatados. El almidón de maíz fue significativamente mejor que el almidón de garbanzo en sus propiedades espesantes. Ello puede deberse posiblemente a que las cadenas de amilosa del almidón de maíz sean más largas que las del garbanzo. La determinación del contenido de amilosa demostró que en el almidón de garbanzo la fosfatación modifica a las cadenas de este polímero a relativamente bajas concentraciones. En contraste, la amilosa del maíz soporta mayor grado de fosfatación lográndose detectar mayor contenido que en el almidón de garbanzo. Se demostró que existe una relación directa entre contenido de amilosa disponible y la propiedad espesante de los almidones modificados por la fosfatación. A mayor grado de fosfatación de los almidones, la consistencia de éstos se incrementó significativamente. Sin embargo, entre almidones de distinta fuentes, esta relación difiere, tal como se observó en este estudio con los almidones de maíz y garbanzo. La metodología empleada en esta investigación permitió discriminar a los almidones de distintas fuentes en su susceptibilidad a ser empleados como agentes espesantes. Se recomienda su empleo en el estudio de almidones de otras fuentes. BIBLIOGRAFÍA 1. Knutson C.A.. 1986. A Simplified Colorimetric Procedure for Determination of Amylose in Maize Starches. Cereal Chem. 63(2):89-92. 2. Paschall E.F. 1964. Phosphation with Inorganic Phosphate Salts. In: Methods in Carbohydrate Chemistry. R.L. Whistler, ed. Vol IV. Starch. Cap. 67. Academic Press. London. 3. Rincón C. A. M., Pérez S. E. E., González P. Z. M., and Rodríguez G. P. J. 1999. Food Science and Technology International 5(1): 31-40. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 4. Rosas Burgos, E.C. 1990. Caracterización Parcial del Almidón que es Obtenido como Subproducto en la Elaboración de un Material de Alto Contenido Proteico de Garbanzo (de Rezaga) y su Posible Utilización. Tesis de Licenciatura. Departamento de Ciencias Químico Biológicas. Universidad de Sonora. 5. Solarek. D. B.. 1986. Phosphorylated Starches and Miscellaneous Inorganic Esters. In: Modified Starches: Properties and Uses. O.B. Wurzburg, ed. CRC Press. Chap. 7, pp 98-107. 19 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS MEJORAMIENTO DE LA ROLLABILIDAD DE LA TORTILLA ELABORADA CON HARINA DE MAIZ MEDIANTE LA ADICIÓN DE PROTEÍNA DE SOYA Audeves Sauceda G., Cázares Torres A. H., García Camarena R., González Torres F., Luna Cohén C. Cinco Moroyoqui F. J. la tortilla es fundamental para poder competir con calidad en el mercado actual. Los cambios en la Con el fin de evaluar el efecto de la adición de industria de la tortilla ya se están dando tendientes proteína de soya a la harina de maíz, se elaboraron a la estandarización y control de procesos, y en el tortillas con un contenido de 0, 5, 10, 15 y 20 % control de calidad de la materia prima y producto proteína de soya. Las tortillas una vez elaboradas, terminado. La industrialización de otros productos fueron empacadas y almacenadas y se evaluó su de maíz nixtamalizados, constituye una alternativa capacidad de rollabilidad durante los primeros redituable para la industria. Las tortillas de maíz cuatro días de almacenamiento en refrigeración, ya no son únicas del mercado mexicano (Almeida, así como también se le realizó un análisis proximal y otros, 1996). Las características de calidad de para hacer una comparación entre los las tortillas de maíz varían entre regiones de componentes mayoritarios de una tortilla México, y mucho más fuera del país. Existen elaborada solamente con harina de maíz y de una tortillas delgadas y gruesas con pesos de 18 a 23 tortilla elaborada con harina de maíz y proteína gramos por pieza para las delgadas y de 28 a 34 de soya. La evaluación de la rollabilidad se llevó gramos para las gruesas. Algunas tortillas son a cabo utilizando el método descrito por Torres y infladas durante el horneado, mientras que otras colaboradores (1993), y utilizando una calificación se prefieren sin inflar. La presencia de aditivos ha de 5 puntos para la tortilla que no sufría ruptura modificado parcialmente sus características alguna, 3 puntos para aquella tortilla que se rompía sensoriales. Sin embargo, es de preferencia común parcialmente y de 1 punto para la tortilla que se que las tortillas sean flexibles, que se puedan recalentar. Tortillas que recuperan la flexibilidad rompía completamente. al calentarse antes de su consumo son preferibles. El nivel de humedad de la tortilla juega un papel OBJETIVO importante en este aspecto. La tortilla debe tener Mejorar la propiedad de rollabilidad en tortillas suficiente humedad para recalentarse y mantenerse elaboradas con harina de maíz nixtamalizada, flexible. Tortillas con baja humedad se hacen rígidas (Almeida, y otros, 1996). La pérdida de mediante la adición de proteína de soya. suavidad y flexibilidad de la tortilla al enfriarse durante el almacenamiento se debe en gran medida INTRODUCCIÓN a la formación de una estructura rígida causada La modernización de procesos en la industria de por la retrogradación del almidón y asociación con RESUMEN MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 20 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS proteínas, fibra y otros componentes químicos. Los cambios estructurales empiezan tan pronto la tortilla sale del horno y empieza a enfriarse. La necesidad de conservar la textura durante el almacenamiento es crucial para la calidad de la tortilla en el mercado. El debilitamiento de la estructura rígida, combinado con el establecimiento de una nueva estructura más flexible, menos susceptible a cambios durante el almacenamiento es una alternativa para mejorar la textura de la tortilla (Almeida, y otros, 1996). Utilizando proteína de soya, se mejora la textura de la tortilla, ya que esta proteína retiene mayor cantidad de agua, y al ser una proteína termoflexible, esto le da a la tortilla una textura firme, no quebradiza, lográndose así tortillas más fácilmente enrollables y suaves. MATERIALES Y MÉTODOS Se determinó proteína (N x 6.25) por el método 46-13 AACC, Humedad 44-16 AACC, Grasa 3025 AACC, Ceniza 38-11 AACC Materiales: Harina de maíz nixtamalizada (Maseca), proteína de soya, agua, tortilladora doméstica, bandeja de plástico. Desarrollo en el laboratorio: La harina de maíz se obtuvo del centro comercial de Hermosillo, así como la proteína de soya texturizada. Se pesaron 5 porciones de 200 gr de harina, y se adicionó proteína de soya en los siguientes porcentajes: 0, 5, 10, 15 y 20% a cada una de las porciones. Se mezclaron ambas porciones de harina y proteína de soya y se le adicionó agua suficiente para obtener una masa uniforme. Una vez obtenida la masa, se cortó en porciones esféricas de aproximadamente 5 cm de diámetro. Ya hechas las “bolitas” de masa, se prensaron en la tortilladora hasta obtener una tortilla de un grosor de 0.3 cm. Posteriormente se efectuó la cocción. RESULTADOS Rollabilidad: para esta prueba se cortaron tiras de tortilla, de 2 cm de ancho y se enrollaron en un cilindro de madera de 2 cm de diámetro. Dependiendo del número de rupturas que presentó la tortilla fue su grado de flexibilidad. Se utilizó una escala de calificación de 5 puntos para la tortilla que no sufría ruptura alguna, 3 puntos para aquella tortilla que se rompía parcialmente y de 1 punto para la tortilla que se rompía completamente. Los resultados obtenidos de los análisis de la harina de maíz se muestran en la tabla 1, mientras que los resultados obtenidos de rollabilidad, se muestran en las siguientes tablas 2,3,4 y 5, correspondiendo el valor de 1 a la tortilla que se rompía completamente, 3 a la que se rompía parcialmente y 5 a la que no sufría ninguna ruptura. Tabla 1: Análisis de la harina de maíz Análisis Proteína (N x 6.25) Humedad Grasa Ceniza MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Resultados 9.47% 8.38% 9.47% 1.57% 21 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Tabla 2. Resultados obtenidos manteniendo la tortilla a temperatura ambiente sin empaque. Conc. Proteína de Soya Cero Uno 0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 5 5 5 5 5 1 1 1 3 3 Día Dos 1 1 1 1 1 Tres cuatro 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Tabla 3. Resultados obtenidos manteniendo la tortilla a temperatura ambiente con empaque. Día Conc. Proteína de Soya Cero 5 5 5 5 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% Uno 3 3 3 3 Dos 1 1 3 3 Tres 1 1 1 1 cuatro 1 1 1 1 Tabla 4. Resultados obtenidos manteniendo la tortilla a temperatura de refrigeración sin empaque. Conc. Proteína de Soya Cero 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 5 5 5 5 Uno Día Dos Tres cuatro 3 5 5 5 1 3 3 5 1 1 1 3 1 1 1 1 Tabla 5. Resultados obtenidos manteniendo la tortilla a temperatura derefrigeración con empaque. Conc. Proteína de Soya Cero Uno 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 5 5 5 5 3 5 5 5 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Día Dos 3 3 3 5 Tres cuatro 1 3 3 3 1 1 1 3 22 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS OBSERVACIONES Uno de los cambios que se pudieron observar durante la cocción de las tortillas, fue que al momento de colocar la tortilla cortada y moldeada en el comal, el lado que quedaba hacia arriba se levantaba por el efecto de al presión de vapor de agua de la masa y al hacer la medición de rollabilidad por el lado contrario al que se hinchó, este lado presentaba un mayor número de quebraduras. Otra de las observaciones que consideramos importante fue que cuando elaboramos tortilla con grenetina, al momento de la cocción de la tortilla, esta se pegaba al comal por efecto de la goma, sin embargo, dichas tortillas conservaron un mayor porcentaje de humedad. CONCLUSIONES Basándose en los resultados obtenidos durante los experimentos descritos anteriormente, llegamos a la conclusión de que al adicionar soya en un 20% a la harina de maíz, se obtienen tortillas con mejores características texturales, en este caso una mejor rollabilidad, y asimismo hubo una mayor retención de agua, lo cual se vio reflejado durante el almacenamiento en refrigeración. BIBLIOGRAFÍA Almeida,H., Loyd,W. 1996. Avances en la manufactura y calidad de productos de maíz nixtamalizado. Industria Alimentaria 18(6):413. Campa, B.O. N., Rosas B.E., Torres C.P.I., Ramírez W.B., Serna S. S. O. 1999. Physical Chemical Changes of Starch During Maiza Tortilla Production. Starch/Starke 51:176-177. Ledesma O. A. I., Torres, C. P. I., Ramírez W.B. 2002. Cambios Sensoriales y de Textura Durante el Proceso de Almacenamiento de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL la Tortilla de Harina de Trigo: Efectos del Tipo de Harina y de la Condición de Almacenaje. Biotecnia 3(3):96-102. Pérez D. A. 1992. Adición de Proteínas de Soya al Maíz. Asociación Americana de la Soya No. 65. Yau J.C., Waniska R.D., Rooney L.W., 1994. Effects of Food Additives on Storage Stability of Corn Tortillas. Cereal Foods World 39(5):396-402. 23 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS VINIFICACIÓN EN TINTO CON LA VARIEDAD DE UVA RUBY CABERNET CULTIVADA BAJO LAS CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS DE LA COSTA DE HERMOSILLO Fontes Puebla, A. A; Ramírez Vásquez, S. H., Topete Hernández M., Anduaga Cota R., Fernández Ramírez M.V., Ramírez Olivas R. y Tapia López M.I. RESUMEN El cultivo de la vid es uno de los más importantes a escala mundial. En nuestro país la industria vinícola es competitiva en el mundo, siendo Sonora el principal productor de uva en México. En la Costa de Hermosillo las condiciones climatológicas son favorables para la producción de uva industrial (aguardiente) y de mesa. En estudios preliminares, la variedad Ruby Cabernet presentó cualidades para la vinificación en tinto. Para Probar lo anterior, en el presente trabajo se establecieron las condiciones para la elaboración de vino tinto con dicha variedad. La materia prima se recolectó de un campo de la Costa de Hermosillo y se llevó a los laboratorios de la Universidad de Sonora. Se molió, despalilló y eliminó la materia extraña manualmente, se inoculó levadura, enzima y fosfato diamónico, dejando reposar el jugo (mosto) y cascarilla (orujo) por 24 horas. Posteriormente se separó el orujo del mosto, y durante la fermentación se midió ºBrix y temperatura c/4horas por 3 días. Se realizó análisis por triplicado a la uva y al producto final (TºC, ºBrix, pH, Acidez total y volátil), además, azúcar residual, ºGL y análisis cromatográficos, evaluando n-propanol, metanol, isoamílico y acetaldehído al vino. Finalmente, se dejó sedimentar y se decantó 6 veces en 3 meses. El resultado fue un vino tinto aprobado en la Prueba de Aceptación realizada y un producto que cumple con la normatividad. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Concluyéndose que es una variedad apta por sí sola para a vinificación en tinto, ofreciendo otro mercado para Sonora. OBJETIVO GENERAL Obtención de vino tinto a partir de la variedad de uva Ruby Cabernet, cultivada en las condiciones climatológicas de la Costa de Hermosillo. Objetivos sspecíficos § Demostrar que la variedad de uva Ruby Cabernet es una buena alternativa para la elaboración de vino. § Realizar una prueba de aceptación y rechazo. MATERIALES Y MÉTODOS. La muestra de uva, variedad Ruby Cabernet, se recolectó en el campo San Isidro de la Costa de Hermosillo, en cubetas de 20 L. por triplicado, con aproximadamente 20º Brix en el campo. Preparación de la muestra. La limpieza, macerado y despalillado se realizó manualmente, se obtuvo en promedio 16.65 kg de jugo y orujo. 24 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS FERMENTACIÓN. Para dar inicio a la fermentación en condiciones de laboratorio, 25°C, se agregaron, con respecto al peso de la muestra, levadura (Sacaromyces cereviceae), enzima (M-b) y fosfatos. Después de 24 horas de reposo a 25°C, en contacto con la cáscara, se separó el orujo del mosto y continuó la fermentación por 3 días más, realizando análisis cada 4 horas. (Monitoreo de fermentación con °Brix y Temperatura). Se realizó el primer trasiego (eliminación de sedimento por decantación). Se almacenó a 5°C durante 3 meses realizando trasiegos cada 15 días y se envasó en botellas de vidrio (750 mL) con tapón de corcho. ANÁLISIS REALIZADOS Se tomó muestra de mosto para sus análisis iniciales: T°C (por lectura directa), °Brix (por densitometría con Brixómetro), pH (potenciómetro Corningâ pH/ion meter 450), Acidez Total (Titulación con NaOH 0.1 N y Fenolftaleína como indicador), Acidez Volátil (Destilación por arrastre de vapor y posterior titulación con NaOH 0.1 N con fenolftaleína como indicador). Terminada la fermentación, es decir 0° Brix, nuevamente se tomó muestra para análisis finales: Azúcar Residual (Clinitestâ), T°C, pH, Acidez Total, Acidez Volátil, °GL (por destilación con arrastre de vapor y densitometría con alcoholímetro) y análisis cromatográficos, determinando metanol, n-propanol, acetaldehído y alcohol isoamílico (Cromatografía de gases). EVALUACIÓN SENSORIAL RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los resultados obtenidos en los análisis, tanto para la materia prima como para el producto final, se presentan en la tabla 1. Estos resultados se compararon con los establecidos en las normas oficiales tipo de producto, donde se pudo observar que se encuentran dentro de los rangos establecidos para todas las determinaciones. Según Amerin y Ough (1976), el pH está relacionado con la resistencia a las enfermedades, con el tinte o matiz de color, sabor, etc. Los vinos de mesa deben tener un pH < 3.6 y los vinos para postre <3.8. El pH del vino experimental se encontró del rango anterior. Con el valor de azúcar residual 0.0 y el sabor del vino, se detecta cierta astringencia, Álvarez Asperó (1991) clasifica los vinos con estas características como extra naturales, pero no secos, puesto que no tienen azúcar. Los resultados de la evaluación sensorial de este producto fueron satisfactorios como se muestra en la figura 1. CONCLUSIONES El producto final presentó aroma, sabor y color aceptado por el consumidor. Cabe mencionar que no es un vino clarificado, por lo que puede aportar olores y sabores adicionales, y turbidez. Por otro lado, los resultados discutidos indican que puede ser una alternativa para la vinificación en tinto y para abrir nuevos mercados. Además se observó que no es necesario hacer mezclas con otras variedades para obtener un vino aceptable. Por lo anterior, el presente trabajo puede ser la pauta para nuevas y mejores investigaciones que hagan posible la elaboración de un vino tinto con una mejor tecnificación. Se realizó una prueba de aceptación y rechazo para un panel reducido sin entrenamiento para 50 personas. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 25 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Tabla 1. Resultados de análisis del mosto y vino. Análisis realizados Materia Prima Producto Final Límites permisibles Iniciales Finales PH °Brix (gr/lt) T°C Ac.Total (gr/lt) Ac.Volátil (gr/lt) Azúcar residual % °GL (gr/lt) n-propanol (mg/100ml) Iso-amílico (mg/100ml) Acetaldehido (mg/100ml) Metanol (mg/100ml) 3.73 20.13 26.00 6.75 0.14 - 3.70 23.30 7.41 0.17 0.00 9.00 3.59 33.34 0.30 5.89 3.1-3.6 24.00 6-9 0.50 - <3.6 24.00 6-9 <0.60 <0.50 7-20 <200 <200 <30 <300 BIBLIOGRAFÍA Álvarez A. J., 1991, La Viña, La Vid y El Vino, Ed. Trillas; México. NORMAS: American Society of Enologists, 1972, Uniform Methods of Analysis of Wine and Spirits, The American Society of Enologists, Davis, California. NMX-F-103-1983 Grados Brix, Amerine M. A. y Ough C. S., 1976, Análisis de Vinos y Mostos, Ed. Acribia; España NMX-F-317-S-1978 pH, Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2000. © 1993-1999). Gutiérrez M., 2002, Comunicación personal. NOM-129-SSA1-1995, NOM-F-317-S-1978,NOM-041-SSA11993, Macías H. H. I., 1993, Manual Práctico de Viticultura, Ed. Trillas, México. AOAC, 16th Ed 3rd Rev. 1997 (970.21) 31.1.07 Acidez total (Acido acético), Varnnam H. A. y Sutherland P. J., 1994, Bebidas, Tecnología, Química y microbiología; Ed. Acribia; España. NMX-V-16-S-980 Acido tartárico, Pedrero F. D. L. y Pangborn R. M., 1989, Evaluación Sensorial de los Alimentos, Métodos analíticos, Ed. Alhambra, S.A., Madrid, España. NOM-091-SSA1-1994, NOM-041-SSA1-1993, Vogt Ernst, 1992, El Vino: Obtención, Elaboración y análisis, Segunda ed., Ed. Acribia, S.A., Zaragoza, España NMX-V-26-1986 Ésteres (en acetato de etilo) Negre, E. y Francot, P., Manual Práctico de Vinificación y Conservación de los Vinos, Tercera ed., España. NOM-142-SSA1-1995 Alcoholes superiores (alcohol amílico) NOM-142-SSA1-1995 Grado alcohólico real, AOAC, 16th Ed. 3rd Rev. 1997 (981-12) 42.1.04, AOAC, 16 th. 3rd. Rev. 1997 (942.2.15) 37.1.37, NMX-V-15-S-1980 Acidez Volátil, NMX-V-S-X-1980 Aldehidos (en acetaldehido) NOM-142-SSA1-1995, NOM-142-SSA1-1995 Metanol. Ough C. S., 1992, Tratado Básico de Enología, Ed. Acribia, Zaragoza, España. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 26 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES DE ELABORACIÓN DE MERMELADA DE MANZANA ( Malus pumila ) BAJA EN CALORÍAS PARA DIABÉTICOS Carranza G. M., González H., Partida T. B., Ruelas V. R., Wilson F.H. Fernández Ramirez M.V., Ramírez Olivas R., Tapia López. M. I. RESUMEN La diabetes mellitus es una enfermedad crónica que afecta a gran número de personas, representando un problema personal y de salud de enormes proporciones. El tratamiento de la diabetes involucra no solo el uso de medicamentos sino también un programa de entrenamiento físico y un régimen alimenticio bajo en carbohidratos, si bien es cierto existen en el mercado algunos alimentos bajos en calorías, son pocos los productos distintos exclusivamente para el mercado de diabéticos, por lo que se plantea como objetivo producir mermelada de manzana baja en azúcar. Esta fruta, contiene menos azúcar que otras de consumo común. La mermelada se preparó escaldando la materia prima durante 6 min. a 90°C. Posteriormente se pesaron y trituraron 250 g de la fruta, se agregó fructosa en sustitución de sacarosa en proporción 1:1 (manzana: fructosa) y 1% de pectina. Se calentó hasta obtenerse 65° brix ajustando el pH a 3, después se envasó en caliente. El producto obtenido fue evaluado sensorialmente con pruebas de aceptación y rechazo por personas diabéticas (54), con control de peso (13), y mujeres embarazadas (12). Obteniéndose los siguientes resultados de aceptación del producto: Personas diabéticas (75%), personas con control de peso (13%), mujeres embarazadas (12%). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL INTRODUCCIÓN La diabetes mellitus es sin lugar a duda uno de los problemas de salud de mayor importancia en el mundo, con cerca de 30 millones de diabéticos en el planeta. En México, La diabetes mellitus ocupa el tercer lugar entre las 20 principales causas de muerte, con 466 609 defunciones1,2 . Lo más preocupante es que gran parte de los afectados ni siquiera saben que la padecen. La diabetes es el problema endocrino más grave del siglo XXI. En definitiva, es una enfermedad en el que el control de la dieta es una clave para su tratamiento3 . La diabetes mellitus es una enfermedad que incapacita al cuerpo por usar o metabolizar los carbohidratos, proteínas y grasa. Todas las células de nuestro cuerpo necesitan glucosa para vivir, pero la glucosa no puede penetrar en las células sin la intervención de la insulina, la cual es producidas por las células beta, que se ubican en el extremo del páncreas2 . Cuando se ingiere cualquier alimento rico en carbohidratos (glucósidos), los niveles de glucosa en sangre aumentan progresivamente según se va digiriendo y se asimilan los almidones y azúcares 27 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS que contienen. La velocidad con la que se digieren y asimilan los diferentes alimentos dependen, del tipo de alimento, de la cantidad de fibra presente y de la composición del resto de los alimentos presentes en el estomago e intestinos durante la digestión2 . - Ejercicio la actividad ayuda a que las células capten glucosa, evitando que los niveles de glucosa puedan subir. Estos aspectos se determinan a través del índice glucémico de un alimento. Dicho índice glucémico es la relación entre el área de la curva de la absorción de la ingesta de 50g de glucosa pura a lo largo del tiempo, con la obtenida al ingerir la misma cantidad de ese alimento. Por lo anteriormente expuesto y tomando en cuenta el problema nacional que representa la diabetes mellitus se propone la elaboración de una mermelada hecha con manzana y fructosa como edulcolorante, esta última al tener un índice glucémico bajo evita que las personas que padecen esta enfermedad tengan un incremento de glucosa en sangre rápido, ya que esto puede provocarles daño irreversible a la salud (complicaciones). Además de contener pocos carbohidratos y un índice glucémico de 39, la manzana contiene fibra (pectina ) la cual ayuda a aumentar el porcentaje de ella a la dieta de los diabéticos lo cual resulta benéfico para reducir el colesterol total y las lipoproteínas de baja densidad (LDL) así mismo previene trastornos gastrointestinales2 . El índice glucémico se determina en el laboratorio bajo condiciones controladas. El proceso consiste en tomar muestras de sangre a diferentes intervalos de tiempo a una persona a la que se ha hecho consumir glucosa pura unas veces y otras el alimento en cuestión. A pesar de ser complicado de determinar su interpretación es relativamente sencilla; índices elevados implican una absorción rápida, mientras que índices bajos indican una absorción mas lenta3,5 . - Reducción de peso la mejor forma de perder peso es hacer ejercicio y adoptar un plan alimenticio 3 . OBJETIVO Este índice glucémico es de capital importancia para los diabéticos, ya que deben evitar las subidas rápidas de glucosa en sangre. Sustituyendo los carbohidratos de alto índice glucémico, se puede mejorar la regulación de azúcar en sangre, reducir la secreción de insulina y ayudar a un programa de pérdida de peso. Algunos ejemplos de alimentos con bajo índice glucémico son: Manzana (53), Leche entera (34), Ciruelas (25), Fructosa (20), Soya (15) y cacahuate (13)5 . La diabetes es una enfermedad que se puede prevenir si se implementa: - Una dieta adecuada a) baja en grasa b) con cantidades moderadas de proteína c) alta en carbohidratos, sobre todo complejos y granos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Elaborar una mermelada especial para diabéticos cambiando el azúcar natural por fructosa. MATERIALES Y MÉTODOS Para la elaboración de este trabajo se utilizó Manzana roja Delicias, azúcar (fructosa), pectinas y ácido cítrico al 10%, del comercio local. El diagrama de flujo del proceso de elaboración de la mermelada de manzana se muestra en la figura 1. Se realizó un análisis químico siguiendo la metodología propuesta por la Asociación oficial de químicos analíticos según sus siglas en ingles AOAC 6 , tanto a la materia prima como al producto terminado. 28 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Los Métodos utilizados para el análisis químico en la elaboración de la mermelada fueron los siguientes: Preparación de la muestra: Método 920.149 AOAC Sólidos Totales: Método 920.15 (a) AOAC Sólidos solubles: Método Refractómetro de Abbe Cenizas: Método 940.26(a) AOAC pH : este se midió utilizando un potenciómetro marca –Corning6,7 . Evaluación Sensorial Se llevó a cabo un examen para determinar la aceptación, de la mermelada de manzana por el público a quienes va dirigido el producto (mermelada), se tomaron en cuenta 60 personas dentro de las cuales hubo 3 tipos de panelistas, Primer grupo: personas diabéticas (45), Segundo grupo: personas que controlan su peso (13), y tercer grupo: mujeres embarazadas que de igual manera controlan su peso (12) RESULTADOS Análisis Químico presentan en la tabla 1, donde se puede observar que se comparan los datos ya establecidos bibliográficamente que tiene una manzana, al igual que la mermelada con los datos obtenidos experimentalmente, se puede ver que los resultados experimentales tienen muy poca variación con los rangos bibliográficos en: Acidez , Sólidos totales y Cenizas. Ver tabla 1 Evaluación Sensorial En general se pudo observar que hubo una aceptación muy buena con respecto a su sabor, color, aroma y aspecto, Los resultados se presentan en la tabla 2. CONCLUSIONES Según los resultados obtenidos y analizados se puede concluir que la mermelada de manzana especial para diabéticos representa una alternativa real para aquellas personas que por causa de la diabetes mellitus, controlan su peso y otros factores, requieren consumir productos bajos en carbohidratos o con bajo índice glucémico. Por lo que el objetivo principal de este proyecto, se ha cumplido satisfactoriamente. Los resultados de los análisis mencionados se Tabla 1. Análisis químico de manzana fresca variedad Delicias y Mermelada de manzana variedad delicius vensus manzana fresca y mermelada de manzana reportada bibliográficamente Determinaciones Manzana fresca datos establecidos* pH 2.9-3 % Acidez 1.1 ac. cítrico %Sólidos totales 84.04 Sólidos solubles 12-14° brix % Cenizas 0.35 Manzana fresca datos experimentales 3 2.5 ac málico Mermelada datos establecido**s 3.2 0.8 ac. málico Mermelada datos experimentales 3 1 de ác. málico 80 14° brix 0.40 24 65-68° brix - 21 65° brix 0.50 *Fuente:4 **Fuente:8 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 29 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Tabla 2 Resultados de las pruebas de aceptación o rechazo de la mermelada de manzana adicionada con fructosa en diabéticos, mujeres embarazadas y personas con control de peso. Paneles Personas diabéticas Personas control de peso Mujeres embarazadas que controlan su peso % de aprobación 75 13 12 SELECCIONAR Y PESAR LA FRUTA preparar àcido citrico o malico al 10%. pelar, trozear y descoazonar la fruta colocarla en el àcido escaldar a 90ºC/6min. molido y pesado de la fruta. . Mediciòn de aidez y pH ( 0.85%acidez, ph 3).. pesar y añadir la misma cantidad de fructosa concentrar a 55º brix adicionar el 1% de pectina medir concentraciòn final hasta 65º brix envasado inmediato Fig. 1. Diagrama de flujo para la elaboración de mermelada de manzana (Malus pumilla). Fuente: 9. BIBLIOGRAFÍA 1. http:// www.inegi.gob.mx 2. MAHAN Katleen y Escott - Stump Sylvia, 2001, Nutrición y dietoterapia de Krause, 10ª edición, Editorial Mc Graw-Hill, México, Pág. 700-705,711. 3. DE GARZA, Lourdes, 1999, La dieta y el diabético, guía practica para mejorar su salud, Editorial Trillas, México, Pág. 11-18 4. WATT Bernice y Merrill Annabel, 1963, Composition foods, Agriculture Handbook No 8, Washington. 5. RODRÍGUEZ M. Raymundo, Carmona L. Juan M. Molina M. Patricia, Bernal A. Sonia, Índice glucémico de alimentos para la dieta del diabético, Revista Médica Vol.39, 2001 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 6. AOAC, 1990, Official Methods of Analysis, 15a , Association of Official Analytical Chemists McLean V. A. USA. Pág. 911,914,915,918. 7. HART y Fisher H. Análisis moderno de alimentos, Editorial Acribia, Zaragoza, España Pág. 293,295,296. 8. Mendoza M.E. y Bourges R. H: Composición de alimentos industrializados, tabla de uso practico, Instituto Nacional de la Nutrición “Salvador Subirán”, División de Nutrición y Ciencias de la Salud. 9. RAUCH G.H. 1996. Fabricación de mermeladas. Editorial Acribia, Zaragoza, España. 30 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS LA NUEVA CULTURA DE LA SEGURIDAD EN LA QUÍMICA Obra de Teatro Alumnos VII Semestre: Villegas Ibarra, G.; Beltrán Mendívil F.; Becerra Dórame M.; Robles Figueroa K.; Duarte Valenzuela N.; Martínez Porchas, M.; Montaño Figueroa A.; Alanís Villa A.; Fontes Puebla A.; Vizcarra Olvera E.; García Baldenegro C.; Humo Valdez B.; Valenzuela Alcántar A. Méndez Balderrama M.; Rodríguez Franco D. Maqueta de Laboratorios Alumnos del I Semestre: Pineda A. E.; Guzmán C.; Bissel Bel. M.C. Clara Rosalía Álvarez Ch.; M.C. Ma. Isabel Tapia López ; Q.B. María Engracia Arce Corrales; Ing. Socorro Herrera Carbajal. En los laboratorios académicos la mayoría de los usuarios son estudiantes, muchos de los cuales no tienen la mínima experiencia previa en un laboratorio y por lo tanto no cuentan con el entrenamiento inicial mínimo requerido en seguridad (1). Por otro lado, durante el semestre 2002-2 en el Departamento de Ciencias Químico Biológicas se inscribieron un total de 187 alumnos distribuidos en 6 grupos. Estos estudiantes de nuevo ingreso como parte del plan de estudios cursan materias donde desarrollan trabajo experimental en los laboratorios, el cual es básico para la formación de dichos estudiantes. Durante este trabajo de laboratorio se llevan a cabo operaciones que involucran el uso de materiales químicos, material de vidrio y equipo de laboratorio que pueden representar riesgos si no se manejan adecuadamente, (3). laboratorios de química del Departamento de Ciencias Químico-Biológicas. Es por esto que la Universidad de Sonora a través del Programa Institucional de Salud y Seguridad Ambiental (PISSA-UNISON) refuerza su compromiso de formar estudiantes que practiquen la “química segura”, lo cual incide en el cuidado al medio ambiente y a la salud de la comunidad. Para ello, durante el semestre 2002-2 se impartió el curso a los estudiantes de nuevo ingreso titulado “Introducción a la Seguridad en el Laboratorio Escolar de la Universidad de Sonora” en conjunto con la presentación de una obra de teatro, la cual fue dirigida por el personal del PISSA-UNISON en cooperación con los alumnos del VII semestre de la especialidad de Tecnología de Alimentos (2). En esta obra de teatro se presentan situaciones cómicas relacionadas con la seguridad en el laboratorio y representa a los típicos estudiantes Debido a lo anterior, es necesario introducir y de laboratorio, los cuales hacen un experimento desarrollar la nueva cultura de la seguridad en los de titulación inapropiadamente de acuerdo a las MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 31 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS recomendaciones establecidas en el listado que se presenta en el anexo (2, 3). El objetivo que se persigue con esta obra es que los estudiantes recuerden la mayoría de las recomendaciones más importantes de seguridad de lo que se debe y no se debe hacer. Al término de la obra, se inicia un grupo de discusión de las infracciones de seguridad observadas entre la audiencia y los actores. Por otro lado, conociendo que los accidentes en un laboratorio pueden suceder en cualquier momento y que responder a una emergencia puede llevar algo de tiempo, también los estudiantes de primer semestre elaboraron una maqueta en la que se representa la ubicación de los laboratorios del Departamento localizando los controles de ingeniería y el equipo de emergencias con el que actualmente se cuenta para que los estudiantes de este departamento cuenten con mayor información que les permita en un momento dado reducir riesgos o lesiones por un posible accidente dentro de los laboratorios. Esto es considerando que muchas veces el usuario de laboratorio tiene que tomar acciones en caso de una emergencia y que debe conocer la ubicación y funcionamiento de los extintores, regaderas de emergencia, lavadores de ojos, puertas, escaleras y rutas de evacuación, paquete para limpieza de derrames, controles de ingeniería, etc. Prácticas De Laboratorio Seguras Usar bata Usar ropa apropiada. No usar sandalias cuando se trabaja en el laboratorio. Mantener el espacio de trabajo en el laboratorio ordenado y limpio No comer, ni fumar. No trabajar solo en el laboratorio o sin la supervisión de un maestro. Usar lentes o goggles de seguridad Orientar los tubos con líquido al calentarlos hacia donde no haya personas. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Ajustar la llama del mechero apropiadamente. No colocar objetos o sustancias inflamables cerca de la flama. Mantener el cabello, cara y la ropa suelta lejos de la flama. Nunca probar los químicos. No llevar bebidas al laboratorio. Nunca usar los materiales de laboratorio como contenedores de comida o bebidas. No aplicarse maquillaje en el laboratorio. Llegar al laboratorio con el experimento bien preparado. Familiarizarse con el equipo de laboratorio. Colocar el material de vidrio quebrado en el contenedor de basura adecuado. Nunca pipetear líquidos con la boca. No pipetear directamente de la botella de los reactivos. No colocar las tapas de las botellas de reactivos en la mesa de laboratorio. Usar con cuidado un embudo cuando viertas líquidos para evitar derrames. No limpies los químicos con tus manos directamente. Nunca regreses el exceso de químico a su botella. Siempre añade el ácido al agua. Nunca uses un termómetro como varilla para revolver. No limpies los químicos en la ropa. Siempre lee y sigue las instrucciones cuidadosamente. Ten cuidado al notar el olor de un químico, ventila el olor hacia tu nariz. Nunca hagas experimentos sin autorización. Localiza y utiliza los controles de ingeniería presentes en el laboratorio. Coloca la basura en el lugar adecuado. Saber la localización del equipo de emergencias (regadera, lavaojos, extintores, escaleras de emergencia, etc.) 32 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS BIBLIOGRAFÍA Handbook of Chemical Health and Safety. 2001. Robert J. Alaimo, Editor. American Chemical Society y Oxford University. Hill, P.S.; Greco, T.G .Safety is No Laughing Matter. 1995. Journal of Chemical Education. Vol. 72. No. 12: 1126-1127 Hajian, H.J. Pecsok, R.L. 1994. Working Safely in the Chemistry Laboratory. American Chemical Society. U.S.A. Prudent Practices in the Laboratory. Handling and Disposal of Chemicals.NRC.1995. National Academy Press. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 33 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ELABORACIÓN DE PASTA TIPO TALLARÍN CON INCORPORACIÓN DE Psyllium Plantago PARA AUMENTAR EL CONTENIDO DE FIBRA Beltrán Mendívil, F.; Martínez Porchas, M.; Oceguera, J.E.; Robles Figueroa, K.; Alanís Villa A. Fernández Ramírez M.V., Ramírez Olivas R., Tapia López. M. I., Rouzad S. O: RESUMEN El bajo consumo de fibra en la dieta está relacionado con diversas enfermedades crónico degenerativas tales como: diabetes, hipertensión, enfermedades cardiovasculares, cáncer, hipercolesterolemia y obesidad. Debido a esto se elaboró un producto a base de Psyllium plantago que es uno de los cereales que contiene una alta cantidad de fibra para darle una nueva alternativa de uso. Para la elaboración del producto se molió la semilla hasta obtener una consistencia de harina refinada, se mezcló con semolina de trigo en las siguientes proporciones: 10%, 12.5% y 15% de plantago y el resto fue semolina. Previo al mezclado se hidrataron las harinas por separado para poder tener una consistencia manejable y poder formar los tallarines. Posterior al mezclado de las masas se procedió al corte y a la elaboración de los tallarines, después se colgaron en una malla y fueron colocados en la estufa de convección de aire a 40°C por un periodo de 5 h. Se realizó un análisis proximal, obteniendo para harina de plantago: Humedad: 7.73%, Cenizas: 1.5%, Proteínas:17.45%, Fibra Cruda: 19%, Grasa:6.19%. Para la Semolina: Humedad: 11.91%, Cenizas: 0.47%, Proteíans:15.27%, Fibra Cruda: 7.12%, Grasa:0.60%.Para el tallarín (10% de plantago): Humedad: 7.61%, Cenizas: 1.07%, Proteíans:11.37%, Fibra Cruda: 8.3%, Grasa:1.69%. Se observó un incremento de fibra MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL y proteína en relación con el aumento de Psyllium plantago INTRODUCCIÓN La sociedad mexicana está viviendo una serie de transformaciones en el área de producción de alimentos y ofreciendo día con día nuevas tecnologías que satisfagan el proceso de rediseñar alimentos con propiedades específicas que resuelvan necesidades de salud de la población. La fibra es un componente que forma parte de diversos alimentos (Thomas 1997) y es importante para mantener una buena salud previniendo enfermedades crónico degenerativas asociadas a los bajos consumos de fibra y alto contenido de colesterol en sangre asociado a las Lipoproteínas de baja densidad (LDL) (Andrade 1997). La adición de fibra a los alimentos como alternativa, ayuda a reducir las concentraciones de colesterol en suero. Psyllium plantago es una semilla que en los últimos tiempos ha cobrado gran importancia debido a su alto contenido de fibra utilizándose comercialmente en preparados de productos laxantes (metamusil) (Kreft 2001), el cual es prácticamente su único uso en la población. Estudios han demostrado que psyllium plantago 34 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS es un gran aportador de fibra dietaria (Kies 1983); debe mencionarse también que estudios recientes demostraron la superioridad de la fibra de plantago en sabor, aceptabilidad y aplicaciones prácticas, comparada con otras fibras usadas como laxantes (Kreft 2001). En los últimos años, se ha intentado diseñar nuevos productos que contengan fibra de Psyllium plantago (Kreft 2001). Es por ello que se ha intentado desarrollar un producto distinto a los ya implementados, que incluya Psyllium plantago como materia prima para obtener un producto comercial diferente con un alto valor en el contenido de fibra, la cual como se sabe es importante para mantener un buen estado de salud. Por otro lado las condiciones de clima y suelo del estado de Sonora son propicias para el desarrollo óptimo de Psyllium plantago, por lo que se tiene la factibilidad de una producción de esta semilla a nivel comercial. Considerando lo anteriormente mencionado, este estudio planteó como objetivo principal el elaborar un producto conocido como es la pasta, adicionada con un producto altamente aportador de fibra (Psyllium plantago) que ayude a balancear la dieta de los habitantes de Sonora. finamente molida, se inició el proceso de preparación de los tallarines. Se hicieron tallarines con diferentes concentraciones de harina de plantago: 10% 12.5% y 15% y el resto fué semolina de trigo, preparándose 500 g de cada tratamiento. Primero se procedió a hidratar el plantago por separado, dependiendo de la cantidad de plantago fué el agua requerida para tener una masa con la consistencia para realizar el amasado. A la muestra de 10% se le añadieron 160 ml de agua, a la de 12.5% 180 ml de agua y a la de 15% 200 ml de agua. La harina se batió por un período de 15 minutos para obtener una masa de buena consistencia y homogeneamente hidratada. Posteriormente se mezcló la semolina de trigo con 80 mL de agua y se batio igualmente por separado por un período de 10 munutos, hasta que el agua se incormporó totalmente en la masa. Después se mezclaron ambas masas por un período de 15 minutos en una batidora Kitchen Aid MK 4555 WH hasta tener una mezcla homogénea. Al tener la masa preparada se procedió a la elaboración de la pasta con el aparato Titania tipo medius 00374 los cuales fueron secados en una estufa de convección de aire a 40°C por 5 horas. Al término de este tiempo se obtuvieron los tallarines listos para su preparación y consumo. MATERIALES Y METODOS Elaboración de tallarines: Para la elaboración de los tallarines se utilizaron semillas de Psyllium plantago que fueron traídas desde el Valle del Yaqui, donde se dan las grandes producciones de grano en el estado de Sonora. En la figura No. 1 se muestran los pasos a seguir para la elaboración de tallarines. Análisis químicos realizados: Tanto a la materia prima como al producto terminado se les realizaron los siguientes análisis: humedad, cenizas, proteína, grasas y fibra cruda. Basados en los métodos oficiales de la AOAC y de la AACC. Primero se procedió a hacer la molienda de la semilla del Psyllium plantago, para esto se utilizaron dos molinos Laboratory Mill 3100, Perten Instruments con una malla de 1 mm y Evaluación sensorial: molino Pulvex 200 con una malla de 0.5 mm. Después de obtener la harina de plantago Se realizó un análisis de preferncia con 30 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 35 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS panelistas no entrenados comparando las concentraciones de 10,% 12.5% y 15% de Psyllium plantago añadido. Se realizó un análisis de aceptación de la pasta con mayor preferencia con 50 panelistas no entrenados y una escala hedónica de 5 puntos para evaluar los atributos de sabor, olor, color y textura de dicha la pasta RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la tabla No. I se encuentran los resultados del análisis químico proximal en donde se puede observar las diferencias en composición de la semolina de trigo y de psyllium plantago, sobresaliendo este último en el contenido de fibra cruda (19.00%), proteína (17.45%) y grasa (6.15%), con respecto a la semolina de trigo cuyo aporte de grasa es mucho menor (0.60%) al igual de el de fibra cruda (7.12%). Mientras que el porcentaje de proteína no presenta una diferencia significativa con respecto al porcentaje de proteína de Psyllium plantago lo cual indica que al usar esta semilla en productos como la pasta para sopa aumentaría significativamente el contenido de fibra y en menor grado el de proteína. Por otro lado la tabla I muestra también la composición química de los tallarines con diferentes concentraciones de plantago, en esta se puede observar que a medida que aumenta la concentración de plantago aumenta también la concentración de todos los macrocomponentes. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL En las evaluaciones sensoriales en base a los resultados obtenidos de aceptación se determinó elegir el producto de menor concentración que fue el mayormente aceptado como se muestra en la figura II. Con respecto al análisis sensorial aplicado a el tipo de tallarin elegido (con 10% de P. Palntago), se obtuvieron buenos resultados de aceptación por parte de los panelistas entrevistados como se muestra en la figura III. El resultado obtenido con respecto al color pudo haber sido mejor, ya que la sociedad no esta impuesta a otro color de pasta que no sea color tradicional, por lo que probablemente de haberse añadido un colorante tradicional como el amarillo u otro, la aceptabilidad del color hubiese sido mayor. Con respecto a la textura, se observó que a medida que la concentración de plantago disminuía, mayor era su aceptabilidad, por lo que para una mayor aceptabilidad comercial se sugiere utilizar la concentración de 10% de plantago. CONCLUSIONES Se obtuvo un producto con un valor en fibra mayor que el de los tallarines o la pasta tradicional. Los resultados del análisis sensorial mostraron que los tallarines añadidos con 10% de plantago tuvieron una buena aceptación, esto demuestra que puede ser un producto que la sociedad puede llegar a aceptar como parte de su dieta rutinaria, con la ventaja de ser una pasta alta en fibra. 36 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Batir el plantago, huevos y agua requerida por 10 min Por separado, mezclar la semolina con los mL de agua necesarios Mezclar las 2 masas hasta tener una mezcla homogénea La pasta obtenida se hace tallarín y se cuelga en unas rejas Ya colgadas se pasan a la estufa de convección y se dejan 5 h a 40 °C Figura 1. Diagrama para la elaboración de tallarines. TABLA I. Composición química proximal en porciento de harina de Psyllium plantago, semolina de trigo y pasta tipo tallarín con diferntes concentraciones. Humedad% Cenizas % Grasa % Proteína% (N * 6.25) Fibra cruda % Semolina 11.91 1.50 0.60 15.27 7.12 Harina de plantago 7.73 0.74 6.19 17.45 19.00 Plantago 10% 10.69 1.07 3.23 13.06 8.30 Plantago 12.5% 11.13 1.89 4.36 14.24 8.63 Plantago 15% 11.53 1.93 5.22 15.22 8.90 Muestra MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 37 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Figura II. Resultados de la prueba de preferencia Figura II. Resultados de la prueba de preferencia 5 4.5 4 3.5 SABOR 3 OLOR COLOR 2.5 2 TEXTURA 1.5 1 0.5 0 MEDIA Figura III. Evaluación sensorial de tallarines con concentración de Psyllium plantago al 10% BIBLIOGRAFIA 1. AACC Approved Methods, 2000. Volume I and II. 10 th Edition. USA. 2. ANDRADE, V. M. 1997. Efecto de diferentes fuentes de fibra soluble incorporadas en galletas sobre los niveles de colesterol y Lipoproteína en pacientes Hypercolesterolémicos. Ed. Universidad de Sonora, Sonora México. 3. KIES, C. Purifed psyllium seed fiber, human gastrointestinal tract function, and nutritional status of humans. 1983. ACS Symposium series Journal. Nebraska USA. 4. KREFT, D. 2001. Psyllium - a suluble dietary fiber in the treatment of chronic constipation. Journal; General Review written in german. Gerrmany MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 5. OFFICIAL METHODS OF ANALYSIS OF AOAC INTERNATIONAL. 1999. Volume I and II. Edited by patria Cunniff 16 th Edition, 5 th Revision, USA. 6. OTON SERNA SALDIVAR, 1996, Química. Almacenamiento e industrialización de los cereales. A.G.T. Editor S.A. Mexico D.F. 7. RUIZ, A. SANTOS; MUÑOÑOZ, M. SANZ,. 1997, Analisis de plantago psyllium seeds. I. Lipoids and proteins. Jouranl language unavailable. Madrid. 8. THOMAS, CLAYTON, M.D. 1997. Diccionario Médico Enciclopédico Taber´s. Editorial El Manual Moderno S.A. de C.V. México D.F. 38 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ELABORACIÓN DE HELADO SABOR MEMBRILLO (Cydonia ablonga) Becerra Dorame M., Carlos Valencia E., Córdova Castillo J.O., Villegas Ibarra G. Fernández Ramirez M.V., Ramírez Olivas R., Tapia López. M. I. RESUMEN INTRODUCCIÓN El membrillo (Cydonia ablonga) es una fruta con alto contenido de vitamina C y una cantidad considerable de fibra. Existen muy pocos productos a base de membrillo ya que es una fruta que solamente se cosecha en dos meses del año y es muy perecedero. Por ello se decidió elaborar un producto basándose en conservas de membrillo, helado sabor membrillo, proponiendo una nueva opción del consumo de este fruto. Primeramente se hizo la colección de la materia prima, la cual se selecciono, lavó y peló manualmente. Posteriormente se sometió aun escaldado a 95°C por 10 minutos. La fruta escaldada se utilizó para la elaboración de una conserva en almíbar a 47° Brix Se caracterizó la materia prima (membrillo) obteniendo los siguientes resultados: humedad 78.95%, proteínas 0.56%, fibra 5.6%, grasa 3.24%, cenizas 0.58%. Una vez obtenido el almíbar se elaboró el helado utilizando la siguiente formulación: leche 55.19%, membrillo en almíbar 25.8%, azúcar refinada 8.49%, emulsificante 10.05%, estabilizante 0.4%. Al producto terminado se le determinaron los siguientes análisis: proteínas 26.6%, grasa 2.48% y acidez titulable 0.19%. El producto obtenido se sometió a una evaluación sensorial para determinar el grado de aceptación utilizando un panel de 75 panelistas no entrenados, calificando los atributos de color, olor, sabor y textura; obteniendo una aceptación de: 88.5%, 91%, 95% y 83 % respectivamente, por lo que se considera que el helado puede ser una alternativa más para el consumo del fruto. El membrillo ( Cydonia ablonga) es una fruta con alto contenido de vitamina C, con una cantidad considerable de fibra y muy alta cantidad de pectinas. Sonora es el segundo estado a nivel nacional en la producción de membrillo ( Cydonia ablonga), es por eso que se decidió hacer una conserva de este fruto ya que existen muy pocos productos a base de membrillo, como es una fruta que se cosecha en dos meses del año y es muy perecedera hay muy poca variedad de productos hechos con membrillo (Cydonia ablonga).13 La conserva que se elaboró, se utilizó en la elaboración de un helado sabor membrillo(Cydonia ablonga). El helado es un derivado lácteo congelado, hecho a partir del enfriamiento de una mezcla pasteurizada que, además, es agitada para la incorporación de aire para lograr una uniformidad en la consistencia.1 2 El helado en su fórmula original estándar lleva como componente principal leche, es de gran versatilidad en cuanto a sabores y contenido de grasa se refiere, su sabor y cantidad grasa varían de región a región y de país a país. En áreas frías se prefiere un producto dulce y con alto contenido de materia grasa, en contraste las áreas cálidas en que se prefieren percibir más la sensación de frío, que el dulzor y la sensación de grasa. La mezcla está formada de una combinación de productos derivados de la leche, azúcares, dextrosa, jarabe de maíz en forma seca o líquida, agua y puede incluir huevo o algún derivado, saborizantes y un estabilizador o emulsificante. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 39 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Todo estos ingredientes con grado alimenticio.4 El objetivo principal de este proyecto es la utilización del membrillo mediante la elaboración de un helado, como una opción para el consumo de dicha fruta en cualquier época del año, esto como ayuda para los productores de membrillo del estado para que logren una mejor venta. MATERIALES Y MÉTODOS Recolección de materia prima El membrillo se recolectó en la localidad de Arizpe al norte del estado de Sonora, se transportó en cajas, cuando llegó al laboratorio se realizó la selección de aquéllos que tuvieran buena madurez, después se lavó, se peló y troceó manualmente. Escaldado En esta etapa la fruta se introdujo en agua hirviendo a 95°C por 1, 2, 5, 7 y 10 minutos, ésto se hizo con el fin de inactivar las enzimas y evitar el encafecimiento de este fruto, para así mantener sus propiedades durante el proceso. Se evaluó con las pruebas de peroxidasa y catalasa las posibles reacciones enzimáticas.1 1 Elaboración de almíbar Se realizó una solución 1:1 de agua y azúcar, se homogenizó calentando hasta llegar a una temperatura de 100°C, e inmediatamente después se agregó la fruta previamente escaldada, monitoreando la concentración de azúcar de la mezcla hasta llegar a 47°Brix, retirándola del fuego para después envasarla.1 1 Leche La leche utilizada fue obtenida en el Departamento de Agricultura y Ganadería de la Universidad de Sonora. La leche (1L) se pasteurizó a 65°C por 15 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL minutos, esto se hizo con el fin de eliminar todos los microorganismos patógenos que se pudieran encontrar en la leche.1,2 Elaboración del helado Preparación de la mezcla. Se colocaron los ingredientes: 0.5L de leche entera pasteurizada, 100g azúcar refinada, 237.93g emulsificantes y 5.35g estabilizantes agitando e iniciando el calentamiento dejando actuar el estabilizante. Por otro parte el resto de la 0.5L de leche y 101.97g de emulsificante se mezclaron vigorosamente con una batidora hasta espumar. Después se mezclaron los ingredientes de los dos tazones en la nevera, también se agregó el membrillo en almíbar licuado, se homogenizó suavemente, se incorporó el aire, bajando la temperatura - 2°C con hielo, hasta la formación de cristales pequeños, que se manifestarón por una suavidad y consistencia característica de la helado. Se dejó reposar en el refrigerador para la maduración de la mezcla. Ver figura 1.3,4,8,9 Análisis realizado Se realizó un análisis químico proximal tanto a la materia prima como al producto final, usando los métodos oficiales de la AOAC, tales como: Método 930.33 Micro-Kjeldahl para la determinación de proteínas, Método 952.00 RoeseGottilieb para la determinación de grasa y 969.21 para acidez titulable.1 2 Evaluación sensorial El helado sabor membrillo se sometió a una evaluación sensorial para determinar el grado de aceptación, utilizando un panel de 75 panelistas no entrenados, calificando los atributos de color, olor, sabor y textura. La evaluación sensorial se llevo a cabo en el CBTIS 132 y en los jardines de la escuela de ciencias químicas.1 0 40 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS RESULTADOS Y DISCUSIÓN Evaluación sensorial Escaldado Se obtuvieron los siguientes porcentajes de aceptación: 88.5 % en color, 91 % en olor, 95% en Los resultados del escaldado del membrillo, se sabor y 83% en textura. En la gráfica II se observa encuentran establecidos en la tabla 1. Se observó el porcentaje de aceptación que se obtuvo con este que a 95°C por 10 min la prueba de la catalasa y producto. peroxidasa resultó negativa. CONCLUSIONES Elaboración del helado El producto final tiene una apariencia de color Los resultados se encuentran en la gráfica 1. Ahí avellana con algunos trozos de membrillo, es se puede observar la formulación básica que se cremoso y su sabor es agradable al paladar, sin utilizó para la elaboración del helado llegar a ser demasiado dulce. Análisis químico proximal Los resultados se encuentran en la tabla II tanto para membrillo, leche y helado. Es un producto innovador que se puede utilizar como postres, es rico en proteínas y contiene muy poca grasa, ya que es lo que busca un consumidor el bajo contenido de grasa. Se puede llevar al comercialización teniendo gran aceptación en personas de todas las edades. Tabla 1. Resultados del escaldado de membrillo- Tiempo 1 minuto 2 minutos 5 minutos 7 minutos 10 minutos Peroxidasa Positiva Positiva Positiva Positiva Negativa Catalasa Positiva Positiva Positiva Negativa Negativa * Temperatura de realización del escaldado es de 95°C Tabla II. Composición Química de la materia prima: membrillo (Cydonia ablonga), leche y helado. Componentes Membrillo (%) Leche (%) Helado (%) Agua Proteína Fibra Grasa Cenizas Acidez titulable 78.95 0.56 5.6 3.24 0.58 --- 84.85 15.3 --7 --0.112 --26.6 --2.48 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 0.19 41 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Gráfica 1. Formulación del Helado 100% 80% 60% Aceptación (%) 40% 20% 0% color olor sabor textura Atributos Gráfica II. Análisis sensorial del helado sabor membrillo (Cydonia ablonga), evaluando color, olor, sabor y textura. Se utilizó un panel no entrenado de 75 personas. BIBLIOGRAFÍA Charles Alanis. 1998. Ciencia de la Leche; Desigman Kimpresion R.S.Kirk , Patrick, Frncis/ Gaoma Rodríguez Homero. Introducción a la lactólogia. 2da ed. editorial. Limusa. www.mundohelado.com Santos Moreno Armando, la leche y sus derivados. Editorial Trillas. Salvador Badui Dergal , 1993. Química de los Alimentos. 3er ed. Editorial Pearson Educación. F.L.Hart,H.J. Fisher. Análisis moderno de los Alimentos . Editorial ACRIBA. Norman N. Potter. La Ciencia de los Alimentos. Editoria HARLA MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Judkins, Henry F./ keener, H.A. La Leche: sus productos y procesos industriales. C.J.C. Phillips. Avances de la ciencia de la producción lechera. Editorial .ACRIBA. David L. Pedrero F. / Rose Marie Panyborn Evaluación Sensorial de los Alimentos Métodos Analíticos. Southgate , David. Conservación de frutas y hortalizas. Editorial ACRIBA Helrich, Kenneth.1990. AOAC-FIFFTEENTH OFFICIAL METHODS OI ANALYSIS . of the association of official analytical chemists. 13 www.sagarpa.com.mx 42 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS ALTERNATIVAS PARA LA INDUSTRIALIZACION DEL CHILE JALAPEÑO (Capsicum annuum) PRODUCIDO EN EL ESTADO DE SONORA Méndez Balderrama M., Rodriguez Franco D. A., Valenzuela Guerrero V. H., Vizcarra Olvera J. E. Fernández Ramirez M.V., Ramírez Olivas R., Tapia López. M. I. RESUMEN posteriormente deshidratada. Se realizó un análisis sensorial para evaluar la aceptación o rechazo a El cultivo del chile jalapeño en el estado de Sonora un panel de 100 personas no entrenadas es él numero uno en el país, pero dado que los obteniendo: 93% aceptación en el Polvo Botanero insumos para su producción son muy elevados y 88% aceptación en el Sazonador y 82 % aceptación su venta en fresco es a muy bajo costo, se propuso en el Dip. implementar la elaboración de nuevos productos elaborados a partir de Jalapeño, estableciendo INTRODUCCIÓN además un método de escaldado que ayude en la conservación del color verde característico del Los chiles son originarios de América tropical, y mismo, todo esto con el fin de darle valor agregado. se diferencian unos de otros por el color (verdes, Se realizaron pruebas de escaldado a diferentes amarillo o rojos), la forma (largos o acampanados), tiempos y temperaturas. Obteniendo mejores y el sabor (dulces o picantes). Los chiles Jalapeños resultados a 100ºC por 4min. Tras el escaldado, el tienen un alto contenido de potasio, vitamina A y Jalapeño fue deshidratado a 75°C por 6 horas y C, tiene bajo contenido de sodio. Además, posteriormente molido en un Braun Multipractic contienen hierro, magnesio, tiamina, riboflavina para reducir su tamaño, seguido de una segunda y niacina. Sonora es el mayor productor de chile molienda en un molino de café (Mr. coffe). Con jalapeño de México ya que su producción asciende este polvo se elaboraron productos tales como Dip, aproximadamente a 40,000 toneladas por año. Sazonador y Polvo Botanero, a los cuales se le Para elaborar los productos con el chile jalapeño realizaron los siguientes análisis: chile fresco - deshidratado, la materia prima debe de sufrir varios humedad 93.00%, fibra cruda 3.50% y cenizas tratamientos como el escaldado y el deshidratado. 3.00%; chile deshidratado -humedad 5.67%, La mayoría de las hortalizas que no reciben un cenizas 2.08%, fibra cruda 3.65%; polvo botanero tratamiento fuerte de calor (tal como lo reciben -humedad 3.80%, fibra cruda 2.34%, cenizas en un procesamiento de conservas en latas), deben 2.80%, °Brix 55.50, NaCl 5.60%, acidez titulable ser calentadas para inactivar las enzimas naturales 8.00%; dip -humedad 4.20%, fibra cruda 3.25%, antes de ser expuestas a procesamiento y cenizas 2.30%, NaCl 3.40%, acidez titulable conservadas en almacenamiento prolongados. Este 0.45%; sazonador -humedad 3.30%, fibra cruda tratamiento especial para inactivar las enzimas es 3.11%, cenizas 2.90%, NaCl 6.30%, acidez conocido como escaldado. El escaldado no es un titulable 0.12%. Análisis de color con el Hunter calentamiento sencillo, si es demasiado débil es Lab a la materia prima fresca y a la escaldada y inefectivo, si es demasiado fuerte puede dañar a MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 43 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS las hortalizas debido a un cocimiento excesivo. Estudios antes realizados sobre el escaldado del Jalapeño ya han sido hechos para la conservación de su color después que este es congelado, y este se realiza a presiones reducidas y 55°C. En este caso se realizaron escaldados con sales de Cobre y de Zinc en diferentes concentraciones para mantener el color natural del chile jalapeño, anteriormente se han hecho estudios para conservar el color de vegetales, mediante la formación de metalo-complejos. Por otro lado, la conservación, es el motivo principal, aunque no el único, por el que se deshidratan los alimentos. Aparte de los fines de conservación, se deshidratan los alimentos para disminuir su peso y volumen. Otro motivo de la deshidratación es la producción de artículos convenientes, las etapas de preparación y cocimiento se completan antes de que se sequen los productos. Por lo anterior, se deshidratará el chile jalapeño, preservando su color mediante un proceso de escaldado con sales de Cobre y así, estandarizar un método que permita conservar el color característico del chile jalapeño, además de la completa inactivación de las enzimas. Obtener una materia prima con el chile deshidratado, con el fin de elaborar nuevos productos, para mejorar su distribución y elevar las ganancias de su producción. MATERIALES Y MÉTODOS Selección de Materia Prima. Se compró el chile jalapeño en el comercio local y se seleccionó en base a su tamaño, forma, color y estado de madurez. Posteriormente el chile se lavó con agua, se despalilló y se partió en rajas de aproximadamente 1 cm de base. Escaldado. Obtenidas las rajas, se sometieron a un proceso de escaldado realizando pruebas con soluciones de CuCl2 .6H2 O(como Cu+2 ) 400ppm, 150ppm, 100ppm y 15ppm a tiempos de 1min, 2min, 3min, 4min, 5min, a 100°C. ZnCl2 (como MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Zn+2 ) 400ppm, 150ppm, por tiempos de 1min, 2min, 3min, 4min, 5min, a 100°C. Y como blanco agua destilada por 1min, 2min, 3min, 4min, 5min, por 100°C. Cada solución se preparó en matraces volumétricos de 1L en proporción 4:10 de chilesolución para realizar el proceso de escaldado. Terminando el escaldado se enfrío rápidamente el Jalapeño en agua a 0°C. Posteriormente, utilizando las pruebas de Catalasa y Peroxidasa se determinó el tiempo de inactivación de éstas enzimas. Obteniendo que estas enzimas se encontraban inactivas a los 4 min. de tratamiento térmico. Deshidratación y Molienda. Se estableció un método de deshidratación en estufa de convección (Pro-Tronix) a temperaturas de 75°C por 6hr, monitoreando la perdida de humedad cada 60 min. Se molió el Jalapeño en un Braun Miltipractic para reducir su tamaño, seguido de una segunda molienda en un molino para café (Mr. Coffe) hasta un polvo fino. Formulaciones. Con el Jalapeño deshidratado en polvo se realizaron mezclas. El Polvo Botanero se elaboró mezclando 56.60% de azúcar, 5.66% de chile jalapeño deshidratado en polvo, 18.87% de cloruro de sodio y 18.87% de ácido cítrico. El Dip se preparó mezclando 0.17% de carragenina, 0.15% de maltodextrinas, 27.12% de cloruro de sodio, 6.78% de sal de ajo, 1.02% de orégano, 12.21% de cebolla deshidratada, 1.70% de cilantro, 13.56% de chile deshidratado en polvo y 37.29% de fécula de maíz. El Sazonador se preparo mezclando 33.45% de cloruro de sodio, 4.23% de orégano, 6.80% de cilantro, 28.65% de cebolla deshidratada, 3.05% de 2.12% de sal de ajo y 21.70% de chile deshidratado en polvo. Análisis proximal. Al chile jalapeño fresco y deshidratado se le realizaron las determinaciones de humedad (930.04 de la AOAC), fibra cruda(930.10 de la AOAC), cenizas(940.26 de la AOAC) y color con un colorímetro Hunter Lab. Al Polvo Botanero, Dip y Sazonador se les determinaron humedad, fibra cruda y cenizas por 44 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS los métodos anteriores; además, cloruro de sodio(939.10 de la AOAC), acidez titulable(969.21 de la AOAC), al polvo botanero y dip; por último se determinaron los °Brix(932.2 de la AOAC) al polvo botanero. en la figura 1; hasta obtener una humedad del 3.65%. Después de la deshidratación el chile se molió en un molino de café obteniéndose un tamaño de partícula de aproximadamente 20 mesh (840 µ de diámetro). Evaluación sensorial. Ésta evaluación se le realizó para determinar la aceptación de los tres productos utilizando a 100 jueces no entrenados entre los 14 - 21 años de edad y de ambos sexos; evaluando los atributos de color, sabor y textura. Análisis Proximal. Los resultados obtenidos de los análisis realizados a la materia prima y productos terminados se muestran en la tabla 1. Evaluación Sensorial. La aceptación de estos productos se puede observar en la figura 2. RESULTADOS Y DISCUSIÓN CONCLUSIONES Escaldado. La mejor prueba de escaldado se realizó a la temperatura de 100°C por 4min, ya que bajo estas condiciones las enzimas se inactivaron completamente. Para fijar el color se utilizó una solución de 15ppm CuCl2 .6H2 O (como Cu+2 ), en proporción 4:10 de chile-solución para escaldar. Deshidratación y Molienda. La perdida de agua se monitoreó cada 60 minutos como se muestra Se logró estandarizar una metodología de escaldado que mantiene el color verde del Jalapeño, además de formular la elaboración de tres productos con la finalidad de aumentar el valor comercial de este vegetal en el mercado y con esto promover el apoyo económico para el sector productivo que se encarga de la producción y comercialización del chile Jalapeño en el estado de Sonora. TABLA 1. Resultados de los Análisis Realizados Chile Fresco Chile deshidratado Dip Sazonador Polvo Botanero Humedad % Cenizas % Fibra Cruda % Acidez NaCl Titulable % % °Brix 93.00 5.67 4.20 3.30 3.80 3.00 2.08 2.30 2.90 2.80 3.50 3.65 3.25 3.11 2.34 3.40 6.30 5.60 55.50 0.45 8.00 * Los resultados son el promedio de cada determinación realizada por triplicado. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 45 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS 100 94 80 92 70 90 60 % de humedad % de Humedad 90 50 40 88 86 84 30 82 20 80 10 78 76 0 0 1 2 3 4 5 DIP 6 SAZONADOR POLVO BOTANERO Productos Horas Fig 2. Resultados de la evaluación sensorial Fig. 1. Curva de secado de chile jalapeño CUESTIONARIOS DE EVALUACIÓN SENSORIAL EVALUACION SENSORIAL DEL DIP EDAD: ________ SEXO: _________ 1.- Te agrada tanto color como consistencia a) SI b) NO 2.- El dip que te parece a) Poco Ácido b) Moderadamente Ácido c) Muy Ácido 3.- Que tan enchiloso te parece (0 poco enchiloso 5 muy enchiloso) 0 1 2 3 4 5 COMENTARIOS: ________________________________________________________ _______________________________________________________________________ MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 46 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS EVALUACION SENSORIAL DEL POLVO BOTANERO. EDAD: ________ SEXO: _________ 1.- Te gusto el color: a) SI b) NO 2.- El polvo te parece a) Poco Ácido b) Moderadamente Ácido c) Muy Ácido 3.- A que tipo de chile te supo: a) Jalapeño b) Chile Verde c) Habanero 4.- Te parecio mas: a) Dulce b) Salado COMENTARIOS: _________________________________________________________ _________________________________________________________________ EVALUACION SENSORIAL DEL SAZONADOR. EDAD: ________ SEXO: _________ 1.- Te gusta la apariencia del sazonador a) SI b) NO 2.- Te gusto el sabor a) SI b) NO COMENTARIOS: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 47 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS BIBLIOGRAFÍA http://www.inegi.gob.mx Quintero, A., Bourne, M.C., Barnard, J. And Anzaldua-Morales, A. Optimization of Low Temperature Blanching of Frozen Jalapeño Pepper(Capsicum annuum) Using Response Surface Methodology. Norman, N. Potter. 1994. Food Science. HARLA, México. http://www.salud.gob.mx Canjura, F.L., Watkins, R.H. y Schwartz, S.J. 1999. Color Improvement and Metallo-chlorophyll Complexes in Continuous Flow Aseptically Processed Peas. Journal of food science. 64(6): 987. AOAC. 1990. Official Methods of Analysis of the Assosiation of Official Analytical Chemists. 15a Ed. USA. http://www.empacadorasanmarcos.com/historia.html MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 48 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS SALCHICHA DE GLUTEN CON JALAPEÑO Buitimea Cantua N.E,. Felix Ibarra J.S., Galaviz Barreras K. L.,Valenzuela Zazueta E. Fernández R.M.V., Ramírez O. R. , Tapia L. M.I., Cumplido B. G. RESUMEN INTRODUCCIÓN Considerando que el trigo es uno de los cereales de mayor producción en el Estado de Sonora, y como una alternativa más para el consumo del mismo se obtuvo el gluten del trigo, para la elaboración de salchicha de gluten con chile de jalapeño ya que además se consideró que dicho producto es económico y con un alto contenido de proteínas fáciles de digerir, además de ser rico en metionina. Para la elaboración de la salchicha se obtuvo el gluten a partir de la harina de trigo, combinándolo con aislado de soya que es rico en lisina. Al gluten húmedo se le adicionó un producto comercial con sabor a res, mezclándolo hasta obtener una mezcla homogénea, formando una masa compacta, posteriormente ésta se sometió a molienda y mezclado incorporándole los siguientes ingredientes: Hielo 1kg, fosfatos 0.4%, condimento de salchicha 0.6%, sorbato 0.1%, sal, aceite vegetal y colorante 118 mg. Una vez homogenizada la mezcla se sometió al proceso de embutido para después proceder al ahumado por dos horas. Ya obtenido el producto , se llevó a cabo el análisis químico proximal obteniendo los siguientes resultados: Humedad 21 %, cenizas 10 %, proteína 29 %, grasa 13 %, fibra 27 %. Para determinar la aceptación de la salchicha obtenida se realizó una evaluación sensorial utilizando 75 panelistas no entrenados los cuales calificaron los atributos de color, olor, sabor, obteniendo los siguientes porcentajes de aceptación para cada uno de ellos: 89 %, 85 %, 65 %, respectivamente. Los granos o semillas de cereales están constituidos por tres partes principalese: 1) una membrana o envoltura llamada afrecho formada por seis capas distintas y que es la parte más rica en celulosa, hierro, fósforo, calcio, magnesio, fluor. y vitaminas del complejo B; 2) el endospermo el cual está formado en su mayor parte por almidón y proteína y 3) el gérmen o embrión que es rico en lípidos así como en proteína y minerales. Mediante la molienda del trigo se recupera el endospermo y se obtiene la harina, que al incorporarle agua se forma una masa viscoelástica de la cual se elimina el almidón mediante lavados repetidos dejando las proteínas, formando una masa compacta llamada “gluten”. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL El gluten de trigo es un producto de un alto valor alimentario, está constituido por casi en su totalidad por proteínas (aproximadamente un 24 %), y tiene un contenido bajo de hidratos de carbono (un 4 %) lo que lo hace apto para el consumo de las personas afectadas por diabetes. Su consistencia, y textura es muy similar a la de la carne, por este motivo ha recibido el nombre de “carne vegetal” y se caracteriza por ser insoluble en agua. Las propiedades únicas de absorción de agua, visco elasticidad y termo coagulación lo diferencian de cualquier otra proteína vegetal. (Alimentación vegetariana). El gluten está compuesto por dos grupos proteicos básicos (gluteninas y gliadinas) que son bajas en 49 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS el aminoácido esencial lisina. Es importante considerar que el contenido de proteína es uno de los determinantes de la calidad del gluten y que al poseer contenidos bajos de lisina al mezclarse con la proteína de leguminosas como la soya ( altas en lisina) se complementan incrementando el valor nutritivo de la mezcla (Badui, 1999). Por lo tanto el objetivo de este trabajo es la elaboración de una salchicha de gluten con jalapeño, considerando tres aspectos fundamentales que son: el rendimiento, la calidad nutritiva , y los beneficios económicos del gluten, por lo que la salchicha ha elaborar será de bajo costo y alto valor nutritivo, además de mejorar el sabor de la salchicha de gluten de trigo mediante la adición de chile jalapeño. MATERIALES Y MÉTODOS Para el presente proyecto se utilizó harina de trigo y aislado de soya, obtenidos del comercio local. Para la elaboración de la salchicha primero se obtuvo el gluten a partir de la harina, a la cual se le agregó agua hasta obtener una masa viscoelástica. Una vez obtenida la masa ésta se sometió a lavados repetidos hasta eliminar el almidón. Para la elaboración de la salchicha se utilizó la siguiente formulación: aislado de soya 25%, Hielo 1Kg, fosfatos 0.4%, condimento de salchicha 0.6%, sorbato 0.1%, sal, aceite vegetal y colorante 118 mg. Tanto al gluten obtenido como al producto elaborado se sometieron a un análisis químico proximal realizando las siguientes determinaciones: humedad por el método 926.04 A.O.A.C, cenizas por el método 900.02 A.O.A.C, proteína por el método 960.52 A.O.A.C., grasa por el método 952.00 A.OA.C., fibra por el método 962.09 A.O.A.C. Con el fin de determinar el grado de aceptación por los consumidores se realizó un análisis sensorial utilizando 75 penalistas no entrenados, los cuales calificaron los atributos de olor, color, y sabor. (Pedrero, RESULTADOS Y DISCUSIÓN Al extraer el gluten se fue formando una masa viscoelástica y resistente misma que al iniciar la preparación de la salchicha se comportó resistente, lo que fue haciendo posible el poceso de la preparación de dicho producto, ya que al adicionarle los ingredientes, esta fue reaccionando favorablemente, hasta producir “ salchicha de gluten con jalapeño”. En el análisis químico proximal se obtuvieron los resultados que se muestran en la tabla 1 donde se puede observar que el porcentaje de proteína es ligeramente mayor en el gluten que en la salchicha, sin embargo el valor nutritivo de la salchicha es mayor al haberse adicionado el aislado de soya, complementándose los aminoácidos esenciales en el producto como se muestra en la tabla 2. En la figura 1. se muestran los resultados obtenidos en la evaluación sensorial realizada indicándose los porcentajes de aceptación para cada uno de los atributos evaluados. Tabla 1. Resultados del análisis próximal del gluten y salchicha de gluten con jalapeño. ANALISIS Humedad % Cenizas % Proteìna % ( N x 5,7) Grasa cruda % Fibra cruda % MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL GLUTEN SALCHICHA DE GLUTEN 20% 21 % 5% 10 % 45% 29 % 10 % 13 % 20% 27% 50 ACADEMIA DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Tabla 2. Perfil de aminoácidos en el patrón de referencia de la FAO/OMS y presentes en gluten de trigo, aislado de soya y salchicha de gluten. 1 Alimento ILE LE LIS CIS TIR TREO TRIP VAL CALIF U FAO/OMS 2 . 40 70 55 5 60 40 10 50 100 2 42 68 17 36 80 24 10 42 31 Aislado de soya2 48 81 65 27 92 38 14 48 77 Salchicha de gluten 44 82 19 34 83 28 11 44 43 Gluten de trigo con aislado de soya3 Las unidades están expresadas en mg de aminoácidos por gramo de proteína como Índice de Aminoácidos (IAA). 2Braverman, 1995 (ASA). 3Valores calculados para la salchicha de gluten, considerando una mezcla de 75% de gluten de trigo con 25% de aislado de soya. 1 65% 85% 89% OLOR COLOR SABOR Fig. 1. Porcentaje de aceptación en la evaluación sensorial BIBLIOGRAFIA AOAC. 1999. Official Methods of Analysis of AOAC International. 16th Edition. The Scientific Association Dedicated to analytical Excellence. Badui. S. Química de Alimentos. 1999. Addison Wesley Longman de México. México D.F. Pedrero F. Daniel. Evaluación Sensorial de los Alimentos Métodos Analíticos. Análisis de la cadena de gluten. www.sagpya.mecon.gov.ar/o-3/ farina/glu-trigo/gluten.htm-39k. Alimentación vegetariana. www.nutriverde.com.ar/ porquegluten.htm-22k Braverman V. 1995. Manual sobre Usos de la Soya en Panificación. ASA/México Cat. 72. Asociación Americana de Soya. United Soybean Board. México. pp. 4 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 51 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 52 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA USO TERAPÉUTICO DE LAS CÉLULAS MADRE Villegas Valle R.C., Gastélum Aviña A.P. y Garcilaso Pérez J. R. INTRODUCCIÓN En Agosto del año pasado, el cardiólo Eckhard Strauer, en Alemania, inyectó células madre en la zona dañada de un paciente que había sufrido de un infarto al miocardio. Después de varios meses el área dañada se había reducido en un 70 % y el funcionamiento de la bomba corazón se había mejorado sensiblemente. ¿Qué fue lo que pasó? Lo que pasó fue que las células madre inyectadas, bajo el influjo de mensajeros químicos, liberados por las células cardíacas vecinas. se convirtieron en células cardíacas, que asumieron las funciones de las células muertas por el infarto. Estas células surgen durante la embriogénesis (primeras etapas del desarrollo embrionario) que incluye la división celular coordinada, la especialización celular y la muerte celular genéticamente programada. Estas células están en la base misma del gran misterio de la vida que representa el hecho de que una sola célula -huevo fertilizado- dé origen a un organismo multicelular complejo. Celulas Madre Embrionarias A los cuatro o cinco días después de que un huevo se fertiliza, todo se ha transformado en una estructura esférica llamada BLASTOCISTO, hecha de unas 150 células. El blastocisto comprende una capa exterior de células o Trofoectodermo, que dará origen a la placenta; una cavidad llena de fluido o blastocele; un conjunto de células en el interior, o MASA CELULAR INTERIOR. Este es el conjunto de CELULAS MADRE EMBRIÓNICAS (ESC, por sus siglas en inglés). Como estas células se especializarán en distintas familias se dice que son PLURIPOTENCIALES. Mientras que las células de cada familia particular, que solo dan esa familia son MULTIPOTENCIALES. El huevo fertilizado es TOTIPOTENCIAL porque puede generar todas las células y tejidos que hacen a un embrión y apoyar su desarrollo en el útero. Pero ¿qué es una célula madre? Una célula que tiene la habilidad de dividirse (AUTOREPLICARSE) por períodos indefinidos a través de la vida de un organismo; y que bajo condiciones adecuadas puede dar origen (DIFERENCIARSE) a muchos tipos de células diferentes, de las que conforman un organismo. En 1998 James Thomson y sus colaboradores reportaron los métodos para obtener estas células a partir de blastocistos de embriones humanos, producidos a través de fertilización in vitro y donados para fines de investigación. Se utilizan células de blastocisto de cinco días, cuando el embrión humano contiene unas 200 a 250 células, Este hecho despertó el interés de los investigadores, que ya venían trabajando desde hacía tiempo con las células madre, e inmediatamente se pensó que el beneficio de estas células para los organismos, no se limitaba al corazón. Teóricamente las células madre tienen la habilidad de diferenciarse en cualquier tipo de células: nerviosas, hepáticas, renales, musculares, pancreáticas, sanguíneas, cartilaginosas, etc. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 53 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA de las cuales unas 30 a 34 forman la masa celular interior. Estas células pueden proliferar por dos años a través de unas 300 a 450 divisiones sin diferenciarse. (1.3.) Celulas Germinales Embriónicas También se pueden obtener las llamadas CELULAS GERMINALES EMBRIÓNICAS, o GSC. Estas células se derivan de células germinales embriónicas, obtenidas de la cresta gonadal y del mesénquima de tejidos fetales de 5 a 9 semanas, que han sido abortados. P a r a aislarlas se usan los mismos métodos. En este caso el proceso requiere la formación de cuerpos embrioideos, que contienen una mezcla impredecible de tipos de células parcialmente diferenciadas. Estas células solo proliferan unas 40 a 70 divisiones. No se sabe cómo una célula madre embriónica puede dividirse y permanecer indiferenciada. Se están estudiando diversos factores que se supone influyen en el proceso. De la misma manera no se sabe cómo pueden inducirse a la diferenciación (1.4.) Celulas Madre Adultas La célula madre adulta es una célula no diferenciada (no especializada), que se encuentra en un tejido diferenciado (especializado) y que puede renovarse sin especializarse, o puede especializarse para dar todos los tipos de células especializadas del tejido de donde se origina. O sea pueden dar origen a tipos de células maduras con características morfológicas y funcionales especializadas. No existen células madre adultas aisladas que sean capaces de formar todas las células del cuerpo, es decir, no hay evidencia de una célula madre adulta pluripotencial. (2). Las Células Madre Hematopoyéticas. (HSC) son células aisladas de la médula ósea o de la sangre periférica, que pueden renovarse a sí mismas, MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL pueden diferenciarse a una diversidad de células especializadas, pueden movilizarse hacia fuera de la médula a la circulación y pueden sobrellevar muerte programada. Una de cada 10,000 o 15,000 células de la médula ósea, o una de cada 100,000 de la sangre periférica es célula madre hematopoyética. Son las responsables de formar todos los tipos de células sanguíneas del cuerpo. HSC y enfermedades autoinmunes. El objetivo es destruir las células inmunes autoreactivas, de larga vida y generar un nuevo sistema inmune que funcione adecuadamente. Se inyecta un factor de crecimiento para liberar a las células madre de la médula ósea la circulación. Las células HSC se aíslan, se purifican y se almacenan. Se dan entonces drogas citotóxicas y radiaciones. Luego se inyectan las células madre, que migrarán a la médula ósea y comenzarán a diferenciarse en células maduras del sistema inmune.(5). HSC y diabetes. Inicialmente se usaron transplantes de páncreas total con un resultado de 83 % de éxito. Posteriormente se intentó inyectar células de los islotes pancreáticos, que junto con una terapia inmunosupresora efectiva tenía un poco de más éxito. Los islotes se obtienen de páncreas de cadáveres, y se requieren dos cadáveres por transplante. Actualmente se prefiere cultivar células madre para generar una población de células capaz de coordinar la liberación de cantidades adecuadas de insulina. HSC y Sistema Nervioso. Se sabe que algunas partes del cerebro humano sí generan neuronas, por lo menos bajo ciertas circunstancias. Nuevas neuronas surgen de células madre neurales, las cuales pueden generar muchos, si no es todos, los tipos de células que se encuentran en el cerebro. Esto hace vislumbrar la posibilidad de curar enfermedades degenerativas, como Parkinson o Esclerosis. La estrategia sería cultivar células madre no diferenciadas en el laboratorio y estimular su diferenciación para implantarlas. Otra sería encontrar factores que ayuden a diferenciar 54 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA a las células madre y a sobrevivir. HSC y Enfermedades Cardíacas. Todavía no hay evidencia de que haya células madre en el corazón que puedan proliferar y diferenciarse. Ya hay reportes del uso de las HSC para regenerar los tejidos del corazón. La estrategia sería inyectar células madre a la pared dañada. Se formarían nuevos cardiomiocitos, que en unos 9 días ocuparían la porción dañada. HSC y Terapia Génica. Se remueve del cuerpo una célula madre, o un linfocito o fibroblasto. A través de un vehículo adecuado se le introduce el gen terapéutico. Se deja crecer y multiplicar a las células y se infunden nuevamente al paciente. Desde el advenimiento de la terapia génica, se han utilizado las células madre hematopoyéticas. Se identifican fácilmente y se manipulan en el laboratorio y se pueden regresar al paciente por simple inyección. BIBLIOGRAFIA 1.- Amit, M., Carpenter, M.K et al., (2000) “Clonally derived human embrionic stem cell lines mantain pluripotency and proliferative potential for prolonged periods of culture”. Dev. Biol. 227, 271278. 2.- Assady, S., Maor, G., et al., (2001) “Insulin production by human embryonic stem cells”,Diabetis,50,25-35 http://www.diabetes.org/ Diabetes_Rapids/Suheir_Assady_06282001.pdf 3.- Bongso, A., Fong., C.Y. Ng, S.C., adn Ratnam, S.S. (1954).” Blastocyst transfer in human in vitro. Fertilization; the use of embryo MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL co-culture.” Cell Biol. Int. 18, 1181-1189. 4.- Harley, C.B., Gearhart, J.,Jaenisch, R., Rossant, J., and Thompson, J-. (2001) “Pluripotent stem cells: biology and aplplications.” Durango CO. 5.-Jones, G.M., Trounson, A.O., Lolatgis, N., and Word, C. (1998). “ Factors affecting the success of human blastocyst development and pregnancy following in vitro fertilization and embryo transfer.” Fertil. Steril. 70, 1022-1029. 55 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CAFÉ Y LOS EFECTOS DE LA CAFEÍNA EN LA SALUD Espinoza Lacarra. V., Hernández Castro A., Cruz Maldonado L., Ochoa Valle A. y Arvayo Ortiz R.M RESUMEN El café fue tostado por primera vez hacia finales del siglo XIV. La composición química de los granos cambia durante el proceso de tostado debido a que el agua se disipa en el grano y una serie de reacciones químicas convierte los azúcares y almidones en aceites, éstos otorgan al café gran parte de su aroma y sabor. Al ser tostado, el grano aumenta su tamaño al doble y la caramelización del azúcar cambia el color de verde a marrón. Entre los componentes principales del café se encuentran la cafeína, la trigonelina, proteínas y aminoácidos, azúcares (polisacáridos), ácidos, lípidos, productos de caramelización y condensación, minerales entre otros. La cafeína se obtiene de las plantas incluyendo la semilla del café, la hoja de té y de la semilla de cocoa. Se encuentra mayormente concentrada en el café, chocolate, té y bebidas carbonatadas. El cuerpo la absorbe rápidamente y circula a todos los tejidos en un tiempo de 15 a 45 minutos dependiendo de la dosis. El hígado se encarga de degradarla y la mayor parte es excretada por los riñones en un lapso de 5 horas. Como cualquier droga, la cafeína es adictiva y el cuerpo puede adaptarse a su presencia. El objetivo de este estudio es dar a conocer la composición química del café y los efectos que ocasiona en la salud(2,4,5, 8). INTRODUCCIÓN El café se obtiene de la planta del cafeto, originaria de Etiopía, la bebida preparada se introdujo a Europa en el siglo XV y a partir de entonces su MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL consumo se extendió en todo el mundo. El café llegó a México hace 200 años y desde entonces nuestro país es uno de los principales productores. Actualmente el café mexicano se produce en las regiones montañosas de 12 estados de la república, es un producto tropical que requiere para un adecuado desarrollo de ciertas condiciones climáticas, agronómicas y de altura sobre el nivel del mar (13). Los granos de café son las semillas de las plantas de la familia Rubiaceae la cual comprende por lo menos 66 especies del género Coffea Aunque existen diferentes especies de café, las más comerciales son Coffea Arábica y Coffea Canephora en sus variedades Arábiga y Robusta. Las plantas de café robusta y de todas las especies silvestres de café tienen 22 cromosomas, mientras que las de arábiga tienen 44. Por lo tanto esta última no puede cruzarse con otras especies para producir una planta híbrida.(4,5,13). La calidad final del café depende de la genética de la planta. El aroma del café verde contiene alrededor de 250 especies moleculares volátiles diferentes, mientras que el tostado más de 800. Cuando el café se somete al proceso de tostado, el agua residual dentro de cada grano se convierte en vapor de agua; a altas temperaturas (185240°C), los azúcares se combinan en el proceso de caramelización (reacción de Maillard ) con las proteínas, péptidos y aminoácidos. Los productos finales son glicosilaminas y melanoidinas parduscas y agridulces responsables del sabor dominanate del café, además de dióxido de carbono(5,7). 56 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA GENERALIDADES Aroma del Café Los investigadores analizan las fragancias que se desprenden durante el tueste del café por cromatografía y olfatometría, en la que un grupo de expertos olfatea y define el olor de cada elemento reconocible. La espectrometría de masas se utiliza para identificar la composición química de cada olor. Entre los aromas están el de rosas, del té de Darjeeling, del chocolate, de la vainilla, rancio, humo, canela y de las violetas entre otros. Desafortunadamente, las moléculas más poderosas en el olor de una muestra de café son las que provienen de granos defectuosos. Las moléculas como el etilbutanoato y el etilglicolato son las responsables de los aromas dasagradables de los granos inmaduros. De la misma manera las moléculas de metilisoborneol y de tricloroanisol producen el olor químico a tierra del café robusta.(5). Composición química Entre los compuestos químicos del café arábiga crudo y tostado se encuentran la cafeína, trigonelina, proteínas y aminoácidos, azúcares principalmente polisacáridos, ácidos, lípidos, productos de caramelización y condensación, aromas volátiles, minerales (como cenizas de óxidos). El café expresso contiene los compuestos siguientes: 2-etil-3,5-dimetilpirazina y el 2-etil-3,6dimetilpirazina con aroma a chocolate, el metilsalicilato con olor a canela, b-damascenona con aroma a té, isovaleraldehido con aroma a dulce, a-ionona y linalol con aroma a flores(5). La sobreextracción del café expresso conduce a la incorporación de compuestos aromáticos indeseables y menos solubles como el 2,4diecadenal con aroma a rancio, el etilgujacol con aroma a humo, el 2,4-nonadienal con aroma a rancio y el dimetiltrisulfuro con aroma a azufre(5). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Efectos de la Cafeína en la Salud Es un alcaloide que pertenece al grupo de las xantinas. Su fórmula es C8 H10 O2 N4 .H2 O , es una de las drogas más extendidas en la actualidad; se encuentra en numerosas plantas como el café, té, cacao, yerba mate, cola y guarana. Los efectos fisiológicos de la cafeína pueden observarse en los adultos en dosis de 100 a 200 mg que equivalen a dos tazas de café, en los niños que consumen bebidas gaseosas el nivel de cafeína es mucho mayor ya que equivale al de cuatro tazas de café. Entre estos efectos están: . Elevado nivel de azúcar en la sangre . Elevado nivel de lípidos en la sangre . Hipertensión arterial . Estimulación del sistema nervioso central . Aumento de la excreción de Ca, Mg y Fe por vía urinaria . Incremento de la secreción ácida estomacal e intestinal . Aumento en la incidencia de quistes en mama . Impedimento de la concepción . Temblores, irritabilidad y nerviosismo . Insomnio . Ansiedad y depresión Como toda sustancia estimulante, la cafeína provoca en el organismo un estado de hiperactividad en todos los niveles, entre ellos el cardiovascular por las catecolaminas. Estudios realizados sugieren que la cafeína impide la habilidad de absorción del calcio y hierro, que es un factor de riesgo en el desarrollo de la osteoporosis. La cafeína se encuentra mayormente concentrada en el café, chocolate té y bebidas carbonatadas. Muchos consumidores han tratado de limitar su consumo comprando café descafeinado, pero debemos tener cuidado ya que algunos fabricantes utilizan solventes químicos que pueden ser peligrosos. Un estudio reveló que las mujeres que consumen más de 300 mg de cafeína al día, esto es tres tazas 57 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA de café u ocho refrescos al día reducen la posibilidad de embarazo en un 26%. La cafeína interfiere en la actividad de los medicamentos. Algunos compuestos, como los anticonceptivos y los fármacos para el corazón o las úlceras, reducen la capacidad del organismo para eliminar la cafeína por los riñones, esto puede provocar insomnio, irritabilidad y palpitaciones. La cafeína reduce el efecto sedante de algunos tranquilizantes y si se toma con algunos antidepresivos puede llegar a causar una crisi de hipertensión arterial grave y alteraciones del ritmo cardíaco. Contenido de cafeína en los alimentos: 130 mg por una taza de 150 ml de café molido 70 mg por vaso de 360 ml de té 50 mg por taza de 150 ml de té molido 40 mg por lata o botella de bebida gaseosa 20 mg por cada 2 tabletas de chocolate amargo CONCLUSIONES Podemos concluír que los productos que contienen cafeína no son recomendables para su consumo debido a que causan demasiados problemas de salud. Debemos evitar o reducir por lo menos el consumo de la cafeína ya que al igual que el cigarro causa adicción . Se debe educar a la población para ayudar al reconocimiento de las sustancias consumidas y socialmente aceptadas como el té, café, alcohol y tabaco contienen importantes drogas psicoactivas ayudaría al público entre los tipos y patrones de consumo. Cafeína Recomendaciones 1. Elija cafés basado en cereales e infusiones o té de yerbas en lugar de café descafeinado, té y otras bebidas que contienen cafeína. 2. Los productos con cafeína deben ser usados solamente bajo prescripción médica. 3. Las mujeres embarazadas y en período de lactancia al igual que los niños pequeños deben abstenerse del consumo de productos que contienen cafeína. 4. Si se usan productos basados en chocolate o cocoa, deben hacerse solo ocasionalmente o para dar sabor. 5. Elija beber agua pura, jugos de fruta y vegetales(9,10,11). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Estructura de la molécula de cafeína [Verde: Carbono] [Rojo: Oxígeno] [Blanco: Hidrógeno] [Azul: Nitrógeno] Fórmula química: C8 H10 O2 N4.H2 O Figura 1. Formula Estructural de la Cafeína. Fuente(8). 58 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA American Journal of Epidemiology. Vol. 155(5): 429-436.2002. John Hopkins School of Higiene and Public Health. Coffee Industry. www.coffeescience.org Garattiny,S. Caffeine, Coffee and Health, Raven Press, 1993Illy, A. y R. Viani, Espresso Coffee. The Chemistry of Quality. Academic Press, 1995. International Scientific Association of Coffee. www.asic-cafe.org www..saludnutrition.com/scripts/salud.dll/la-cafeína.html www.diariomédico.com/edición/noticia/0,2458,63596,00.html www.diariomédico.com/últimas/not2709901a.html www.dietasalamedida.com/todito/noticias/la.cafeína-un-armade.dos-filos.asp Illy E. La Complejidad del Café. Scientific American Latinoamérica. 2002. vol. 3. www.diabetes.org.mx/noticias248.html International Cofee Organization. www.ico.org http:/www.porta programas.asp.com. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL delcafé.com/portaldelcafé/módulos/ 59 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA POR UN PEQUEÑO DESCUIDO: Penicillium notatum Andrade González B., Fiool Félix E., Pérez Armendáriz R. Se muestra la morfología y la acción como antibiótico del hongo Penicillium sobre bacterias. El moho Penicillium notatum produce una sustancia bacterolítica difusible capaz de destruir diferentes especies de bacterias como staphylococcus aureus. La penicilina inhibe la síntesis de la pared celular e induce una síntesis descontrolada de enzimas autolisinas en la bacteria. Las colonias de Penicillium notatum presentan varios tonos de verde, azul verdoso, rosado, blanco u otros colores. Las superficies de las colonias son aterciopeladas o pulverulentas por la presencia de conidios. Las hifas son hialinas, septadas y producen conidióforos en forma de pincel. Este hongo es probable que se pueda aislar de secreciones respiratorias, lavado gástrico, piel, orina, oído y córnea. Los aislamientos de Penicillium se recuperan frecuentemente en el laboratorio clínico y se sabe que algunas especies son causantes de enfermedades en el hombre. En la mayoría de los casos, Penicillium se encuentra como contaminante y no como patógeno. INTRODUCCIÓN En 1928, Alexander Fleming observó el crecimiento de un hongo contaminante en un cultivo en una placa que había sido dejada abierta al aire por descuido. Además las colonias estafilocóccicas que crecían en las adyacencias del hongo estaban sufriendo un proceso de lisis. Fleming Concluyó, correctamente, que el hongo, luego identificado como una cepa de Penicillium notatum producía una sustancia difusible bacteriolítica capaz de matar a los estafilococos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL El antibiótico desconocido de Fleming, que después se denominó penicilina, fue el precursor del advenimiento de la era moderna de los antibióticos. La aplicación práctica del descubrimiento no comenzó hasta 1939, cuando Florey y Chain desarrollaron una técnica por la cuál podía obtenerse un extracto microbiano de Penicillium en cantidad y pureza suficientes como para su empleo en seres humanos. La necesidad de las pruebas de sensibilidad a los antibióticos se hizo evidente poco después de que estuvieron disponibles en el comercio. La penicilina actúa matando a las bacterias e inhibiendo su crecimiento; se trata de un antibiótico bactericida. Sólo puede destruir a los organismos que están creciendo y multiplicándose, no a los que se encuentran en estado latente. Es muy efectiva contra un amplio espectro de microorganismos responsables de diversas enfermedades, como los neumococos, los estreptococos, los gonococos, los meningococos, el bacilo Clostridium tetani causante del tétanos y la espiroqueta responsable de la sífilis. Este fármaco ha sido utilizado con éxito para tratar ciertos procesos que resultaban mortales antes de la era antibiótica, como la endocarditis bacteriana subaguda, la septicemia, la gangrena gaseosa, la gonorrea y la escarlatina. El moho Penicillium notatum produce una sustancia bacterolítica difusible capaz de destruir diferentes especies de bacterias como staphylococcus aureus. La penicilina inhibe la síntesis de pared celular e induce una síntesis 60 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA descontrolada de enzimas autolisinas en la bacteria. La transpeptidasa, que se encuentra unida a la membrana celular, es un miembro de una familia de enzimas conocidas como proteínas fijadoras de penicilina, que a su vez son parte de la superfamilia de enzimas reconocedoras de penicilina. Además de las transpeptidasas, existen otras proteínas fijadoras de penicilina que participan en la formación de la pared celular bacteriana. Estas proteínas fijadoras se encuentran adheridas a la membrana celular en las bacterias grampositivas y a la membrana plasmática interna en las especies gramnegativas. La función específica de las diferentes proteínas fijadoras de penicilina ha sido ilustrada de manera espectacular en E. Coli, en la que la interferencia con diferentes proteínas produce efectos morfológicos diversos cuando se dificulta la síntesis de la pared celular. Las proteínas fijadoras de penicilina se numeran de acuerdo con su peso molecular: la proteína 1 es la de mayor peso. El sistema de numeración es específico para cada especie. Las colonias de Penicillium notatum presentan varios tonos de verde, azúl verdoso, rosado, blanco, u otros colores. Las superficies de las colonias pueden ser lisas (no vellosas), granular, algodonosa o lanosa dependiendo de su madurez y grado de esporulación; son aterciopeladas o pulverulentas por la presencia de conidios. Las hifas son hialinas y septadas y producen condióforos en forma de pincel. La pared celular de las bacterias está compuesta por peptidoglicano. Esta estructura, que es más MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL gruesa en las Gram (+), entre otras funciones protege a la célula de su destrucción por estallido en un medio normal, no hiperosmótico puesto que las bacterias tienen una gran presión osmótica interna (Grampositiva: 20 atmósferas; Gramnegativa: 5 atmósferas). Las células, debido a su crecimiento, están continuamente sintetizando nuevo peptidoglicano y transportándolo a su sitio adecuado en la pared celular. Varios antibióticos reaccionan con uno o varios de los enzimas que se requieren para completar este proceso originando que la célula desarrolle puntos frágiles en su pared celular debido a la síntesis de peptidoglicano deficiente, lo que origina que sea osmóticamente frágil. Los antibióticos que producen este efecto se consideran bactericidas ya que la célula debilitada está sujeta a lisis. La mayor parte de estos antibióticos son activos frente a células en crecimiento ya que las células viejas no sintetizan peptidoglicano. Betalactámicos: Inhiben la síntesis de la pared celular en su última fase interfiriendo la transpeptidación. Son análogos estructurales de la D-alanil-D-alanina y por ello se considera que estos fármacos se unen a las transpeptidasas a las que inactivan irreversiblemente. Algunas penicilinas son menos efectivas frente a bacterias Gram (-) debido a que la membrana externa bloquea su paso al interior, aunque las penicilinas sintéticas y cefalosporinas tienen efecto también frente a Gram (-). Bacitracina: Bloquea el transporte de las subunidades de peptidoglicano a su posición en la pared celular. 61 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA LOS ALIMENTOS: MEDICINA MILAGROSA Morales Ureta R., García Camarena R., López Oyama A. B., Zamudio Valenzuela A.M., Valenzuela Ortiz C. J., García Palacios C. y Lerma Maldonado R.E. RESUMEN maravillosos fabricados por el hombre, es preciso reconocer que la madre naturaleza es en realidad Saber qué se debe comer y qué no se debe comer la más grande y antigua farmacéutica. Escuchar según las condiciones de salud de cada quien es las nuevas revelaciones de la ciencia acerca de esa poseer un tesoro de conocimientos para tratar y sabiduría milenaria proporciona un dominio sin prevenir los problemas de salud. En este trabajo precedentes sobre la propia salud. se empieza presentando las teorías del poder curativo de los alimentos, enseguida se dan a INTRODUCCIÓN conocer algunos alimentos que ayudan en la salud del sistema cardiovascular, remedios para los La alimentación no es un hecho trivial para los trastornos digestivos, alimentos que hacen sentirse miles de millones de células que constituyen mejor y más inteligente, alimentos para combatir nuestro ser. El acto de comer es vital : una las infecciones comunes y los problemas comunión con la naturaleza capaz de promover la respiratorios y se finaliza con el tema de cómo vida o la muerte. Los alimentos pueden alterar el usar el poder farmacológico de los alimentos. La cerebro y levantar el ánimo, aportar cargas teoría de los antioxidantes, el poder farmacológico eléctricas al cerebro para acelerar el pensamiento de la grasa y las intolerancias a los alimentos sirven y mejorar nuestro desempeño. Los alimentos de base para la investigación sobre el poder pueden alterar la actividad intracelular llevando curativo y preventivo de los alimentos. Los con el tiempo al cáncer, pero también pueden alimentos que pueden salvar las arterias y prevenir liberar agentes causantes de desintegrar los agentes la enfermedad cardíaca son: mariscos, frutas, químicos causantes del cáncer o de interrumpir hortalizas, nueces, granos, leguminosas, cebolla, las reacciones en cadena de esas moléculas. ajo, aceite de oliva, alimentos ricos en vitamina C, E y beta caroteno. Alimentos para el No existe prácticamente ningún problema de salud estreñimiento son el salvado de trigo, salvado de o proceso natural del organismo que no esté sujeto arroz, frutas y hortalizas, ciruelas pasas, higos, de una forma u otra a la influencia de las sustancias dátiles, linaza, café y mucho líquido. Alimentos que ingerimos. Los alimentos están comenzando que bajan el nivel de actividad son azúcar, miel, a ser definidos como una medicina poderosa, como pasta, pan y alcohol. Alimentos estimulantes son una medicina que sirve para prevenir y cafeína y proteína. Alimentos que ayudan a contrarrestar todo tipo de enfermedades e mejorar la inmunidad: yogur, ajo, alimentos ricos incrementar la energía física y mental, el vigor y en beta carotenos y zinc, la dieta vegetariana, una el bienestar. Los alimentos son el gran dieta baja en grasa. A pesar de los medicamentos descubrimiento del siglo XXI. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 62 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA TEORIAS SOBRE EL PODER CURATIVO DE LOS ALIMENTOS Son tres las teorías principales que sirven de base y de guía para la investigación sobre el poder curativo y preventivo de los alimentos. Estas teorías giran alrededor de los temas siguientes: los antioxidantes de los alimentos que sirven para combatir las enfermedades, el olvidado poder farmacológico de la grasa y los nuevos tipos de alergias e intolerancias a los alimentos. Los antioxidantes de los alimentos podrían salvarnos prácticamente de todas las enfermedades. Los oxidantes se presentan en varias formas y apariencias. Las más notorias y mejor estudiadas son los denominados radicales libres de oxígeno, éstos pueden atacar el ADN, el material genético de las células causando mutaciones, las cuales son el primer paso hacia el cáncer. Los alimentos, en particular los de origen vegetal (frutas y hortalizas), están repletos de feroces antioxidantes. Una vez dentro del organismo esos antioxidantes llegan a los tejidos y a los líquidos donde pueden ayudar a combatir la invasión de los oxidantes. Estos antioxidantes son quercetina, licopeno, luteína, glutation y otros más conocidos como la vitamina C, E y el beta caroteno y el selenio. Con lo que respecta al poder farmacológico de las grasas se puede decir que las grasas de los alimentos ejerce un poder asombroso sobre las células. La actividad biológica de la célula depende muchas veces del frágil equilibrio dentro de la célula de los ácidos grasos que se ingieren en los alimentos. Eso significa que el tipo de grasa que se consuma es de vital importancia para su salud. Las dos categorías más importantes para la fabricación de los eicosanoides son los ácidos grasos omega 3, concentrados en la vida marina y los ácidos grasos omega 6, concentrados en aceites MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL vegetales como los de maíz, cártamo y girasol y también en la carne de animales engordados con alimentos de origen terrestre. Las células son el campo de batalla en donde los ácidos grasos omega 3 y omega 6 compiten por la supremacía y de la victoria de uno de los dos depende el estado de salud de la persona. Las dietas modernas deficientes en pescado privan a las células del aceite marino y las sobrecargan de los aceites modernos procesados y de grasas de la carne extrañas a nuestras células. Este desequilibrio de ácidos grasos obligan a las células a funcionar mal precipitando las actuales epidemias de enfermedades crónicas como el cáncer, la diabetes, la artritis y las enfermedades del corazón.. El organismo necesita una dosis mínima de aceite de pescado y al no obtenerla se desquita desencadenando una multitud de enfermedades. En un caso típico de alergia verdadera a un alimento, el sistema inmunitario reacciona exageradamente y confunde los compuestos innocuos presentes en la leche de vaca o nueces, por ejemplo, con enemigos como las bacterias y los virus. Este error inicia una reacción de alarma en cadena. El sistema inmunitario comienza a producir inmunoglobulina E o IgE aprestándose para luchar contra la falsa amenaza (antígeno) liberando histaminas y otras sustancias químicas que provocan los síntomas de la alergia. Tradicionalmente se consideran alergias verdaderas solamente aquellas reacciones en las que participa la IgE. Los cinco alimentos alergénicos con mayor probabilidad de desencadenar trastornos crónicos son: cereales a base de trigo, productos lácteos, cafeína, levaduras y cítricos. Alimentos para la Salud del Sistema Cardiovascular Si le teme a las enfermedades cardíacas, uno de los secretos más grandes para que pueda sobrevivir es saber lo que comen las personas que no tienen problemas del corazón ni mueren de enfermedad 63 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA cardiaca. Algunos de los alimentos que le pueden salvar las arterias y prevenir la enfermedad cardiaca son: mariscos, frutas, hortalizas, nueces, granos, leguminosas, cebolla, ajo, aceite de oliva, alcohol con moderación, alimentos ricos en vitaminas C, E y el beta caroteno. Pero también hay alimentos que pueden dañar las arterias y el corazón como: las carnes y productos lácteos ricos en grasa saturada y el alcohol en exceso. El colesterol es una sustancia amarillenta, grasosa y pegajosa presente en la sangre y es una de las razones por la cual sus arterias se convierten en el basurero de la mugre biológica conocida como placa, la cual estrecha los vasos sanguíneos y reduce la distancia que lo separa a usted de la enfermedad cardiaca. Entre los alimentos que le ayudan a controlar el colesterol se encuentran: frijol, avena, manzana, zanahoria, aceite de oliva, aguacate, almendras, nueces de nogal, ajo, cebolla, mariscos, especialmente pescado grasoso, frutas y hortalizas con alto contenido de vitamina C y beta caroteno, cereales ricos en fibra soluble y alcohol con moderación. Pero también hay alimentos que aumentan el colesterol malo como son los alimentos con alto contenido de grasa saturada y colesterol. En la sangre los beneficios de modificar los factores de coagulación mediante la dieta se ven rápidamente. Previniendo la formación de coágulos se puede reducir radicalmente las probabilidades de sufrir un ataque cardíaco en tan solo un año, mientras que por la vía de reducir el colesterol se necesita por lo general más tiempo, sin embargo muchos alimentos como: la cebolla, ajo, ají, hongos negros, jengibre y clavos, hortalizas, aceite de oliva, mariscos, té y vino tinto; actúan sobre ambas cosas produciendo un beneficio doble. Pero hay que tener cuidado porque también hay alimentos que contribuyen a la formación de coágulos como son los alimentos con alto contenido de grasa y el alcohol con exceso. La presión arterial es un factor clave para la salud MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL del corazón y no cabe duda que conservarla en niveles normales nunca por encima de 140/90, según las normas estadounidenses ayuda a prevenir los ataques cardíacos y los accidentes cerebrovasculares. Aunque existen los medicamentos para este propósito conviene también consumir ciertos alimentos con un poder asombroso para reducir la presión arterial como son: el apio, ajo, pescado grasoso, frutas, hortalizas, aceite de oliva, alimentos ricos en calcio y potasio. Pero los que pueden elevar la presión arterial son los alimentos ricos en sodio y el alcohol en exceso. A medida que la persona envejece, las probabilidades de sufrir un accidente cerebrovascular aumentan permanentemente. Sin embargo hay pruebas abrumadoras de que los alimentos pueden disminuir radicalmente las probabilidades de sufrir un accidente cerebrovascular y el daño que este deja, e incluso determinar si ha de ser mortal o no. Algunos de los alimentos que ayudan a prevenir los accidentes cerebrovasculares o mitigar el daño son: las frutas, hortalizas, mariscos, té y el alcohol con moderación. Pero los alimentos con los que tiene que tener cuidado para evitar los accidentes cerebrovasculares son: la sal, grasas saturadas de origen animal y alcohol en exceso. Los Alimentos Como Remedio Para Los Trastornos Digestivos Alimentos para Curar el Estreñimiento Es indudable que la dieta es la “medicina de elección” para curar y prevenir el estreñimiento común, en Estados Unidos lo sufren treinta millones de personas. Muchos laxantes empeoran el estreñimiento al debilitar los nervios del intestino, impidiendo que se contraiga normalmente, por esto es bueno consultar a la naturaleza para obtener de ella el remedio. Los alimentos actúan como laxantes naturales a través de distintos mecanismos. Los alimentos ricos en 64 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA fibra como el salvado y las verduras, agregan volumen mediante la absorción y retención de agua con lo cual la materia fecal se ablanda y pasa con mayor rapidez y facilidad a través del colon. La fibra le añade volumen a las heces porque buena parte de ella no es digerida, las partículas gruesas de la fibra activan mecánicamente los reflejos nerviosos de la pared del colon, desencadenando los movimientos intestinales. Cuando el estreñimiento se previene por medios naturales hay un menor riesgo de contraer o agravar las hemorroides, las várices y la diverticulosis, afecciones que empeoran cuando hay estreñimiento. Los laxantes naturales, como el salvado de trigo, salvado de arroz, frutas, hortalizas, ciruelas pasas, higos, dátiles, linaza y mucho líquido son más suaves y seguros. Cuando una persona comienza a consumir mayor cantidad de alimentos ricos en fibra puede experimentar meteorismo y gases en un principio. El café es un laxante suave y rápido, con o sin cafeína;el café estimula los movimientos intestinales en un tercio de la población sana. La cafeína, la leche y el calcio son alimentos que se deben evitar; aunque el café puede ser laxante, en algunas personas produce estreñimiento, la leche y el queso producen estreñimiento quizá debido al calcio. La Diarrea y La Dieta. Mitos Modernos, Verdades Antiguas La diarrea es un exceso de agua en las heces, lo cual produce deposiciones acuosas frecuentes. Ocurre cuando disminuye la absorción de agua en el tracto intestinal, cuando disminuye la secreción de agua o ambas cosas. Bacterias como E. Coli y estafilococo producen la diarrea al estimular la secreción de agua, lo cual explica por que se manifiestan con diarrea las infecciones que se trasmiten a través del agua y los alimentos. Cuando hay diarrea es vital seguir comiendo, aunque no se sientan deseos. No se deben consumir líquidos MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL claros ya que la mayoría contienen demasiado o poco sodio. La mejor cura para la diarrea son las sopas y líquidos espesos a base de almidón (cereales), plátanos, arroz, tapioca, raíces comestibles como la zanahoria y la papa. Muy importante también es saber que el yogurt es el alimento más seguro para prevenir la diarrea y es seguro porque no da albergue a los micoorganismos causantes de la diarrea, en cambio la leche es un verdadero paraíso para las bacterias. Además, el consumo regular de yogurt puede contribuir a prevenir la diarrea, según los estudios de la Universidad de Davis, California. El doctor Georges Halpern encontró que un grupo de personas sanas que consumían 6 onzas (180 ml.) de yogurt al día sufrían menos ataques de diarrea al año. Los alimentos que agravan la diarrea son los alimentos que produzcan gases como los frijoles, el repollo y la cebolla, los cuales causan malestar, meteorismo y retortijones. Los alimentos ricos en fibra tampoco se recomiendan, como las frutas y hortalizas gruesas, cáscaras de las frutas y hortalizas y cereales integrales difíciles de digerir, la leche, en especial si hay intolerancia al azúcar de la leche (lactosa), las gaseosas, el café y otras bebidas que contengan cafeína. La cafeína le roba al cuerpo los líquidos que tanto necesita. La Alimentación y el Malestar Estomacal Todo mundo sufre ocasionalmente de alguna enfermedad estomacal: acidez, náusea, mareo, parásitos y meteorismo. El dolor y el malestar duran poco tiempo y no tienen consecuencias serias. Buena parte de los carbohidratos que consumimos (azúcares, almidones y fibra) no son absorbidos o digeridos completamente en el intestino delgado. Por lo tanto los residuos terminan en el intestino grueso, hogar de colonias de hambrientas bacterias inofensivas que se dan un banquete con ellos. Este proceso de fermentación produce una mezcla de gases; la 65 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA mayoría son inodoros, pero algunos son tan olorosos que pueden ser percibidos por la nariz humana en el aire en cien partes por millón. Aunque hay diferencia entre una persona y otra, éstos son los alimentos que tienen la mayor probabilidad de producir gases, de acuerdo con un informe aparecido en Environmental Nutrition: Altamente gaseosos: brócoli, col de bruselas, repollo, coliflor, frijoles, leche y derivados (salvo el yogurt), cebolla, frijoles de soya, nabos. Moderadamente gaseosos: manzana, plátano, pan y los productos de panadería (incluso las rosquillas), zanahoria, apio y berenjena y los levemente gaseosos entre los que se cuentan huevos, pescado, carne, aceites, aves y arroz. El yogurt no hace daño porque ya viene previamente digerido. En uno de los pequeños milagros de la naturaleza las bacterias del yogurt cumplen la función de la enzima faltante y digieren por nosotros buena parte del azúcar de la leche (lactosa). Alimentos para Mantenerse Despierto, Activo y con la Mente Lúcida Estudios de vanguardia en este campo, revelan que la alimentación influye sobre el grado de actividad y energía, la capacidad de memoria y concentración, los estados de depresión, ansiedad o agresividad, la anormalidad de las ondas cerebrales o la vulnerabilidad a ciertos trastornos mentales o a enfermedades degenerativas del sistema nervioso. Pero también las deficiencias imperceptibles de ciertos alimentos pueden, con el tiempo, alterar el funcionamiento del cerebro y el ritmo de las ondas cerebrales, según lo revelan los nuevos estudios. Si desea mantener la mente abierta no consuma demasiados dulces, tortas, rosquillas, helados, batidos de fruta, cereales azucarados, arroz o pasta (sin acompañarlos con carne, leche o algún otro alimento que contenga proteína). Para aumentar al máximo su lucidez mental, coma alimentos ricos en proteína solos o con otros alimentos dulces o MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL con contenido de almidón. Los mejores son: los mariscos bajos en grasa, la pechuga de pavo, la leche descremada, el yogurt bajo en grasa y la carne magra. La grasa también amortigua el dinamismo del cerebro, puesto que tarda mucho tiempo en digerirse. Otros alimentos como las hortalizas de hoja verde, parecen ser bastante neutros, sin estimular ni embotar el cerebro. El café es el gran estimulante, mejora el estado de alerta y el desempeño mental y reduce la fatiga. Todos los estudios coinciden en demostrar que es suficiente una dosis muy baja de cafeína (café, té, chocolate y refresco de cola) para mejorar el desempeño del cerebro, una ó dos tazas de café al día son suficiente. Es importante hacer notar que el consumo excesivo de cafeína puede llegar a ser destructiva con sus efectos nocivos para la mente, el estado de ánimo y el organismo. Estudios recientes demuestran que la cafeína provoca los signos físicos típicos de la adicción . En pocas palabras produce bienestar cuando se la tiene y un malestar horrible cuando falta (letargo, dolores de cabeza, mal humor, falta de motivación y depresión) que pueden durar hasta una semana. Los alimentos para levantar el ánimo o combatir la fatiga, ansiedad y depresión son las hortalizas verdes y leguminosas (ácido fólico), mariscos y nueces (selenio) y ajo. Los alimentos que provocan el dolor de cabeza son: chocolate, vino tinto, cafeína, glutamato monosódico, aspartame, carne curada, quesos añejos, nueces, tocino, y alcohol; y los alimentos que pueden aliviar o prevenir el dolor de cabeza son pescado, aceite de pescado y jengibre. Energía para el Cerebro Se recomienda 3mg de Boro diarios. Lo encontramos en nueces , leguminosas, hoja de hortaliza (brócoli) y frutas (uva, pera, manzana, etc). El boro es un oligoelemento que parece tener un efecto sobre la actividad eléctrica del cerebro. 66 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Es muy importante consumir el requerimiento diario de tiamina, riboflavina, caroteno, hierro y cinc porque hasta una leve deficiencia de estos componentes puede aletargar la mente y la memoria de las personas de edad, según revelan los estudios del doctor Penland. Los alimentos que contienen Tiamina son: germen y salvado de trigo, nueces, carne y cereales; los que contienen Riboflavina son: hígado, leche, almendras y cereales; los de Carotenos son: hoja verde, fruta y hortaliza anaranjada; alimentos con Hierro: hojas verdes, hígado, mariscos, carne roja y soya y finalmente los que contienen Cinc son: mariscos (ostras, pescados, el pescado es alimento para el cerebro), leguminosas, cereal integral, carne pavo. Alimentos para Combatir las Infecciones Comunes y los Problemas Respiratorios Para una buena salud lo más recomendable es tener un buen funcionamiento de nuestro sistema inmunitario ya que esto nos puede librar de distintas enfermedades como infecciones menores o hasta cáncer. consumían. Consuma Frutas y Verduras Ya que éstas ayudan al sistema inmunitario ya que contienen una gran cantidad de compuestos para aumentar la inmunidad; entre ellos podemos encontrar la vitamina E, C y beta caroteno. Estudios realizados entre personas vegetarianas y carnívoras, se encontró que las personas vegetarianas tenían mayor cantidad de glóbulos blancos que actuaban en forma mortífera contra las células tumorales que aquéllas que consumían carne . Las espinacas, zanahorias en especial y las frutas y verduras en general tienen beta carotenos que ayudan a reforzar el poder de las defensas del cuerpo contra las infecciones bacterianas, virales y cancerígenas. Efectos Dañinos Durante el Consumo Excesivo de Grasas Es recomendable consumir poca grasa ya que ésta Efecto y Poder del Yogurt suprime la actividad de las células asesinas naturales que contiene el organismo para su Mata e incapacita a las bacterias, también opera defensa. El efecto del consumo excesivo de grasa proporcionando un esfuerzo generalizado del nos puede traer como consecuencia una mayor sistema inmunitario. Por otro lado puede estimular cantidad de radicales libres y células cancerígenas la producción del interferón gamma, reforzar la las cuales se posicionan en algún sitio del actividad de las células asesinas naturales y organismo causando daños severos. aumentar la producción de anticuerpos. Cómo Usar el Poder Farmacológico de los Alimentos Secretos del ajo Hay distintos alimentos que nos pueden ayudar en nuestro sistema inmunológico, entre los principales podemos citar al ajo, el cual, estimula la potencia de los linfocitos T y de los macrófagos, los cuales desempeñan una función inmunitaria clave. En las personas consumidoras de ajo se demostró que contenían en su sistema inmunitario una cantidad mayor de células asesinas contra el cáncer que aquéllas personas que no lo MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL A continuación se presentan algunas de las muchas formas de utilizar los alimentos como remedios comunes. La actividad farmacológica de los distintos alimentos fue la fuente de la mayoría de los alimentos incluidos aquí. Agentes Anticancerosos: Los compuestos de los alimentos pueden impedir la “activación” de los posibles agentes cancerosos. Pueden bloquear la 67 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA mutación del ADN. Principales alimentos con actividad anticancerosa: Aceite de oliva, ajo, albahaca, arroz integral, avena, bayas, cebada, cebolla, cítricos, linaza, jengibre, mariscos, repollo, romero, trigo entero, vitamina C, E y betacarotenos. Antibióticos: Aceitunas, ají, ajo, albahaca, apio, café, cebolla, ciruela, coco, comino, repollo, picante, miel. Anticoagulantes: La aspirina, es una de las drogas anticoagulantes o “adelgazantes de la sangre”, actúa bloqueando la acción de una sustancia del tipo prostaglandina, conocida como tromboxano, que induce a las plaquetas a unirse entre sí. Los alimentos con actividad anticoagulante son: Aceite de pescado, ajo, canela, cebolla, comino, hongo, jengibre, melón, sandía, té, uva, vino tinto. Antidepresivos: Los mecanismos más comunes mediante los cuáles los alimentos modifican el estado de ánimo es actuando sobre la serotonina, uno de los más importantes de los neurotransmisores del cerebro; alimentos implicados azúcar, cafeína, jengibre, miel. Agentes Antidiarreicos: Algunos alimentos son eficaces para combatir la diarrea porque contienen taninos y otros compuestos astringentes: ajo, arándanos azules, arroz, canela, jengibre, nuez moscada, té, yogurt. Antioxidantes: Los antioxidantes se cree que ellos ayudan a impedir prácticamente todas las enfermedades cardíacas, el cáncer, la bronquitis, las cataratas, enfermedad de Parkinson y el mismo paso del envejecimiento, las vitaminas y los minerales pueden servir también como antioxidantes. Entre ellos se encuentran: aguacate, ajo, ají, brócoli, cebolla, clavos, col rizada, comino, vino tinto y todas las frutas y verduras en general. BIBLIOGRAFÍA Carper Jean . 2000. Los Alimentos: Medicina Milagrosa. Grupo Editorial Norma. México. Edwards C.A. (1988). Fibre and constipation. British Journal of Clinical Practice. 42(1):26-32. Dorsch W. 1989. Antiasthmatic effects of onions. International Archives of Allergy and Applied Inmunology. 88:228-30. Brown S.R. (1990). Effects of coffe on distal colon function. Gut. 31:450-53. Lee T.H. (1991). Effects of dietary fish oil lipids on allergic and inflammatory diseases. Allergy Proceedings. 12(5):299-303. Davidson M.H. (1991). The hypocholesterolemic effects of B-glucan in oatmeal and oat bran. Journal of the American Medical Association. 285(14):1833-39. Kotz C.M. (1990). In vitro antibacterial effect of yogurt on Escherichia coli. Digestive Diseases and Sciences. 35(5)630-637. Lipton R.B. (1989). Aspartame as a dietary trigger of headache. Headache. 29(2):90-92. Gadkart J.V. (1991). The effect of ingestion of raw garlic on serum cholesterol level, clotting time and fibrinolytic activity in normal subject. Journal of Postgraduate Medicine. 37(3):128-31. Lau B. H.S. (1991). Garlic compounds modulate macrophage and T-lymphocyte functions. Molecular Biotherapy. 3:103-107. Alderman M.H. ((1990) Moderate sodium restriction. Do the benefits justify the hazards?. American Journal of Hypertension. 3:499-504. Carney M.W.P. (1990). Vitamin deficiency and mental symptoms. British Journal of Psychiatry. 156:878-82. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 68 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA REUTILIZACIÓN DE AGUA Ramírez Valdez O. L., Alcantar Monroy G., Olguin Arredondo H. A. RESUMEN El 97% del agua existente en la Tierra, es agua salada no potable. La mayoría del agua dulce está en forma de hielo en los glaciares y en los casquetes polares de la Tierra. De manera que sólo queda aproximadamente el 0.5 % para la explotación de agua potable. Debido al doble efecto del cambio climático y el aumento espectacular de la población, la escasez del agua va acompañada además de una pérdida de calidad por causa de la salinización y contaminación crecientes de los acuíferos. Los expertos calculan, que en un futuro será necesario, un gran despliegue técnico para la producción de agua potable y ésto repercutirá en un alto costo. Por ésto es necesario concientizarnos y adaptar nuestros hábitos de consumo de agua. Sin lugar a dudas ahorrar agua significa ahorrar energía y dinero. El objetivo de este trabajo consiste en el diseño y desarrollo de un sistema doméstico de reutilización del agua de baño. El agua ya filtrada podrá ser destinada para descargas del retrete (WC), para riego de plantas o jardín y diversas actividades del hogar. Dicho sistema estará compuesto de filtros que permiten la separación de materia orgánica y eliminación de olores del agua así como de un tanque de almacenamiento. Teóricamente este dispositivo permitirá a una persona ahorrar 15330 L anuales del agua utilizada en el hogar, que a su vez representa en promedio un 12.6 % de ahorro del presupuesto que destinan para este concepto. OBJETIVO Este trabajo consiste en el diseño y desarrollo de un sistema doméstico de filtración y reutilización del agua destinada al aseo personal (ducha). El MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL agua una vez filtrada podrá ser utilizada para descargas del retrete (WC), Riego de plantas y/o jardín, así como actividades del hogar. INTRODUCCIÓN El 97% de las existencias de agua en la Tierra comprende el agua salda de los océanos y mares. La mayoría de los restantes 36 millones de kilómetros cúbicos de agua dulce, esta aglomerada solidamente en forma de hielo en los glaciales y en los casquetes polares de la Tierra. De manera que sólo queda aproximadamente el 0.5%, de la totalidad de las existencias de agua, para la explotación de agua potable.3 El agua es un solvente universal por lo que los contaminantes fácilmente se incorporan a ella. Los contaminantes químicos en el agua son sustancias orgánicas disueltas tales como: cloruros, sulfatos, nitratos y fosfatos de diversos elementos metálicos, desechos de ácidos o bases, gases tóxicos como el dióxido de azufre, amoniaco, sulfatos de hidrógeno y cloruro de plata, y otros elementos tóxicos como el mercurio, plata y antimonio1 . No hay sector donde aparezca mas claramente el carácter insostenible que a alcanzado nuestro desarrollo que el de los recursos hidráulicos. La fuente esencial de agua potable es la lluvia. Debido al doble efecto del cambio climático (mas calor, menos lluvia), y el aumento espectacular de la población en el ultimo quinquenio, nuestro balance hídrico (diferencias entre aguas pluviales disponibles y su consumo), es cada año mas negativo. La escasez va acompañada además de una perdida de calidad por causa de la salinización 69 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA y contaminación crecientes de los acuíferos, haciéndolos cada vez mas inapropiados para el uso agrícola y humano. Los expertos calculan que en un futuro el despliegue técnico para la producción de agua potable es mas caro constantemente. También calculan que en un futuro el despliegue técnico para la población de agua potable y el consiguiente consto que esto acarreará, aumentará el precio considerablemente. (Ver tabla I, precios actuales de tres actividades básicas)5 . Existen diferentes métodos para el cuidado del agua, por ejemplo los tratamientos primarios que consisten en preparar las aguas residuales para un tratamiento biológico, eliminando contaminantes y reduciendo las variaciones del caudal y la concentración de las aguas utilizadas. Estos son utilizados para la separación de los sólidos en suspensión por un proceso de sedimentación. Algunas partículas como arena, se sedimentan en forma discreta. Otras muestras se aglomeran, en un proceso previo de coagulación. Una necesidad es la eliminación de metales pesados para proteger el biológico posterior de la elevada toxicidad de algunos metales, como el cadmio, cromo, mercurio, cobre, plomo, níquel, etc. 1 . Esta investigación se basa en una alternativa para el ahorro del agua en el hogar mediante su reutilización, previo tratamiento de filtración. La filtración es un método muy antiguo. Hace años se obtenía agua clara de un manantial turbio haciendo un agujero en la arena a la orilla de arroyos y ríos. Una filtración es un proceso en el cual las partículas sólidas que se encuentran en un fluido liquido o gaseoso se separan mediante un medio filtrante, que permite el paso del fluido, pero retiene las partículas sólidas4 . agua que esta cayendo a la coladera normalmente se va a la cañería, con este sistema esa agua se desviara de modo que llegue al sistema de filtración, este sistema esta formado de las siguientes partes: la primera parte es el tubo de llegada de agua para ser pasada por los filtros. La parte consta de un filtros de tela mosquitera de plástico que tiene la función de atrapar las partículas grandes como el cabello, papel, etc. En l parte tres, el segundo filtro esta formado por una capa de arena que tiene la función de filtrar el agua que pase. En la parte cuatro el tercer filtro esta formado de una capa de carbón. Este por su capacidad de absorción atrae captura y rompe moléculas de contaminantes presentes, este normalmente se utiliza para remover cloro, sabor, olor y químicos orgánicos2 . Al activar al carbones el proceso en el que se forman enormes cantidades de poros. Esto se logra calentando, cuando se calienta el vapor de agua o anhídrido carbónico, que son los responsables de crear esos poros al oxidar partes de las moléculas de carbón3 . En la parte cuatro del sistema , tercer filtro es una tela de algodón que tiene la función de atrapar cualquier partícula que se haya pasado en los filtros anteriores. El la parte cinco, cuarto filtro una capa de sulfato de aluminio que tiene la finalidad de eliminar iones pesados como el calcio, magnesio, etc. En el ultimo filtro este esta formado de una tela de algodón y tiene la función de atrapar residuos que se hayan escapado de los filtros anteriores ( ver figura 1). RESULTADOS, DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES MATERIALES Y MÉTODOS Con este método nos interesa reutilizar el agua que fue utilizada durante la limpieza corporal, este aparato estará formado por un tubo con mangueras, filtros de carbón, arena, sulfato de aluminio y los filtros serán de tela de algodón. El MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL En el hogar la contaminación y el desperdicio del agua es muy grande, aproximadamente por individuo se gastan 335 litros de agua diarios, de los cuales 60 a 90 litros son utilizados para el aseo personal, si el tiempo de ducha es de 6 a 10minutos. Sin duda alguna la limpieza corporal es una de las 70 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA actividades donde se gasta mas agua. Esta agua puede ser utilizada nuevamente para diversas actividades tratándolas mediante filtración, ayudando de esta manera al ahorro de este recurso. De igual manera también se esta ayudando a la economía familiar reduciendo el monto a pagar en el recibo de agua. Nuestra investigación se basa en una alternativa para el ahorro de agua en el hogar mediante su reutilización. Tabla I. Consumos diario de agua y su costo. Consumo diario aproximado por persona Consumo diario aproximado de agua Consumo anual aproximado (365 días) Costo medio de agua ∗ Ducha Lavabo Expulsión Wc Total 6 minutos 3 minutos 4 veces 90 litros 45 litros 40 litros 175 litros 32.85 m3 16.42 m 3 14,6 m 3 63.87 m 3 $ 428.86 $ 214.46 $ 160.60 $ 803.86 *Costo estimado en pesos Fuente: COAPAES Fig. 1 BIBLIOGRAFÍA Florencia Bannet Romero 1997 QUÍMICA. 2da. Edición, HARLA, México. Departamento de Sanidad del estado de Nueva York 1984 MANUAL DE TRATAMIENTOS DE AGUAS NEGRAS. LIMUSA, S.A. de C.V. , México http://acsmedioambiente.com/equipos/ filtros_de_carbon_activado.htm COAPAES 2002 http://www.elacuarista.com/secciones/filtrado6.htm MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 71 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA TORTILLA DE MAÍZ COMPLEMENTADA CON AISLADO DE SOYA Piña Ortíz A., Brito Martínez J., Pesqueira, Limón P. J., Acosta Enríquez K., Hernández Gracia M.I., Hernández Moreno S.E., Fernández Ramírez M.V. y Muñoz Osuna F.O. RESUMEN El maíz es alimento fundamental en muchas partes del mundo, especialmente en países de América Latina, donde la tortilla forma parte de la dieta. Industrialmente se ha optimizado más el proceso que su valor nutritivo. Este alimento no reúne todos los requerimientos proteicos necesarios, porque la zeína es pobre en aminoácidos esenciales. Las leguminosas mejoran su calidad como fuente complementaria de aminoácidos esenciales. Estos aumentan el valor proteico en la tortilla y proporcionan un beneficio al organismo porque los requiere para el crecimiento y reparación de los tejidos. Por tanto, el objetivo de este trabajo fue adicionar aislado de soya a la harina de maíz para mejorar su calidad y evaluar la aceptación del consumidor sobre sus atributos. Se elaboraron tortillas mezclando harina de maíz nixtamalizado con 10% y 20% de aislado de soya y un control. Se amasó aumentando el agua directamente con la soya adicionada. En tortilla cocida se evaluó el grado de aceptación de atributos de olor, color, sabor y textura, con escala hedónica de cinco puntos con 40 jueces no entrenados. Se aplicó Análisis de Varianza, comparación de medias con método de Tukey y prueba no paramétrica de Kruskal-Wallace. No se encontraron diferencias significativas (p>0.05) entre las tortillas. Con 20% de aislado fue menos aceptada. Con 10% tuvo menor aceptación en color que el control, en olor y textura fueron similares, pero el sabor de la tortilla con 10% de aislado fue el más aceptado y contiene 54.94% de humedad, proteína 7.91%, MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL ceniza 0.88%, fibra 0.71%, grasa 0.49%, fósforo 0.19% y calcio 0.06%. INTRODUCCIÓN El maíz es el alimento fundamental en muchas partes del mundo y se cree que su origen es mesoamericano. Según Solís (11), en la antigüedad el maíz era la planta fundamental de los mexicanos, quienes lo consideraron como materia de su carne. El cultivo de este grano permitió el desarrollo de todas las civilizaciones precolombinas. Actualmente la importancia del maíz sigue vigente para los mexicanos, ya que todos saboreamos a diario las deliciosas tortillas. El nombre científico del maíz es Zea mays, Zea significa causa de vida. En las sociedades prehispánicas la obesidad y los excesos de comida eran considerados antisociales, por lo que se daban raciones de comida suficiente para todos, dependiendo de la edad, las tortillas no eran muy distintas a los tamaños que tenemos hoy en día. De acuerdo con Bressani (3), el maíz es un alimento básico en la mayor parte del continente americano, debido a sus diferentes variedades logradas durante el paso de los años desde su cultivo, representa uno de los más grandes recursos en América. Esta planta proporciona las proteínas necesarias para los pueblos ya que con el proceso de nixtamalización se pueden agregar nutrientes que hacen falta en el alimento diario del humano. Datos de la FAO en 1972, dieron a conocer que 50 72 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA países de 64 estudiados consumían 100g de maíz por día y 14 ingerían 350g diarios por persona (5). La cantidad de calorías y proteínas que proporciona comer maíz es de un 45% hasta 59% diario. Las cantidades son mayores en las poblaciones indígenas donde algunas personas consumen casi dos libras diarias. Con base en lo expresado por Flores (6) la ingestión de maíz va aumentando conforme a la edad del individuo, por ejemplo de uno a dos años de edad el consumo diario de maíz es de 64g equivalentes a un 27% de proteína y un total de 33% de calorías; otro ejemplo es el consumo de maíz en los adultos que es de 318g por día con un total de 45% y 57% de proteínas y calorías respectivamente. Lo anterior denota la importancia de los contenidos de calorías y proteínas del maíz en la nutrición. Con el avance científico se encontró que el maíz es bajo en proteínas y especialmente en aminoácidos esenciales. La zeína es la principal proteína del maíz, es baja tanto en triptófano como en lisina pero la otra proteína del maíz, la gluteina, es de mejor calidad (3). por la separación del pericarpio del grano y su pérdida durante el lavado, sin embargo la tortilla es una fuente de fibra cruda, el conjunto de la pared celular de las plantas y que son resistentes a las secreciones digestivas, se pierde durante el proceso de elaboración de la tortilla el 10% de proteína, aunque el contenido disminuye, la calidad proteica del nixtamal aumenta debido a una reducción en las cantidades excesivas de leucina presentes en el grano de maíz. Consecuentemente, es de vital importancia buscar métodos para mejorar los ya existentes, para que no se afecten las cualidades nutritivas de la misma. Vidal (12) mencionó que la calidad proteica es un término utilizado comúnmente para hacer ver la eficacia de una fuente de proteína que se utiliza para el crecimiento y mantenimiento (4). En el mismo sentido, Satterlee y col. (10), dijeron que la capacidad de una proteína de proveer los aminoácidos y requerimientos de nitrógeno a un organismo depende de su contenido total de aminoácidos indispensables y su digestibilidad. La zeína es una de las proteínas más pobres que existe. En ciertos lugares con dietas pobres, en donde el La preparación que se hace del cereal es separación maíz es el componente básico y responsable de la del endospermo, lo que indica que dentro del mayor parte del consumo calórico, existe una patrón de aminoácidos, la lisina y el triptófano se enfermedad llamada pelagra que se debe a la encuentran en muy poca cantidad. Para intentar deficiencia dietética de niacina. Se ha observado resolver estos problemas y aumentar el valor que el maíz contiene cantidades considerables de nutricional de la tortilla de maíz se cuenta esta vitamina pero se encuentra en forma de principalmente con cambios en la información niacitina que no es utilizable biológicamente. El genética del grano, suplementación con proceso de preparación de la tortilla mexicana aminoácidos o complementación con proteínas consiste en mezclar el grano de maíz con cal, tiene que pueden ser mejoradas por medio de la la facilidad de soltar la niacina ligada, por lo que corrección de sus deficiencias cualitativas y sus consumidores difícilmente padecen pelagra. cuantitativas (4). En este caso se encuentra la soya Así también, durante la nixtamalización ocurren ya que a diferencia de otros vegetales, proporciona otros cambios en la composición del maíz: se proteínas de calidad biológica semejante a las incrementa la concentración de minerales debido encontradas en las proteínas de origen animal a la introducción de iones calcio; se afectan (carne, leche, pescado y huevos). Las proteínas de vitaminas hidrosolubles sensibles a pH alcalino y soya son completas, de buena calidad, con un perfil a las temperaturas del proceso; se reduce el de aminoácidos que complementan exitosamente contenido de grasa por hidrólisis alcalina de los a las de los cereales. Concretamente el aislado de ácidos grasos, pero el ácido linoleico (esencial) se soya es el producto mejor con mayor concentración ve afectado; la cantidad de fibra cruda disminuye proteica y se obtiene al procesar las hojuelas de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 73 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA soya desgrasadas eliminando de éstas los demás componentes no proteínicos y los azúcares que ocasionan flatulencia (9). Se considera que entre mayor sea el número de alimentos enriquecidos en forma balanceada en un país, tendrá mejor calidad en su alimentación, lo que le traerá como resultado mayores posibilidades de desarrollo en la población en todos los sentidos, ya que un pueblo mal nutrido está marginado del desarrollo intelectual, como lo ha demostrado la historia. Una alternativa para mejorar las posibilidades de desarrollo de un país, es mejorar la dieta de sus habitantes, empezando por los alimentos base de las dietas correspondientes de sus regiones. Al ser el maíz un alimento base de la dieta mexicana es considerado como buen prospecto de complementación. Por lo tanto el objetivo de este trabajo fue mejorar la calidad proteica de la tortilla de maíz, mediante la adición de aislado de soya, teniendo como prioridad elevar la concentración de aminoácidos esenciales en la proteína, así como también no alterar en demasía los atributos organolépticos de la tortilla original. MATERIALES Y MÉTODOS Se elaboraron tortillas con dos formulaciones diferentes, enriquecidas con soya y un control (Tabla I). Se mezcló la harina de maíz con el aislado de soya, se añadió el agua necesaria y se amasó manualmente, obteniendo la forma característica de la tortilla usando una tortilladora manual (Figura 1). Después de cocida, se evaluaron sus atributos organolépticos (color, olor, sabor, textura) con 40 jueces no entrenados, con una escala hedónica de cinco puntos. Se aplicó Análisis de Varianza, comparación de medias con método de Tukey y la prueba no paramétrica de KruskalWallace (7). RESULTADOS Y DISCUSIÓN (p>0.05) entre los atributos evaluados en las tortillas con diferente concentración de aislado y el control, que fue la tortilla elaborada con harina de maíz nixtamalizado sin adición de aislado de proteína de soya, esto es importante porque nos demuestra que se puede adicionar el producto de soya para mejorar el valor nutricio de la proteína, en cuanto al perfil de aminoácidos esenciales (Tabla II). Se pudo observar una tendencia de una menor aceptación en todos los atributos para las tortillas obtenidas con la mezcla de 20% de aislado. El comportamiento de los jueces para el producto que contenía 10% fue diferente, mostrando una menor aceptación en color que la tortilla control. Pero la tendencia observada en los valores otorgados por los jueces sobre los atributos de olor y textura fue similar en su evaluación para la tortilla control y con 10% de aislado de soya. Sin embargo el valor de la media del atributo de sabor nos mostró una mayor aceptación de la tortilla con 10% de aislado (Tabla III), por lo anteriormente descrito esta última tortilla se mandó caracterizar con un análisis proximal resultando con un contenido de 54.94% de humedad, proteína 7.91%, ceniza 0.88%, fibra 0.71%, grasa 0.49%, fósforo 0.19% y calcio 0.06% (Tabla IV). CONCLUSIÓN Se logró el objetivo planteado ya que se incrementó el porcentaje de proteína y se mejoró la calificación de la tortilla, de acuerdo con el perfil de aminoácidos calculado para el producto adicionado con 10% de aislado de soya. No se encontró diferencia en los atributos de olor, color, sabor y textura entre la tortilla de harina maíz nixtamalizado con y sin aislado de soya adicionado. Se observó una mejor aceptación para la tortilla con 10% de aislado de soya. No se encontraron diferencias significativas MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 74 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Tabla I. Formulaciones de harina de maíz con aislado de soya para la elaboración de tortillas. Formulación para tortilla de maíz A200 V10 J20 Harina de maíz nixtamalizado g (%) 200 (100) 180 (90) 160 (80) Aislado de soya g (%) ---20 (10) 40 (20) Agua mL 320 350 370 Tabla II. Perfil de aminoácidos presentes en productos de maíz, soya y patrón de referencia de la FAO/OMS. Alimento 1 ILE FAO/OMS 2 Harina de maíz 2 Aislado de soya2 Tortilla de maízsoya3 40 47 48 47 LEU LIS CIS TIR TREO TRIP VAL Calificación 70 132 81 127 55 29 65 33 35 32 27 32 60 107 92 106 40 40 38 40 10 6 14 7 50 52 48 52 100 53 77 56 Las unidades están expresadas en miligramos de aminoácidos por gramo de proteína como Índice de Aminoácidos (IAA). 2Braverman, 1995 (2). 3Valores calculados considerando una mezcla de 90% de harina de maíz con 10% de aislado de soya. 1 Tabla III. Evaluación sensorial sobre loa atributos de tortilla de maíz (Zea mays) con niveles diferentes de aislado de soya (Glycine max). Tortilla Control, sin aislado de soya Aislado de soya 10% Aislado de soya 20% 1 Probabilidad MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Olor 3.950 Color 3.875 Sabor 3.975 Textura 3.850 3.900 3.600 3.795 3.850 3.625 3.475 3.950 3.650 0.242 0.116 0.818 0.570 75 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Tabla IV . Composición aproximada de maíz, soya y productos derivados de los granos. Alimento 1 Humedad % 10.60 10.30 Maíz Harina de Maíz1 maz Tortilla de 47.50 Maíz1 maz Tortilla de 54.94 Maízmaz soya3 Aislado de 5.00 soya5 Soya 10.00 Proteina % 9.40 8.20 Grasa % 4.30 5.80 Carbohidratos % 74.40 73.90 Fibra cruda % 2.402 ---- Cenizas % 1.402 ---- Calcio mg/100g 9 89 Fósforo mg/100g ------- 4.60 1.80 45.30 ---- ---- 196 ---- 7.91 0.49 ND4 0.71 0.88 60 190 88.30 3.40 ND6 0.30 3.60 178 776 25.00 --- 5.202 1604707 4208207 40.00 20.00 Pérez, 1995 (8). Badui, 1988 (1). 3Analítica del Noroeste, S.A. de C.V. 4ND, no determinado. 5Pérez, 1996 (9). 6ND, no detectado. 7Braverman, 1995 (2). 1 2 7. Nissen O. 1991. MSTATC. A Microcomputer Program for the Design, Management, and Analysis of Agronomic Research Experiments. Michigan State University. East Lansing, Michigan 48824. BIBLIOGRAFÍA 1. Badui D.S. 1988. Diccionario de Tecnología de los Alimentos. 1ª ed. Ed. Alambra Mexicana, S.A. de C.V. México. pp. 169 y 225. 2. Braverman V. 1995. Manual sobre Usos de la Soya en Panificación. ASA/México Cat. 72. Asociación Americana de Soya. United Soybean Board. México. pp. 4. 3. Bressani R. y E. Braham. 1972. Memorias Conferencia Internacional. Instituto de Nutrición de Centroamérica y Panamá (INCAP). Marzo 6 de 1972. pp 325. 4. Canseco C.S., Echeverría F.C., Munguía, C.D., Parra D.A. y Piña O.A. 2000. Fortificación de Proteínas y Aminoácidos en la Tortilla de Maíz. Proyecto de Investigación Metodológica Presentado en el Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios No.132. pp.36. 8. Pérez D.A. 1995. Adición de Proteína de Soya al Maíz. ASA/ México Cat. No. 65. Asociación Americana de Soya. United Soybean Board. México. 9. Pérez D.A. 1996. Datos y Hechos Acerca de la Proteína de Soya. ASA/México Cat. No. 29. Asociación Americana de Soya. United Soybean Board. México. 10. Satterlee y col. 1982. En: Canseco C.S., Echeverría F.C., Munguía, C.D., Parra D.A. y Piña O.A. 2000. Fortificación de Proteínas y Aminoácidos en la Tortilla de Maíz. Proyecto de Investigación Metodológica Presentado en el Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios No.132. pp. 36. 11. Solís F. 1998. La Cultura del Maíz. 1ª ed. Ed. Clío. México. pp. 93. 12. Vidal . 1986. En: Canseco C.S., Echeverría F.C., Munguía, C.D., Parra D.A. y Piña 5. FAO. 1972. http://www.FAO.com.mx O.A. 2000. Fortificación de Proteínas y Aminoácidos en la Tortilla de Maíz. 6. Flores C.E. y Moreno T.A.1987. Bibliografía General del Maíz en México. 3ª ed. Ed. Proyecto de Investigación Metodológica Presentado en el Centro de Bachillerato Colección Fuentes. INAH. México. pp. 261. Tecnológico Industrial y de Servicios No.132. pp. 36. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 76 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA INTOLERANCIA AMBIENTAL IDIOPÁTICA Leyva V.E.G., Quintana E.M.I., Rodríguez H.I.C., Villegas O.C.A., Muñoz O.F.O. RESUMEN La intolerancia ambiental idiopática es una reacción adversa a químicos potencialmente tóxicos, a concentraciones generalmente aceptadas como no dañinas para la mayoría de la población. Los compuestos químicos comúnmente relacionados con este síndrome son: formaldehído, pesticidas, solventes, combustibles petroquímicos, productos de tocador y limpieza, humo del tabaco, perfumes, así como colorantes, saborizantes y preservativos sintéticos. Los síntomas son de naturaleza múltiple: rinitis, bronquitis crónica, dolor de cabeza, migrañas, artritis, fatiga crónica, depresión, ansiedad, hiperactividad, lentitud al pensar y desorden de pánico, entre otros. Estos compuestos son solubles en grasas presentando gran afinidad por los tejidos lipídicos del cuerpo. El principal mecanismo para la intolerancia ambiental se considera que es la falla en el hígado de las enzimas encargadas de los caminos de destoxificación del cuerpo. Existe evidencia de que el sistema P450 se encuentra debilitado en pacientes con este padecimiento. Los tratamientos consisten en eliminar estos tóxicos, eficientando los caminos del hígado para excretarlos, y un programa de destoxificación por calor para movilizar los químicos de los depósitos de grasa en el cuerpo donde a menudo son almacenados. Sin embargo, la única solución eficaz es alejar al individuo de los tóxicos. Este tipo de compuestos están impregnado nuestro ambiente, por lo que aumenta el número de personas que son sensibles a éstos. Considerando lo anterior, esta revisión bibliográfica resalta la importancia de este síndrome dando a conocer sus características y proporcionando información sobre alternativas de productos menos tóxicos para utilizarse en los MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL hogares y disminuir así la exposición a dichos compuestos. INTRODUCCIÓN La Intolerancia Ambiental Idiopática (IAI), también conocida como sensibilidad química múltiple, es una reacción adversa a químicos potencialmente tóxicos del aire, alimentos o agua, a concentraciones generalmente aceptadas como no dañinas para la mayoría de la población. Este síndrome, descrito en los años 1950’s por el Dr. Theron Randolph, se encuentra actualmente bajo debate en la comunidad científica debido a que algunos médicos cuestionan si existe, mientras que otros reconocen que es un desorden desencadenado por la exposición a químicos del medio ambiente, en base a algunos estudios realizados (2). En la Figura 1 se muestra el trazo de números de un niño antes y después de la exposición a un producto químico (1). Debido a la dificultad en su diagnóstico, no se cuenta con datos oficiales al respecto, sin embargo, algunos centros ambientales estiman que 30 millones de norteamericanos sufren en algún grado de IAI. De éstos, el 1% desarrolla intolerancia a virtualmente todos los químicos (7). La mayoría de los pacientes (85 a 90%) que padecen dicho síndrome son mujeres, entre las edades de 30 y 50 años (4). En la tabla I se mencionan algunas de las características que presentan las personas que padecen de IAI. Síntomas y Causas Los síntomas de la IAI varían de persona a persona y no existe una relación de estructura/actividad 77 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA entre los compuestos químicos desencadenantes de la situación. Los síntomas comúnmente reportados son: rinitis, bronquitis crónica, dolor de cabeza, migrañas, colon irritable, artritis, síndrome de fatiga crónica, irregularidades en el ciclo menstrual, dolor crónico pelviano, gran sangrado menstrual, dificultad para concentrarse, hiperactividad, depresión, ansiedad y desorden del pánico, entre otros. Generalmente es afectado un determinado órgano o función, aunque se presentan síntomas secundarios en otros (1). La principal causa del síndrome de IAI puede ser atribuida al incremento masivo en el uso, tanto privado como público, de compuestos orgánicos volátiles en los últimos 50 años. Éstos son solubles en grasas, por lo que tienen afinidad por tejidos lipídicos del cuerpo, siendo el cerebro su principal objetivo dado su alto contenido de lípidos y rico suministro de sangre. Las membranas celulares constituidas en gran parte de lípidos, son también materia de ataque (7). Las personas están en contacto con las sustancias tóxicas a través del aire interior, ya sea en sus casas, lugares de trabajo, escuelas y vehículos, así como por exposición al aire externo (2). Con los esfuerzos de conservación de la energía en los años 1980’s viene la construcción de edificios más cerrados. La incapacidad para la circulación del aire fresco acoplado con un aumento en el uso de materiales de construcción tóxicos y un incremento en la utilización de máquinas de oficina, ha creado un problema de contaminación del aire interior que excede al del exterior. De hecho sólo aproximadamente el 40% de los químicos del interior provienen del exterior. El 60% de compuestos químicos internos son generados por productos o máquinas usadas dentro de los hogares o sitios de trabajo (6). Este síndrome generalmente inicia con una exposición a una dosis alta de un compuesto químico, pero puede también desarrollarse con exposiciones a niveles bajos a largo plazo (2). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Entre los químicos más comunes que causan IAI se pueden mencionar: formaldehído, pesticidas, solventes, combustibles petroquímicos, productos de tocador y limpieza, humo del tabaco, perfumes, así como colorantes, saborizantes y preservativos sintéticos (1). Mecanismo No existe un mecanismo bien establecido que explique el síndrome de IAI, sin embargo, se han realizado algunas propuestas al respecto, siendo una de ellas el mecanismo bioquímico. En éste se considera que los individuos que tienen defectos en sus sistemas enzimáticos de destoxificación pueden ser más susceptibles a exposiciones a niveles bajos (3). El hígado ha sido considerado como la fábrica química del cuerpo. Una de sus funciones es la destoxificación química. Aunque este proceso es complicado, está centrado básicamente en dos sistemas de enzimas. El primero, llamado citocromo oxidasa P450, convierte por un proceso oxidativo a los compuestos orgánicos volátiles, solubles en lípidos, en compuestos más soluble en agua, que pueden ser más fácilmente excretados por los riñones. Un efecto adverso de este proceso es que las formas solubles en agua de dichos compuestos pueden ser más toxicas que los compuesto originales. Si la segunda fase de destoxificación, la conjugación, no sigue el mismo ritmo, el resultado puede ser una toxicidad más elevada. La naturaleza no diseñó estos sistemas de enzimas para procesar la carga masiva de contaminantes con los cuales ellos están ahora confrontados. Existe evidencia de que el sistema P450 se encuentra debilitado en pacientes con IAI como resultado de una exposición prolongada o una sola exposición masiva a compuestos orgánicos volátiles (7). Por otra parte, Levine en 1983, propuso que la sensibilidad ambiental es resultado de la reacción de los químicos tóxicos con los constituyentes de 78 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA la célula para originar radicales libres. También señaló que si una molécula antioxidante (como vitamina A, C, E, o selenio) no proporciona un electrón al radical libre entonces éste será removido de un lípido insaturado de la membrana celular, conduciendo a un daño en la membrana, liberación de prostaglandinas y otros mediadores inflamatorios, y a la formación de anticuerpos para macromoléculas de tejidos químicamente alterados (3). reemplazo de nutrientes, cámara de sauna y terapia de depuración por calor. Bajo estas condiciones, los xenobióticos almacenados parecen movilizarse sustancialmente y pueden ser metabolizados, principalmente a través del hígado y el intestino (5). CONCLUSIÓN El síndrome IAI se está convirtiendo en un problema familiar que requiere la atención e Tratamiento interés de los médicos para resolverlo. Es razonable concluir que a medida que el uso de La única solución eficaz para tratar este síndrome compuestos químicos aumente, más gente se es alejar al individuo susceptible del compuesto volverá sensible a alguno de ellos. Aunque dicho tóxico, pero para ello es preciso detectarlo (1). Los padecimiento no es todavía tomado con seriedad tratamientos generalmente incluyen vitaminas por la mayoría de las asociaciones médicas, debido antioxidantes, alimentos libres de químicos y a la falta de un criterio de diagnóstico aceptado y pesticidas, dietas rotatorias y otras medidas de estudios controlados, esto no significa que no nutritivas para aumentar los caminos de tenga un efecto profundo en las personas. Es destoxificación del cuerpo (7). Otro método importante que se sigan realizando estudios al utilizado en la reducción de la carga tóxica, respecto con el fin de proporcionar a los pacientes consiste en un programa de destoxificación que tratamientos más eficaces. incluye un régimen integrado de ejercicio gradual, Cambios en el trazo de un niño de cinco años Estos números los hizo un niño de cinco años poco antes de estar en contacto con líquido de limpiar mientras se encontraba en la oficina de un médico. En la muestra de abajo vemos cómo hizo los números minutos después de que el olor penetró en la habitación donde estaba sentado. Figura 1. Cambios en el trazo de números de un niño de cinco años antes y después de la exposición a un producto químico.Ciencia Hoy (1) MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 79 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Tabla I. Características de una Persona que Puede Padecer el Síndrome de Intolerancia Ambiental Idiopática. Tiene un olfato superior al de otras personas No tolera las bebidas alcohólicas Se siente “descompuesto” en ciertos locales o negocios y en un ambiente urbano reacciona lentamente a un estímulo Los perfumes u otros productos como los aromatizantes de ambiente, el humo del cigarro o del escape de los autos, pueden producirle rubor con sensación de ardor en las mejillas, lóbulos de las orejas, cuello, etc. Tiene arrugas en los párpados y surcos en la nariz por el continuo frotarla hacia arriba No tolera ciertos medicamentos y las vitaminas no le ayudan, le hacen sentir peor Ciencia Hoy (1) BIBLIOGRAFÍA 1. Evangelista de D., A.M. 2002. Sensibilidad a Compuestos Químicos. Ciencia Hoy. 12 (69): 30-36. 2. Matthews, B.L. 1992. Chemical Sensitivity. 1ª Ed. McFarland & Company Inc. U.S.A. 3. Miller, C.S., Ashford, N.A. 1992. Possible Mechanisms for Multiple Chemical Sensitivity: The Limbic System and Others. En: Multiple Chemical Sensitivities. 1a. Ed. National Academy Press. Washington, D.C. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 4. Neutra R.R. 1994. Some Preliminary Thoughts on the Potential Contribution of Epidemiology to the Question of Multiple Chemical Sensitivity. Public Health Rev. 22: 271-278. 5. Ross G.H. 1992. Treatment Options in Multiple Chemical Sensitivity. Toxicology and Industrial Health. 8 (4): 87-94. 6. http://www.accessnewage.com/articles/health/chemical.htm 7. http://www.oneflesh.org/Child-chap%2012.html 80 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA ¿EXISTE EL CONTACTO A DISTANCIA? TELETRANSPORTACIÓN Enríquez-Echeverría, A., López-Olmedo, L., Ruiz-Torres, R., Vargas-Ochoa, J., Sandoval-Chávez, J. y Dorado-Auz, I. La teoría cuántica junto con la teoría de la relatividad nacen en el primer tercio del siglo anterior, lo cual constituye una revolución dentro del campo de los fenómenos físicos afines al ámbito de la química. La teoría cuántica no solo revolucionó la ciencia, sino que también a través de ella, se ha llegado a pensar en la realización de algunos sueños, como lo es la teletransportación. Para abordar este último tema, es necesario dar primero un repaso a lo que se planteó a principios del siglo XX. Durante tiempos inmemoriales, la trayectoria había sido definida como el camino a lo largo del cual un cuerpo se mueve a través del espacio. En el caso limite, el cuerpo era un punto matemático sin dimensión, mientras que el camino o trayectoria era una línea matemática también sin dimensión con lo cual se llegaba a una descripción exacta del movimiento, lo cual es cierto en el mundo donde gobiernan las leyes de la fisica clásica pero no al mundo cuántico por lo cual es necesario desarrollar otro método para describir el movimiento de las partículas con diferente trayectoria que utilizamos en la fisica clásica naciendo la mecánica cuántica. La mecánica cuántica se encarga del estudio de las interacciones entre la materia y las fuerzas que actúan sobre ella partiendo de los cuantos de Planck. Esta teoría también incorpora la dualidad onda-partícula de la luz y el principio de incertidumbre de Heinsenberg. La mecánica cuántica puede formularse de dos formas alternativas pero completamente equivalentes. La MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL mecánica de Schröndiger que se basa en la función de onda que toda partícula lleva asociada y la mecánica matricial de Heinsenberg, basada en asignar matrices a cada una de las magnitudes observables para medir su energía, velocidad, posición y como evoluciona en función del tiempo. Con lo cual llegó el principio de incertidumbre de Heinsenberg estableciendo que al nivel cuántico no es posible conocer de forma exacta el momento lineal y la posición de una partícula simultáneamente, si fuese posible fijar la posición de la partícula, sería imposible conocer su velocidad. Es decir cuando se puede precisar la ubicación de un electrón en ese instante el electrón no tiene una velocidad determinada (Ä÷ . äp > h2p). Lo anterior ha sido una ley desde que se planteó este Principio en el año 1927. Sin embargo, con el desarrollo moderno de la ciencia se empieza a cuestionar este principio. De hecho, el fenómeno de la teletransportación requiere superar el principio de Heinsenberg, pero sin violarlo. En la actualidad, se ha logrado y se siguen haciendo esfuerzos encaminados a la teletransportación fotónica, creándose expectativas para que en un futuro no muy lejano sea posible la teletransportación de materia. Tal y como se ha proyectado en algunas películas de ciencia ficción. En la serie “Star trek” se usa un compensador de heinsenberg que milagrosamente resuelve el problema. De hecho, en 1993 hubo una convención de físicos que descubrieron una forma de usar la mecánica cuántica para el proceso de teletransportación venciendo a la incertidumbre, con una característica básica y peculiar llamada 81 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA “enmarañamiento o entrelazamiento” que puede ser usado para evadir los limites impuestos por Heinsenberg. Pero, antes de continuar, debemos repasar algunas interrogantes importantes que no han tenido una respuesta contundente. El mundo cuántico, el mundo de los átomos y las partículas elementales, no se rigen por las normas de nuestro mundo macroscópico. Es un universo de probabilidades donde la observación perturba al objeto observado, tal y como Erwin Schrödinger lo formuló en su famosa paradoja felina, un universo donde las partículas pueden estar muy probablemente en un sitio dado en un momento determinado... o no. Lo que en cuántica llamamos principio de superposición. Su concepción fue una ecuación diferencial, la solución de esta ecuación resulta de una función de onda que describe los aspectos cuánticos del sistema. Ä2 ø/ä÷2 +m/h2 .(EV).ø = 0. Esta ecuación determina la probabilidad de que el electrón este en una posición determinada. A diferencia del campo electromagnético, ø no corresponde a una realidad fisica. Este concepto es realmente complejo, dado que establece que una entidad cuántica tal como un electrón existe en una superposición de estados cuánticos cada uno de ellos con una probabilidad de ocurrencia determinada a través de la función de onda correspondiente. Esta idea de la superposición es la que Schrödinger no aceptaba por parecerle absurda y que trató de rebatir con un experimento de pensamiento donde se plantea la idea de un sistema que posee solo dos eventos posibles ambos con la misma probabilidad de 50% de ocurrencia. Por ejemplo el decaimiento de un núcleo radiactivo. Cuando un núcleo radiactivo decae, cambia su naturaleza debido al cambio de estructura atómica en el núcleo. Las partículas u ondas electromagnéticas pueden fácilmente detectarse, es decir se sabe cuando se produjo el llamado decaimiento por la aparición o detección de dichas partículas u ondas. El razonamiento con el cual Schrödinger no acordaba, era que él decía que en realidad dicho núcleo se encuentra en dos estados posibles, la mitad que cayó y la mitad que MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL no, hasta tanto alguien mida si el núcleo decayó o no. Esta sustancia radioactiva podría encerrarse en una cámara hermética y sin ventanas, una “ caja”, con un detector que permite monitorear si el núcleo decae o no. Este monitor a su vez se encuentra conectado a un recipiente que contiene gas venenoso y que se abrirá cuando se detecte la presencia del decaimiento del núcleo radiactivo. En dicha cámara hermética con todos esos mecanismos de detección y conexión con el recipiente que contiene gas venenoso, se encuentra un gato. Mientras nadie mire en la cámara, de acuerdo a los estados superpuestos, el núcleo decayó o no decayó, con una probabilidad del 50% para cada uno de los estados, y por ende el gas venenoso salió y no salió, finalmente el gato murió y no murió, es decir existe en un estado vivo muerto, pero eso se sabrá hasta que alguien abra la cámara, la función de onda colapsa en un estado determinado hasta tanto un observador hiciese una medición u observara lo que pasa. Einstein junto con Podolsky y Rosen idearon un experimento conocido como paradoja de EPR, para explicar la imposibilidad de las acciones a distancia o también para demostrar que el concepto de la realidad local era correcto incluso en el mundo cuántico. Esta palabra, “realidad”, se refiere a que en el EPR se llama “ elemento de realidad” y que es, por definición, una magnitud fisica a la cual se le puede asignar un valor por medio de una medición experimental. Se desarrolló un experimento acerca de esta paradoja a través de ciertos cálculos llevados a cabo por John Bell, llegando a la conclusión, contra lo que el sentido común indica, que a nivel cuántico la realidad es no local; esto es, que existen conexiones misteriosas entre las partículas o bien que entre ellas intercambien información a velocidades superiores a la de la luz midiendo una propiedad con la que cuentan los fotones de luz denominada polarización. La polarización de dos fotones emitidos desde el mismo átomo esta correlacionada en sentido 82 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA cuántico, de manera tal de que si uno tiene polarización vertical el otro tendrá una polarización horizontal, pero no hay nada que nos permita decir que fotón tendrá polarización en uno u otro sentido. Cuando dos fotones son emitidos desde un átomo, existen como el gato de Schrödinger en estados superpuestos hasta que alguien mida la polarización de uno de ellos, en ese momento la función de onda del fotón medido colapsa en una de los estados de polarización posible digamos vertical. En dicho momento la función de onda del otro fotón también colapsa en el otro estado de polarización, en horizontal. Nadie ha mirado a este fotón y en realidad en el momento en que se realiza la medición sobre el primero, podría ser que ambos fotones estén en los extremos opuestos del universo, así cuando la función de onda de uno colapsa la función del otro hace lo mismo en el mismo momento; esto es lo que se denomina acción a distancia y contra la cual Einstein se oponía. Esta acción a distancia ha sido observada entre pares de fotones interrelacionados separados hasta 10 kilómetros, pero pares de partículas interrelacionadas a una distancia de varios años luz se comportarían de igual forma, lo que parece violar la regla de que no se puede sobrepasar la velocidad de la luz. Sin embargo, la explicación radica en el primer aspecto mencionado: la necesidad de observar un sistema para determinar su estado. En sentido estricto, el estado de la segunda partícula es indeterminado hasta que alguien la puede observar y comunicar la observación a los que alteren el estado cuántico de la primera partícula. Lo anterior, constituye el fenómeno conocido como teletransportación, la cual ha sido lograda por medio de la manipulación de los cuantos de Planck (fotones), inmaterializando un haz fotónico (láser) y reconstruyéndolo a una distancia determinada; el caso en si, trata de aprovechar una propiedad denominada entrelazamiento cuántico, donde un fotón d (mensaje), con algún estado cuántico (por ejemplo, la naturaleza o dirección de su MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL polarización) se combinaría con dos fotones interrelacionados cuánticamente. La polarización de cada fotón en particular esta en estado borroso e indeterminado aunque los dos fotones están interrelacionados de una forma precisa y definida, el a y el b. En determinadas circunstancias, el acto de medir d y a al mismo tiempo transferiría el estado de d al b, a cualquier distancia. El acto de observación destruiría el estado cuántico del fotón d pero reaparecería – teletransportado – en el fotón b. la teletransportación de b es diferente de la simple clonación del estado cuántico de d, que adquiere b. La destrucción (por la observación) del estado cuántico del fotón d es una parte integral de todo el proceso. . La más realista aplicación de la teletransportación cuántica es en la realización de un computador de campos cuánticos. Una computadora digital convencional trabaja con bits, que son definidos solo por valores de ceros y unos, pero la computación cuántica usa bits cuánticos o qubits, los cuales se pueden encontrar en estados de superposición cuántica de cero y uno de igual manera que un fotón puede estar en superposición de polarización horizontal y vertical. Además, cuando se manda un fotón sencillo el teletransportador cuántico básico transmite un qubit de información cuántica. Una computadora cuántica puede trabajar sobre una superposición de muchas entradas diferentes a la vez. Por ejemplo, se podría correr un algoritmo simultáneamente en un millón de entradas usando solo tantos qubits como una computadora convencional usaría bits para correr el algoritmo una vez en una solo entrada. Los teóricos han probado que los algoritmos de una computadora cuántica pueden resolver ciertos problemas mas rápidamente; esto es, en mas pocos pasos con respecto a las computadoras convencionales. Los problemas a resolver incluyen encontrar artículos en una base de datos y facturar grandes números lo cual es de gran interés para quebrar códigos secretos. Un problema clave es transferir datos cuánticos confiables entre diferentes puentes 83 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA lógicos o procesadores, si se quiere hacer en una computadora sencilla o cruzando una red cuántica, la teletransportación cuántica es la solución. Todas nuestras teorías sobre los enlaces químicos se fundamentan en pensar que los electrones no son “esferas” girando entorno al núcleo atómico, sino pensar que están esparcidos en torno al núcleo, que están localizados muy probablemente en ciertas regiones del espacio llamadas orbitales. La teoría cuántica ha ampliado nuestro conocimiento de la estructura de la materia y nos ha permitido construir el mundo que vemos en la actualidad: la electrónica, la energía nuclear, las armas atómicas, los ordenadores y muchas otras cosas no serian posibles sin ella. Pero la teoría cuántica también tiene sus limites; por ejemplo, todavía no se ha conseguido unificar con éxito la teoría cuántica con la gravedad, algo relacionado con la energía del vacío y el efecto Casimir. Este último predice con ecuaciones cuánticas que el espacio vacío no es tal, sino un mar turbulento que contiene enormes cantidades de energía. Según algunos físicos el aprovechamiento de esta energía nos permitirá manipular el espacio- tiempo a nuestro antojo. En la ultima década han surgido también estudios que proponen la creación de ordenadores cuánticos que aprovecharían ciertas propiedades de los sistemas subatómicos para realizar de forma cuasinstantánea cálculos masivos. BIBLIOGRAFÍA Nielsen, M.A. 2002. Rules for a Complex Quantum World Scientific American. Volume 287, Number 5. p 49-57. cuántica. Zeilinger, A. 2000. Quantum Teleportation. Scientific American. April. p 32-36. Jian-Wei, P., Daniell, M., Gasparoni, S., Weihs, G., and Zeilinger, A. 2001. Experimental Demonstration of Four-Photon Entanglement and High-Fidelity Teleportation. The American Physical Society. Chávez, M. Breve perspectiva de los fundamentos de la mecánica MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL http://www.efis.ucr.ac.cr/teorica/cuantica.html 84 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA EL RELOJ QUÍMICO DEL YODO Borrego Soto G., Escobar Mendoza N., García Villa D., López Cuevas J. A., Cáñez Carrasco M. G., Orduño Fragoza O. RESUMEN Las reacciones que producen cambios de colores son populares en cualquier tipo de audiencia. Son especialmente efectivas cuando se demuestran “cambios mágicos” para despertar el interés científico en los estudiantes o en el público de todas las edades. El objetivo de este trabajo es utilizar químicos disponibles en el supermercado para elaborar el reloj químico del yodo utilizando el ácido ascórbico como agente reductor en lugar de bisulfito o tiosulfato. Se seleccionaron tres fuentes de ácido ascórbico: ácido ascórbico; tabletas de vitamina C y jugo de naranja. La reacción entre el yodo y el ácido ascórbico es rápida y cuantitativa, además puede demostrarse en audiencias públicas sin necesidad de un laboratorio o reactivos químicos. El punto final de la reacción es señalado por un cambio brusco en la apariencia transparente del sistema a un azulnegro. Los resultados muestran que la reacción es posible usando ácido ascórbico, peróxido de hidrógeno 3%, tintura de yodo y almidón. El tiempo requerido para la obtención del punto final de la reacción puede ajustarse variando la cantidad de agua usada para la dilución de los reactantes. Además, se demostró que esta reacción puede llevarse a cabo con tabletas de vitamina C, así como con jugo de naranja. INTRODUCCIÓN Las reacciones que producen cambios de colores son populares en cualquier tipo de audiencia. Son especialmente efectivas cuando se demuestran “cambios mágicos” para despertar el interés MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL científico en los estudiantes o en el público de todas las edades. Las reacciones reloj son favoritas entre las demostraciones químicas por sus colores brillantes y cambios abruptos. Desafortunadamente el número de estos sistemas químicos que produce estos efectos son relativamente pocos. La reacción reloj “Landolt” (1), donde se utiliza yodato y bisulfito con almidón como indicador para la producción de yodo, presenta algunas variantes como la reacción reloj “Old Nassau” (3), donde se adiciona el ion mercúrico a la fórmula Landolt. En este trabajo se muestra una reacción que produce un efecto similar al que proporciona la reacción reloj Landolt. Sin embargo, en este caso la demostración puede realizarse utilizando químicos disponibles en el supermercado, con la finalidad de evitar el uso de reactivos químicos como yodato, bisulfito o compuestos de mercurio. La reacción entre el peróxido de hidrógeno y una disolución ácida conteniendo yoduro de potasio y tiosulfato de sodio ha sido muy utilizada para producir un efecto de reacción reloj (3). Por esta razón nuestra atención se centró sobre la posibilidad de usar ácido ascórbico como el agente reductor en lugar de tiosulfato o bisulfito de sodio. La reacción entre el yodo y el ácido ascórbico es rápida y cuantitativa, de hecho, la cuantificación de ácido ascórbico se realiza mediante una valoración yodométrica (2). El ácido ascórbico reacciona con el yodo de acuerdo a la siguiente ecuación (5): I2 + C6H 8O6 à 2H+ + 2I- + C6H6 O6 85 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA MATERIALES Y MÉTODOS Se seleccionaron tres fuentes de ácido ascórbico: ácido ascórbico (Aldrich) como reactivo testigo; tabletas de vitamina C y jugo de naranja. Se prepararon las siguientes disoluciones: Disolución A: Para la disolución testigo, se preparó una disolución 0.1 M de ácido ascórbico (C 6 H8 O6 ). Se mezclaron 5 mL de esta disolución y 5 mL de tintura de yodo en agua (tabla 1). Disolución B: Se molieron perfectamente 10 tabletas de vitamina C (cada tableta contienía100 mg de ácido ascórbico) y se disolvieron en 60 mL de agua destilada para preparar una disolución 0.1 M de ácido ascórbico. Se mezclaron 5 mL de esta disolución y 5 mL de tintura de yodo en agua (tabla 2). Disolución C: A 15 mL de peróxido de hidrógeno se le agregaron 3 mL de almidón al 1% y se diluyó con agua (tabla 1 y 2). Procedimiento I: Las disoluciones A y C se mezclaron simultáneamente. El tiempo que tardaba en aparecer el color azul-negro dependía de los volúmenes de agua utilizados (tabla 1). Procedimiento II: Las disoluciones B y C se mezclaron simultáneamente. El tiempo que tardaba en aparecer el color azul-negro dependía de los volúmenes de agua utilizados (tabla 2). Procedimiento III. A 280 mL de jugo de naranja se le agregaron 5 mL de tintura de yodo, 3 mL de almidón al 1% y 50 mL de peróxido de hidrógeno al 3%. La mezcla se agitó vigorosamente, el color cambió de naranja a negro después de transcurrir aproximadamente 45 segundos. Procedimiento IV. Se molieron perfectamente 10 tabletas de vitamina C (cada tableta contenía 100 mg de ácido ascórbico) y se disolvieron en 4 cucharadas (60 mL) de agua. La disolución A se preparó mezclando una cucharita para café (5 mL) MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL de la disolución anterior, 1 cucharita para café (5 mL) de tintura de yodo y 2 cucharadas soperas (30 mL) de agua. La disolución B, se preparó mezclando 1 cucharada sopera (15 mL) de peróxido de hidrógeno al 3% (agua oxigenada comercial), ½ cucharadita para café (2.5 mL) de almidón y 2 cucharadas soperas (30 mL) de agua. El punto final de la reacción (color azul-negro) se alcanzó aproximadamente entre 30-45 segundos Procedimiento V. Un procedimiento en gran escala se obtiene mezclando 2 onzas (60 mL) de tintura de yodo a la cantidad total de la disolución de vitamina C (60 mL) y diluir con 1½ tasas (360 mL) de agua para preparar la disolución A. La disolución B se prepara con ½ tasa (180 mL) de agua oxigenada comercial, 2 cucharitas para café (10 mL) de almidón y 1½ tasas (360 mL) de agua. Riesgos La tintura de yodo y la mezcla de la reacción reloj no se debe dejar al alcance de los niños. Los residuos de la mezcla de reacción pueden desactivarse agregando ácido ascórbico (vitamina C) hasta decolorarse, con la finalidad de reducir el yodo. La tintura de yodo contiene 50% de alcohol etílico, por lo cual es inflamable (2). Notas El peróxido de hidrógeno al 3% comercial (agua oxigenada) corresponde aproximadamente a una disolución 0.9 M de peróxido de hidrógeno. La tintura de yodo al 2% contiene 0.08 M de yodo (I2 ) y 0.16 M de yoduro de sodio (NaI) en una disolución de alcohol etílico y agua. La disolución de tintura de yodo se prepara disolviendo 20 g de yodo y 24 g de yoduro de sodio o de potasio en 500 mL de alcohol etílico al 95% y se diluye a 1 litro con agua. Las tabletas masticables de vitamina C no son recomendables para este experimento ya que 86 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA contienen altas cantidades de excipientes insolubles incluyendo edulcorantes y saborizantes, los cuales pueden interferir con la reacción reloj. La mezcla que se obtiene al mezclar volúmenes iguales de la disolución de ácido ascórbico (C 6 H8 O6 ) y de tintura de yodo, sin la dilución adicional, es 0.005 M de C6 H8 O6 y 0.16 M de I2 . como con jugo de naranja. En esta actividad los estudiantes se involucraron con los mecanismos óxido-reducción de la reacción del ácido ascórbico (vitamina C) con el yodo (tintura de yodo) de acuerdo a la siguientes ecuaciones: 2H+ + 2I- + H2 O2 à I2 + 2H2O No es importante que el volumen de almidón sea medido exactamente. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La reacción entre el yodo y el ácido ascórbico es rápida y cuantitativa, además puede demostrarse en audiencias públicas sin necesidad de un laboratorio o reactivos químicos. El punto final de la reacción es señalado por un cambio brusco en la apariencia transparente del sistema tornándose a un color azul-negro. Los resultados muestran que la reacción planteada es posible usando ácido ascórbico, peróxido de hidrógeno 3%, tintura de yodo y almidón. El tiempo requerido para la obtención del punto final de la reacción puede ajustarse variando la cantidad de agua usada para la dilución de los reactantes. Además, se demostró que esta reacción puede llevarse a cabo con tabletas de vitamina C, así MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL reacción 1 I2 + C6H8 O6 à 2H+ + 2I- + C6H6 O 6 reacción 2 Cuando se le adiciona el peróxido de hidrógeno, la reacción 1 inicia liberando I2 , pero rápidamente la reacción 2 utiliza el I2 liberado en la 1. El I2 que permanece en la disolución es muy poco, por lo cual, el color azul-negro del complejo I2 ×almidón×I-, no aparece. Solamente después de que toda la vitamina C reacciona con el I2 , empieza aparecer el color azul-negro. Conforme la reacción 1 produce el I2 , la reacción 2 lo está utilizando. Por lo tanto, el tiempo para que aparezca el color azul, depende de la cantidad de vitamina C presente en la disolución. El producto de la oxidación del ácido ascórbico es ácido yodhídrico (HI), el cual se oxida a yodo elemental y agua por muchos agentes oxidantes, incluyendo el peróxido de hidrógeno. 87 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA 1. Ford, L.A. 1993. Chemical Magic. New York. 2. IodineWeb sites:http://enciclopedia.com:80/articles/ 06436.html;http://www.webelements.com/webelement/elements/ text/I/key.html. 4. The United States Pharmacopeia USP 24. 1999. National Publishing. Philadelphia, PA. 5. Vitamin C Web sites:http://enciclopedia.com:80/articles/13531 Vitamin C.html;http://www.howstuffworks.com/vitamin-c.htm. 3. Shakhashiri, B.Z. 1992. Chemical Demonstrations.Vol. 4.University of Wisconsin Press: Madison, WI. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 88 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA LUCES DE BENGALA Martínez Ruiz F. J., Santacruz Rosales L. A., Osorio Morales D., Tarazón Terán F. A., Cáñez Carrasco M. G., Orduño Fragoza O. RESUMEN Una luz de bengala es una mezcla de varios compuestos químicos que producen una flama de color por ignición. Estas luces consisten de una composición básica más un colorante inflamable. En el proceso se involucran reacciones óxidoreducción, donde los oxidantes mas comunes son nitratos, cloratos, percloratos y peróxidos minerales. El compuesto reductor es un metal electropositivo (Mg, Al), o un no metal (C, S). El color de la flama se debe a compuestos térmicamente inestables como sulfuros, carboxilatos y nitratos. Las transiciones electrónicas de cationes metálicos (M n+) a altas temperaturas producen la emisión de fotones en el espectro visible. El objetivo de este trabajo es elaborar luces de bengala utilizando clorato de potasio (KClO 3 ) y tiourea [SC(NH2 ) 2 ] como composición básica. Se preparan tiras de papel de celulosa impregnadas en una disolución de nitrato de potasio (fusible) y cinco mezclas con diferentes proporciones KClO 3 /SC(NH2 )2 . Para obtener los colores naranja, blanco, rojo, verde y azul; se adiciona C, Al, Sr(NO 3 ) 2 , Ba(NO 3 ) 2 y CuSO4 ×5H2 O, respectivamente. Estas mezclas se ponen en contacto con las tiras de papel encendidas para producir un efecto luminoso. La mezcla básica de tiourea-clorato de potasio muestra interesantes propiedades para demostraciones pirotécnicas: es fácilmente incendiable, produce una llama de color pálido, que se puede enmascarar fácilmente por otro más intenso, provee una importante cantidad de energía térmica, la cual proporciona una gran luminosidad. Es muy importante la selección cuidadosa de las sales inorgánicas para MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL incrementar la intensidad del color de la flama. INTRODUCCIÓN Una luz de bengala es una mezcla de varios compuestos químicos que producen una flama de color por ignición. En la antigua India en la provincia de Bengala, los sacerdotes preparaban mezclas que contenían sales de estroncio, carbón, azufre y nitrato de potasio; las cuales encendían en la oscuridad de los templos (3). En China, la construcción de cohetes y explosivos para la guerra en el Siglo VI era un arte que se extendió a Arabia en el Siglo VII. Los Chinos afirman haber fabricado pólvora durante la Dinastía Sung (9601279) y en sus crónicas mencionan el uso de cohetes de guerra contra los Mongoles en 1279. Los historiadores coinciden por lo general, en que los Mongoles fueron probablemente los que introdujeron la pólvora y los cohetes chinos en Europa en 1241. Los proyectiles militares y la pólvora eran fabricados por comerciantes militares llamados “fabricantes del fuego”, los cuales producían además fuegos artificiales para las celebraciones de victoria o paz (1). En la actualidad, esas mezclas son usadas en todo el mundo en demostraciones pirotécnicas en festejos populares. La preparación de las luces de bengala en los laboratorios de química inorgánica es un atractiva forma para introducir la teoría óxido reducción (redox). Una luz de bengala consiste en una composición básica más un colorante inflamable. La composición básica provee rápidamente una 89 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA importante cantidad de energía térmica. En el proceso se involucran reacciones redox entre un combustible y un oxidante. Los oxidantes mas comunes son nitratos, cloratos, percloratos y peróxidos minerales. El compuesto reductor es un metal electropositivo (Mg, Al), o un no metal (C, S) o un compuesto orgánico (Fruzellier y Comet, 2000). El color de la flama se debe a compuestos térmicamente inestables como sulfuros, carboxilatos y nitratos. Las transiciones electrónicas de cationes metálicos (M n+) a altas temperaturas producen la emisión de fotones en el espectro visible. El espectro de la luz blanca, como la que emite el sol o una bombilla de luz incandescente, consiste en un arco iris de colores, cuyo espectro contiene luz de todas las longitudes de onda. El objetivo de este trabajo es elaborar luces de bengala utilizando clorato de potasio y tiourea como composición básica. Ba(NO3 ) 2 CuSO4 ×5H2 O. Secar cada uno de los reactivos a 50°C. Pesar los reactivos de acuerdo a la Tabla 1. Colocar las mezclas en vidrios de reloj y homogeneizarlas cuidadosamente con una espátula.. Colocar aproximadamente 2 g de una de las mezclas en un extremo del fusible, encendiendo el otro, al hacer contacto la flama con la mezcla se produce la luminosidad. Riesgos La producción experimental de luces de Bengala ocasiona problemas debido a la toxicidad de sus subproductos, la definición del color de la flama y el riesgo de explosión Subproductos tóxicos. Éstos aparecen con frecuencia como óxidos gaseosos o humo de MATERIALES Y MÉTODOS toxicidad variable. La reducción de los nitratos (NO3 -) producen NOx. y el azufre (S) se oxida a Se preparan tiras de papel de celulosa impregnadas sulfato (SO 4 = ). Los cationes utilizados para la en una disolución de nitrato de potasio (fusible) y obtener el color de la flama producen óxidos cinco mezclas con diferentes proporciones KClO 3 / metálicos, los cuales se localizan en el humo. Por SC(NH2 )2 . Para obtener los colores naranja, blanco, lo tanto, es importante reducir la cantidad de S en rojo, verde y azul; se adiciona C, Al, Sr(NO3 )2 , la mezcla y seleccionar cuidadosamente los Ba(NO3 )2 y CuSO4 ×5H2 O, respectivamente. Estas metales para la producción del color. La formación mezclas se ponen en contacto con las tiras de papel de humo es inevitable. encendidas para producir un efecto luminoso. Preparación del Fusible Disolver 14 g de KNO3 en un vaso de precipitado de 100 mL conteniendo aproximadamente 60 mL agua destilada. Sumergir tiras de papel (1x10 cm) de celulosa en la disolución KNO3, escurriendo perfectamente. Secar el fusible preparado . Preparación de las Luces de Bengala Moler por separado (NH2 )2 CS, KClO 3 , Sr(NO3 )2 , MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Definición del color de la flama. Algunos elementos como el carbono (C) o aluminio (Al), proporcionan una coloración predominante (naranja y blanco, respectivamente) que enmascara a colores más débiles. Por lo tanto, la composición básica utilizada para la elaboración de las luces de bengala podría producir una flama ligeramente colorida, la cual puede enmascarase con otra luz más intensa.. Por lo cual, la selección cuidadosa de las sales inorgánicas para producir la coloración de la flama es muy importante. Algunos colores son difíciles de obtener; la dificultad para obtener los colores mas frecuentes se incrementa en el siguiente orden: naranja<blanco<rojo<verde<azul. 90 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Riesgo de explosión. Las características de sustancias oxidantes es fuertemente opuesta a las de sustancias reductoras y su combinación puede ser potencialmente explosiva. Así, los compuestos en los cuales un oxidante coexiste con un reductor son explosivos (2, 4). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las propiedades reductoras de las moléculas de urea ([NH2 ]CO) y de la tiourea ([NH2 ]2 CS) han sido estudiadas con KClO 3 y NaClO 3 . Se ha reportado que los cloratos alcalinos reaccionan mucho más rápidamente con la tiourea que con la urea. La fórmula estructural de la tiourea ayuda a entender el por qué reacciona con KClO 3 y NaClO 3 : Esta molécula tiene dos sitios reductores. Los átomos de nitrógeno (N 3-) se encuentran en su estado de oxidación más bajo, y el átomo de azufre está más débilmente enlazado al carbono (C=S), que al oxígeno (C=O), como sucede en la urea. La reacción de los cloratos alcalinos con la urea no ocurre. por dos razones: i) la energía de enlace de C=O es más grande que la de C=S y ii) la carga parcial transferida sobre el átomo de oxígeno en la urea es más importante que la del átomo de azufre en la tiourea.. Por lo tanto, la deficiencia electrónica en los átomos de nitrógeno es más importante en la molécula de urea que en la de la tiourea y los átomos de nitrógeno no pueden reaccionar fácilmente con el clorato. Al encender la luz de bengala, el exceso de tiourea se calienta, pero el repentino enfriamiento da lugar a la producción de una pequeña cantidad de tiocianato de amonio (NH4 SCN(s): (NH2 )2 CS(s) à (NH2) 2CS(s) à NH4 sSCN(s) + (NH2) 2CS (l) Finalmente, la oxidación total de la tiourea por el clorato de potasio se describe por la siguiente reacción química: (NH2 ) 2CS + KClO3 à N2 + 2H2 O + SO2 + CO2 + 2KCl La mezcla básica de tiourea-clorato de potasio muestra interesantes propiedades para demostraciones pirotécnicas: es fácilmente incendiable, produce una llama de color pálido, que se puede enmascarar fácilmente por otro más intenso, provee una importante cantidad de energía térmica, la cual proporciona una gran luminosidad. Es muy importante la selección cuidadosa de las sales inorgánicas para incrementar la intensidad del color de la flama. BIBLIOGRAFÍA 1. Fuegos Artificiales. Enciclopedia Microsoft 2002. 2. Fuzuellier, H., Comet, M. L´actualité chimique. 2000. 7-8, 4-11. 4. Urbansky, T. Chemistry and Technology of Explosives; Pergamon: Elmsford. N.Y. 1990. Vols. 1-4. 3. Roesky, H. W., Mockel, K. Chemical Curiosities. VCH: New York. 1996. pp 40-49. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 91 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA MICROESCALA, UNA ALTERNATIVA EN EL LABORATORIO DE QUIMICA Rendón Vásquez. A M.,Ortega De La M.B.M., López Madrigal C.I.,Rodríguez Cordova R., Orduño Fragoza O., Cañez Carrasco M.G. RESUMEN El progreso de nuestra sociedad requiere de la comunidad química un desarrollo continuo en busca de productos que mejoren la calidad de vida asociado con un manejo responsable, reducción y eliminación de los residuos químicos, es esencial reemplazar los procesos químicos que afectan al ambiente por alternativas no contaminantes y lo mas seguras posible. Los problemas asociados con la disposición de residuos, la disminución en el presupuesto para la educación y el alto costo de los reactivos químicos exige buscar alternativas que impulsen el desarrollo de técnicas experimentales que contribuyan a optimizar los recursos y disminuir la contaminación, una de estas alternativas es el uso de técnicas a microescala que utilizan reactivos en orden de 25 a 100 mg de sólidos y de 100 a 200 m L de líquidos lo que representan una notoria ventaja ya que implican un menor riesgos, minimizar el numero de accidentes y reducir la cantidad de desechos. En este trabajo se proponen técnicas de separación y síntesis química a nivel de microescala con objeto de demostrar sus ventajas presentando el material a microescala para la obtención del cloro y estudio de sus propiedades, determinación de densidad con micropicnometro, separación en microcolumnas cromatograficas y equipo para llevar a cabo estudios de difusión, electrolisis y conductividad entre otros. Se pretende impulsar el diseño y construcción de los materiales de laboratorios a microescala para promover un cambio en los métodos de laboratorio que propicien una utilización racional de los recursos, mayor MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL conciencia sobre la conservación del medio ambiente sin limitar el aprendizaje. INTRODUCCION La Química es una ciencia de laboratorio, sus fundamentos teóricos la organizan e integran como una disciplina; sin embargo, los principios que la rigen son resultado de la experimentación. Actualmente se están presentando algunos acontecimientos que tratan de minimizar la enseñanza de la química como una ciencia experimental, como son la creciente demanda por riegos y exposición a materiales tóxicos, la preocupación por el manejo de los residuos de laboratorio y sus efectos contaminantes al medio ambiente y las nuevas regulaciones sobre el almacenaje de reactivos químicos en forma segura entre otros(5). Las técnicas de microescala son un método alternativo de trabajo experimental que busca propiciar un cambio en la forma en que utilizamos las sustancias químicas con objeto de reducir la generación de residuos y optimizar los recursos económicos, además se está convirtiendo en catalizador de un nuevo acercamiento a la enseñanza experimental de la química donde se permita la oportunidad de demostrar la creatividad y aplicar los conocimientos adquiridos en el estudio de las transformaciones químicas. La filosofía de la microescala está dirigida a sustituir o reemplazar parcialmente los experimentos de laboratorio que ya existen con la 92 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA finalidad de conservar a la química como una ciencia experimental. La química en microescala es adecuada en las prácticas de laboratorio debido a que utiliza solo pequeñas cantidades de reactivos y aparatos muy simples. Las ventajas de la microescala son los bajos costos, uso de pequeñas cantidades de reactivos, seguridad, velocidad y baja emisión de contaminantes(4). Hace 50 años, lo común era trabajar en una escala de 50 a 100 g para sólidos y de 500 a 2000 mL para líquidos y no es difícil encontrar experimentos de laboratorio de esa época en escalas de 500 a 1000 g de sólido. Esta tendencia ha ido decreciendo gradualmente. En la década de los años 50 y 60 se redujo la escala usual alrededor de 10 g. En las técnicas de microescala, las cantidades son menores que 1 g o 2 mL, preferentemente alrededor de los 35 a 150 mg para sólidos y de 100 a 2000 microlitros para líquidos. De hecho muchas prácticas a microescala podrían realizarse actualmente por todos los alumnos de un grupo con la misma cantidad de reactivos y disolventes que utilizaría un solo alumno en las técnicas convencionales(6,7). En este trabajo se proponen técnicas de separación y síntesis a nivel de microescala con objeto de demostrar sus ventajas presentando el material para la determinación de densidad con micropicnómetro, separación en microcolumnas cromatográficas y equipo para llevar a cabo estudios de difusión, electrólisis y conductividad entre otros(2). El estudio del cloro es de gran importancia; sin embargo, debido a su toxicidad y riesgos en su preparación es difícil obtenerlo en los laboratorios, con la implementación de las técnicas a microescala se propone un método para obtenerlo y estudiar sus propiedades en forma segura, rápida y simple utilizando un volumen aproximado de una gota(1). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL MATERIALES Y MÉTODOS Con el fin de mostrar las ventajas de la microescala se presentan las siguientes técnicas de laboratorio: Obtención y estudio de las propiedades del cloro a nivel microescala En la base de una caja petri se colocan las gotas de los reactivos como sigue: una gota de blanqueador se coloca en el centro de la caja y alrededor de ésta se colocan en forma separada gotas de solución de sulfato de fierro(II) amoniacal 1%, solución de yoduro de potasio 0.05 M, solución de sulfito de sodio 2% y jugo de uvas; a la gota de blanqueador se le añade una gota de ácido sulfúrico 1 M, se coloca la tapa de la caja petri y después de 10 minutos, se agrega a la gota de Fe(II), una gota de solución de tiocianato de potasio 0.05 M y a la de sulfito de sodio una gota de cloruro de bario 0.1 M . Elaboración de micropicnómetros y micropipeta Calentar en la flama de un mechero Bunsen, una pipeta Pasteur un centímetro antes de la parte de estrechamiento capilar, rotar el cuerpo de la pipeta sobre la flama para que el calentamiento sea uniforme. Cuando el vidrio esté suficientemente blando, retirarlo de la flama y jalar de los dos extremos de la pipeta, hasta formar un capilar de aproximadamente 10 a 25 cm de largo, mantener la pipeta estirada hasta que el vidrio se endurezca. En este momento se tendrá el tallo de la pipeta conectado a un pequeño bulbo por un largo tubo capilar. A 0.5 cm de la parte posterior del bulbo, calentar el capilar fuertemente para separarlo del cuerpo de la pipeta, guardar la pipeta con la punta adelgazada, para usarla posteriormente como micropipeta para introducir soluciones dentro del micropicnómetro. Calentar el fondo del micropicnómetro hasta 93 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA sellarlo. Cortar en el otro lado del micropicnómetro la parte capilar y pulir ligeramente la boca del micropicnómetro (fig. 1). Preparación de microcolumna cromatográfica Con la ayuda de un alambre delgado rígido colocar una pequeña torunda de algodón en el fondo de la pipeta Pasteur (tener cuidado de que el algodón no se introduzca dentro del capilar). Preparar una suspensión constituida por 0.5 g de sílica gel y 3 mL de alcohol al 96% dando tiempo para permitir el escape de aire atrapado en lo poros del sólido y que se defina el calor generado por la humectación. Transferir la suspensión anterior a la columna (pipeta Pasteur) controlar que no queden burbujas de aire atrapadas en el sólido. La columna debe empacarse en forma compacta y dejando el tercio superior libre. Encima de este material se coloca otra pequeña torunda de algodón (Fig. 2). Separación de los colorantes de polvos para aguas frescas A) Extracción de colorante de la muestra: Tomar con la punta de la espátula polvos para aguas frescas e introducirlo en un vaso de precipitado y agregar 1 mL de una mezcla de alcohol-agua. Agitar para facilitar la extracción de los pigmentos de cada uno de los diferentes sabores. diferentes pozos de la microplaca. Después, y para completar la separación, eluir con 5 mL de NaCl al 1%. Recoger el eluato que contiene cada uno de los colorantes separados en diferentes pozos de la microplaca. Elaboración de microagitadores magnéticos Calentar con el mechero de Bunsen la punta del capilar sobrante de la construcción del micropicnómetro, hasta que quede perfectamente sellada.Cortar un trozo de clip para papeles, aproximadamente 0.5 cm de largo (que no exceda de 2 cm), e introducirlo en el capilar hasta el fondo. Calentar con el mechero justo arriba de donde quedó el trozo del clip, hasta que quede sellado. (fig. 3). Difusión de gases Para comprobar la difusión de los gases y su velocidad de difusión se coloca en un tubo de vidrio de 15 cm de largo y 20 mm de diámetro, un algodón empapado en amoniaco en un extremo del tubo, en el otro extremo se coloca un algodón humedecido con ácido clorhídrico, se tapan los dos extremos y se espera unos minutos para que se difundan los gases y se forme el cloruro de amonio más cerca del extremo donde esta el ácido clorhídrico ya que el amoniaco se difunde más rápido (fig. 4). RESULTADOS B) Desarrollo de la cromatografía: Una vez empacada la columna con el adsorbente (sílica gel), se colocan de dos a tres gotas del extracto de colorantes por separar, en la parte superior de la columna. Dejar pasar 5 mL de etanol a 96% (eluyente). Con esto se separarán algunos de los colorantes que componen los polvos. Recoger el eluato que contiene cada uno de los colorantes separados en MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Las soluciones de blanqueadores comunes contienen hipoclorito de sodio como ingrediente activo. El hipoclorito de sodio se prepara por reacción de cloro gaseoso con una solución fría de hidróxido de sodio, obteniendo cloruro de sodio como producto secundario según la siguiente ecuación: Cl2 + 2 NaOH NaCl + NaClO + H2O 94 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Después el cloro gaseoso puede ser fácilmente generado por la reacción entre una solución blanqueadora y ácido sulfúrico confinados en una caja de petri según: ClO - + Cl - + 2 H+ Cl2 + H2 O El cloro gaseoso se difunde dentro de la caja de petri y reacciona con los reactivos colocados en la misma. Al reaccionar los reactivos y obtenerse el cloro se observan los siguientes cambios: Oxidación de Fe(II) a Fe(III): El cloro gaseoso oxida el fierro convirtiéndolo de Fe(II) a Fe(III) según: 2Fe2+ + Cl2 2 Fe 3+ + 2 Cl Con la adición de tiocianato de potasio al Fe (III), el color se torna rojo oscuro intenso por la siguiente reacción: Fe3+ + SCN - FeSCN2+ Conversión de sulfito a sulfato: El sulfito de sodio se oxida a sulfato de sodio en contacto con cloro gaseoso: SO32- + Cl2 + H2O SO4 2- + 2HCl La presencia de sulfato se confirma por la adición de cloruro de bario acidificado, produciendo un precipitado blanco. Ba 2+ + SO4 BaSO 4 Acción blanqueadora del cloro: En presencia de cloro, el jugo de de frutas fue decolorado. Conversión de yoduro a yodo: MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL El yoduro fue oxidado a yodo de color café al exponerlo al cloro gaseoso. 2I- + Cl2 I2 + 2 Cl - Se elaboraron los materiales a microescala y se estandarizaron para proponer su utilización en los laboratorios de química. CONCLUSIONES Como estudiantes de la química es muy importante cuestionarse sobre el impacto final que nuestro ejercicio profesional tiene sobre el medio ambiente, es primordial generar un cambio cultural en la forma de utilizar las sustancias químicas de tal forma que se reduzca al mínimo los residuos generados en los laborarorios y se valoren algunas de las ventajas más relevantes de las técnicas en microescala como son: Una mejoría impresionante de la calidad del aire en los laboratorios, ya que se puede eliminar casi totalmente la presencia de vapores de disolventes. Prácticamente la total desaparición de los accidentes de laboratorio provocados por reactivos cáusticos, inflamables o explosivos y, aun en caso de llegar a ocurrir, su gravedad es mucho menor. Una disminución notable de los riesgos a la salud originados por la exposición a compuestos tóxicos, irritantes, alérgicos, mutagénicos, o cancerígenos. Una contribución significativa a la preservación de nuestro medio ambiente, al haber una reducción radical entre el 75% y hasta el 99% en la generación de desechos químicos, además de simplificarse su eliminación y reducirse notablemente los costos asociados. La reducción radical de costos de operación en los laboratorios, sobre todo en el ahorro de sustancias químicas y en costo de material convencional más pequeño. 95 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA Choi M.M.F., , 2002, Microescale Chemistry in a plastic petri dish: preparation and chemical properties of clorine gas., Journal of Chemical Education, Vol. 79 No. 9 : 992. Carrillo C.M.,González M.R., Hernández M.G., Montagut B.P., Nieto C.E., Sandoval M.R., Sansón O.C., ,2002, Microescala, Pearson Educación, México. Garcia Guerrero Miguel, 1996, Técnicas para el Laboratorio de Química en Microescala., ADN Editores., México. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Crosby G.A.,1994,Chemunity News., Vol 4,Num.3, ACS Education Division. Waterman E.L. Thompson S.,1993, Small- Scale Chemistry, Laboratory Manual, Addison –Wesley, USA. Sconzo P., 1994, Small- Scale Chemistry., Chemunity News, Vol 4, Num 3 ACS Education Division. Mainero R.M., 1997, ¿Por Qué Microescala?, Educación Química, Vol. 8 Num. 3 96 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA MÓDULO DE INFORMACIÓN PARA LA LICENCIATURA DE QUIMICO-BIÓLOGO DEL DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICOBIOLÓGICAS Barton Vasquez I. M., Islava Lagarda T. Y., Moreno Vazquez M. M., Corella Madueño, M.A.G., Sánchez Mariñez, R.I. Dentro del marco de la “XX Muestra Estudiantil”, se presenta el Módulo de Información para la Licenciatura de Químico-Biólogo con el fin de proporcionar información sobre la carrera a los estudiantes de preparatoria principalmente y a la vez dar a conocer el organigrama de nuestro departamento y la infraestructura con que se cuenta. Dentro de la Universidad de Sonora la Licenciatura de Químico Biólogo ha destacado por la calidad de sus egresados, el Plan de Estudios cuenta con dos opciones terminales: Análisis Clínicos y Tecnología de Alimentos; recientemente inició dentro de nuestras instalaciones la especialidad en Inmunohematología, una opción más para la especialización de nuestros egresados. El número de alumnos inscritos en nuestro Departamento es 850, de los cuales 207 son de nuevo ingreso; de éstos últimos, 186 reciben tutorías en el recién iniciado: Sistema Institucional de Tutorías de la UNI-SON. El Departamento de Ciencias Químico-Biológicas cuenta con 44 profesores de tiempo completo y con 45 profesores adscritos a otros Departamentos, que atienden el programa de Químico Biólogo; además, se cuenta con 21 maestros de horas sueltas adscritos a la Universidad de Sonora, en total suman 130 maestros que conforman la Planta Docente; 26 tienen el grado de Doctorado, 40 tienen el grado de Maestría y 23 el de Licenciatura, sumando 89 maestros con grado académico. De los MTC, 33 tienen perfil deseable PROMEP reconocidos por la SEP; 15 pertenecen al Sistema Nacional de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Investigadores, sumando un total de 48 maestros con estas distinciones. Durante la celebración de la Semana del Químico-Biológo, se da acogida a distintas actividades académicas, culturales y sociales, y es aquí, donde se presenta la Muestra Estudiantil de gran importancia y trascendencia para nuestro Departamento, los alumnos exponen diversos trabajos realizados con gran creatividad e ingenio durante todo el año, en las categorías de trabajo: experimental, prototipos didácticos y revisiones bibliográficas, en un esfuerzo por dar realce a este tradicional evento y fomentar en los jóvenes de nivel medio superior el interés y gusto por la química. INTRODUCCIÓN La Universidad de Sonora es el centro de educación superior más importante de la ciudad, esta institución educación ofrece el mayor número de opciones educativas en los distintos niveles en el estado. Está conformada de tres Unidades Regionales: Unidad centro, en Hermosillo, Sur, en Navojoa y Norte en Caborca. La actual oferta educativa consta de 66 programas: 31 de licenciatura, 23 de posgrado, uno de nivel técnico, siete de idiomas y cuatro de artes. De los 31 programas de licenciatura, 29 de ellos se ofrecen en la Unidad Regional Centro, y de éstos: 15 se imparten en la Unidad Regional Norte, Sede Caborca; dos en el Campus Santa Ana y 14 en la Unidad Regional Sur, Navojoa. 97 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Objetivos de la Universidad de Sonora son la preservación, creación y difusión de la cultura científica, tecnológica y humanística en beneficio de la sociedad, de acuerdo con el artículo 5 de la Ley 4 orgánica de la Universidad de sonora. La Universidad logrará sus objetivos mediante la vinculación de la docencia con la investigación para la formación de recursos humanos de alto nivel y con la conciencia social que requiere el país y el Estado de Sonora, esto de acuerdo con la fracción III. Art. 6 de la misma Ley 4. Además a la Universidad de Sonora se le otorga la facultad para elaborar planes y programas de docencia e investigación y para realizar los proyectos de investigación que aprueben sus órganos de gobierno, de acuerdo con la fracción 4, art. 7 de la Ley 4. Dentro de este marco el personal Académico de los Departamentos que conforman la División de Ciencias Biológicas y de la Salud, llevan a cabo actividades tanto de docencia como de investigación y de difusión mediante la ejecución de planes y programas ya existentes o bien realizando proyectos que son sometidos a instancias internas y/o externas de la Universidad. Agrónomo Zootecnista, Licenciatura en Químico Biólogo y Licenciatura en Medicina; así como por la especialidad de Inmunohematología. Licenciatura De Quimico Biologo La Licenciatura pertenece al departamento de Ciencias Químico-Biológicas. El objetivo de la carrera de Químico-Biólogo es formar profesionales que sean capaces de realizar innovaciones y mejoras en el campo de los análisis clínicos, análisis de alimentos y control de calidad de productos industrializados. Unidades Regionales Donde Se Ofrece Unidad Regional Centro, con carácter terminal, diez semestres. Unidad Regional Sur, se ofrecen los seis primeros semestres. Unidad Regional Norte, se ofrecen diez semestres para especialidad de análisis clínicos y seis semestres para tecnología de alimentos. DIVISIÓN Es la unidad de organización de las Unidades regionales, está formada por Departamentos y se establece por Áreas de conocimiento. Su propósito fundamental es cumplir con el objetivo de la universidad a través del desarrollo de programas de docencia, investigación y extensión. Departamento Es la unidad académica básica cuya función es la investigación en las disciplinas específicas y le corresponde también desempeñarse en su área en la elaboración en los planes de estudio y de extensión de las divisiones. La División de Ciencias Biológicas y de la salud esta integrada por la Licenciatura en enfermería, Ingeniero Agrónomo Fitotecnista, Ingeniero MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL La carrera de Químico-Biólogo comprende dos campos de conocimiento: Química y Biología. Une los principios de estas ciencias para interpretar, estudiar e investigar químicamente los fenómenos biológicos. La carrera de Químico Biólogo en el Departamento de Ciencias Químico-Biológicas (Unidad Centro), ofrece actualmente dos especialidades: Análisis Clínicos, Tecnología de Alimentos, pero en sus instalaciones da acogida a una nueva especialidad dependiente de la División de Ciencias Biológicas y de la Salud que es la especialidad en Inmunohematología, iniciada en Enero de 2001, con duración de 1 año, que ya cuenta con una generación de egresados. Plan de Estudios de la Carrera de Quimico Biologo El plan de estudios de la carrera de Químico98 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Biólogo consta de 10 semestres, 6 pertenecen al área Básica y 4 a la especialidad; y comprende 51 materias teórico-prácticas, de las cuales 30 (59%) corresponden a la academia de Química y Biología. El departamento presta servicio en los laboratorios a maestros y alumnos de las carreras de Ingeniería Industrial, Ingeniería Química, Ingeniería de Minas y Geología y a la carrera de Medicina desde su inicio. Esto ha aumentado considerablemente el número de alumnos y de grupos que se atienden en el área básica diariamente durante cada semestre. Hay 8 maestros responsables de laboratorio en esta área, con atención a la gran diversidad de prácticas que contempla el plan de estudios. El área básica es el soporte de las actividades desarrolladas por el departamento y es la base para el desempeño del estudiante en las especialidades. El laboratorio es un espacio de gran impacto académico donde el trabajo es eminentemente experimental por lo que la planeación de la seguridad para trabajar es de suma importancia, iniciando el semestre con pláticas de seguridad en el Laboratorio y con información del tratamiento de residuos dentro del programa institucional de salud y seguridad ambiental (PISSA-UNI-SON). Descripcion General Del Profesionista Perfil del Egresado. En la opción de Análisis Clínicos se busca capacitar al profesionista para: Llevar a cabo análisis bioquímicos microbiológicos, hematológicos e inmunológicos con los que el laboratorio de análisis clínicos contribuye a la determinación de los elementos que componen un diagnostico integral en la atención medica del paciente. Investigar nuevos métodos de análisis clínicos o modificaciones a los métodos ya existentes, para mejorar la precisión, rapidez y totalidad de los análisis. Llevar acabo investigaciones de laboratorio y campo para prevenir epidemias o infecciones, y así contribuir a la medicina preventiva. Por otra parte, la opción en Tecnología de Alimentos persigue la formación de profesionistas aptos para: Llevar acabo análisis químicos y biológicoalimentarios de acuerdo a métodos ya establecidos. Caracteristicas Deseables En El Estudiante Interpretar científicamente el estado nutricional y Las cualidades que deben caracterizar al estudiante tecnológico-alimentario de una región o país en base a la información exacta, y colaborar de esta carrera son las siguientes: activamente en programas de educación Capacidad para relacionar aspectos teóricos y nutricional. prácticos de la ciencia, espíritu de observación y análisis de los fenómenos naturales, y de Analizar las tecnologías y sanidad de procesos investigación para buscar la razón de esos establecidos de elaboración de alimentos, y fenómenos: capacidad de creatividad para diseñar proponer medidas de superación tecnológica, nuevos métodos de aplicación o dar nuevas sanitaria e higiénica de los mismos. interpretaciones prácticas a los métodos ya establecidos, concentración mental e interés en el Investigar nuevos métodos de análisis químicos y trabajo en locales cerrados, habilidad manual para biológico-alimentarios, así como nuevas el manejo preciso de sustancias y equipo químico tecnologías teniendo en cuenta características de y facilidad para adaptarse al trabajo solo o en nutrición y bajo costo, para consumo humano y animal. equipo. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 99 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Proponer políticas nutricionales y de avance tecnológico, alimentario, así como contribuir en aspectos de legislación alimentaría y su cumplimiento. requisitos: Área, aptitudes según el exámen psicométrico. Promedio de 80, aprobación de examen. Campos Profesionales Donde Puede Prestar sus Servicios En el actual semestre (2002-2 ) se tiene una población estudiantil en el departamento de 850 La labor de este profesionista se abre a la industria alumnos de los cuales 207 son de nuevo ingreso y tanto en aspectos básicos como en aquellos que 186 reciben tutorías en el Programa Institucional requieren la intervención de la Química y la de Tutorías (PIT) iniciado este semestre. Cuya Biología en las industrias de extracción y de coordinación depende de la Dirección de Servicios transformación. Su función consiste en señalar los Estudiantiles. Hay una comisión del seguimiento métodos químicos que deben seguirse y el control del PIT en apoyo a la coordinación del mismo de las etapas de los procesos de producción. Por integrada por un representante de cada división ejemplo, en laboratorios o industrias medianas o de la Unidad Regional Centro y uno por la Unidad pequeñas como la petroquímica, fábrica de Regional Sur y por la Unidad Regional Norte. fertilizantes, abonos, insecticidas, fábricas de Además del director y subdirector académico de alimentos, etc. Los que han seguido la especialidad la División de Servicios Estudiantiles. El de Análisis Clínicos encuentran sitio en hospitales, coordinador divisional del PIT es el responsable laboratorios o centros de investigación en la tarea de coordinar las acciones tutoriales instrumentadas de análisis microbiológicos, parasitológicos, etc. en los departamentos de su división y el También en el campo de la docencia a nivel medio responsable en la licenciatura, del PIT es el superior y superior pueden prestar sus servicios encargado en coordinar las tutorías en el estos profesionistas. departamento o programa docente; el tutor es un maestro de tiempo completo acreditado por la En la Figura 1 se presenta el Organigrama del Dirección de Servicios Estudiantiles y el tutorado Departamento de Ciencias Químico Biológicas y es el alumno de licenciatura de la UNI-SON al en la Figura 2, el organigrama de la jefatura de que se ofrece el servicio de tutoría. En las Tablas laboratorios. Los responsables de laboratorio por I, II, III y IV se resume el proceso educativo. áreas son los siguientes: CIEES Área Básica Tecnología de Alimentos Análisis Clínicos MC. Oralia Orduño F. MC. Guadalupe Cañez C. QFB. Eva Irma Vejar. PMC. Olivia Jatomea F. QB. Blanca Gracia A. QB. Rosa Lidia Robinson. QB. Ma. Teresa Yocupicio. QB. Oscar Sánchez. Q. Eduardo Cazares. QB. Dagoberto Urbina W. MC. Isabel Dorado A. MC. Moisés Navarro. MC. Rogelio Ramos E. MC. Edilia Soufflé G. QB. Lucia Castillon. Q. Manuel Córdova T. PMC. Rosa Estela Fraga S. Proceso Educativo Cantidad de alumnos: El semestre 2002.2 se recibieron 207 alumnos que aprobaron el examen de admisión y que cumplieron con los siguientes MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL En el mes de abril de 1996, el Ciees (Comité Interinstitucional para la Evaluación de la Educación Superior) evaluó al departamento de Ciencias Químico-Biológicas, considerándolo con grado de excelencia. Durante los días 28 y 29 de noviembre se dará seguimiento en la Universidad de Sonora a la evaluación interinstitucional de los programas académicos por el Ciees. Los resultados obtenidos en el seguimiento de esta evaluación en Universidad de Sonora, asegurará probablemente su lugar como una de las mejores instituciones de educación superior del país, ya que actualmente 100 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA se tiene un claro crecimiento académico y de los programas que se evalúen esperamos que puedan ser los planes de estudio a certificar en corto plazo, 43% a mediano plazo y 26% a largo plazo. designados por un segundo período de manera consecutiva, con la excepción del representante del consejo Divisional. CONCLUSIONES CESPA En base a la necesidad de que los lineamientos generales para el proceso de evaluación de los proyectos académicos con criterios uniformes en la elaboración de propuestas y formulación de informes, se creó la comisión de de seguimiento de proyectos académicos (CESPA), de la división de ciencias biológicas y de la salud integrada por un representante de cada departamento y un representante del sector académico ante Consejo Divisional. Para ser integrante de la CESPA se requiere: poseer experiencia en cuanto a la dirección de proyectos en su área, tener publicaciones y tener dirección de tesis. Los criterios de asignación para resolver por parte del consejo divisional serán, en este orden; mayor grado académico, mayor experiencia en la ejecución de proyectos, medida por el tiempo que tiene de haber realizado su primer proyecto, antigüedad en la universidad. La CESPA se removerá cada dos años (mes de febrero, que coincide con la elección de los representantes del consejo divisional)y sus miembros podrán ser Los nuevos programas implementados por la universidad pretenden disminuir el rezago estudiantil, disminuir el índice de reprobación y la deserción escolar. Uno de estos programas y de gran importancia e impacto es el Programa Institucional de Tutorías. Aumentar el índice de titulación en cualquier opción o modalidad establecida, como Tesis práctica o teórica, examen y certificación por el Centro Nacional de Evaluación para la Educación Superior (CENEVAL), promedio sobresaliente, trabajo profesional y cualquier otra modalidad que establezca la autoridad correspondiente. La implementación de acciones que conduzcan a la orientación académica, talleres y técnicas de estudio, rendimiento intelectual y guías para estudiantes y maestros; además de asesoria académica serán elementos que coadyuven a resolver la problemática de la baja eficiencia terminal y la modificación de los indicadores académicos. Tabla I. Proceso Educativo Número de alumnos inscritos Alumnos nuevo ingreso (NI) Alumnos (NI) que reciben tutorías Alumnos séptimo semestre con tutorías Tiempo promedio para aprobar el total de materias del plan de estudios Eficiencia terminal 850 207 186 33 5.7 años 57% Tabla II. Grado Académico Maestros de Tiempo Completo DOCTORADO MAESTRÍA LICENCIATURA TOTAL MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL NUMERO DE MTC 26 40 23 89 101 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Tabla III. Distinciones del Personal Académico PERFIL DESEABLE PROMEP RECONOCIDOS POR LA SEP PERTENENCIAS AL SISTEMA NACIONAL DE INVESTIGADORES TOTAL MTC 33 15 48 Tabla IV. Personal Académico del Departamento de Ciencias Químico Biológica MTC 44 45 89 ADSCRITOS AL DEPARTAMENTO ADSCRITOS A LA UNI-SON TOTAL TOTAL PERSONAL MHS 21 20 41 130 DIVISION DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y DE LA SALUD ESPECIALIDAD EN INMUNOHEMATOLOGIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUIMICO BIOLOGICAS JEFATURA DEL DEPARTAMENTO COORDINACION DE PROGRAMA COORDINACION DIVISIONAL DE SERVICIO SOCIAL SECRETARIA BIBLIOTECA JEFATURA DE LABORATORIOS LABORATORIOS ACADEMIA DE QUIM. Y BIOLOGIA ALMACEN DE REACTIVOS Y MATERIALES COORDINACION DEPARTAMENTAL DE SERVICIO SOCIAL ACADEMIA DE ANALISIS CLINICOS ACADEMIA DE TEC. DE ALIMENTOS MAESTROS ESTUDIANTES Figura 1. Organigrama del Departamento de Ciencias Químico MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 102 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA JEFATURA DE ALMACEN DE REACTIVOS RESPONSABLES LABORATORIO EDIFICIO 5 “N” EDIFICIO 5”A” Y 5 “D” -LABORATORIOS DE QUIMICA I -LABORATORIOS DE QUIMICA II -LABORATORIOS DE MICROBIOLOGIA -LABORATORIO DE ANALISIS CLINICOS I -LABORATORIO DE ANALISIS CLINICOS II -LABORATORIO DE SERVICIOS (LACIUS) -LABORATORIOS DE ALIM. I -LABORATORIOS DE ALIM. II -LABORATORIO DE ANALISIS INSTRUMENTAL -LABORATORIO DE BIOLOGIA -LABORATORIO DE BIOQUIMICA -LABORATORIO DE FISICOQUIMICA -LABORATORIO DE INMUNO- MAESTROS ESTUDIANTES Figura 2. Organigrama de la Jefatura de Laboratorios del Departamento de Ciencias Quimico Biologicas. BIBLIOGRAFIA División de Ciencias Biológicas y de la Salud. 2002. UNI-SON. Altamira, R.A. 1997. El análisis de las trayectorias escolares como herramienta de evaluación de la actividad universitaria: Un modelo ad hoc para la Universidad Autónoma de Chiapas, el caso de la Escuela de Ingeniería Civil. Tesis de maestría, Universidad de Chiapas México. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Muñoz Osuna, F., Fernández Ramírez, M., Villegas Osuna, C., Muñoz Palma, I., Aguilar Garcia, J., Lerma Maldonado, R., Lizarraga Rubio, M., Villegas Osuna, R. 2002. Indicadores de eficiencia en cinco cohortes de egresados en la Licenciatura de Químico Biólogo. Biotecnia. Volumen IV, numero II. Universidad de Sonora. 1991. Ley Numero 4, Orgánica de la Universidad de Sonora. Boletín Oficial del Gobierno del Estado de Sonora. Hermosillo Sonora. 103 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA ATOMIZADORES PARA EL ALIENTO A BASE DE ACEITES ESENCIALES Álvarez Cruz D. P., Burboa Rodríguez L. A., Jáuregui Cornejo A., Manzanarez López F., Corella Madueño M.A.G, Sotelo Valenzuela O.L. RESUMEN Con el fin de dar aplicación práctica a los aceites esenciales obtenidos en el laboratorio de Química Orgánica se elaboraron atomizadores para el aliento usando materiales como canela, vainilla, hierbabuena, menta y cítricos, que pueden ser utilizados continuamente como refrescantes del aliento. Los aceites esenciales son sustancias volátiles de origen vegetal, que se recuperan por destilación por arrastre con vapor, son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos, aunque una buena parte del aceite se alcanza a disolver en el agua proporcionando un intenso olor a la solución. La destilación de hierbas y flores no requiere preparación previa, más que la simple división de trozos pequeños de hojas, varas o raíces. En algunos aceites existen gran cantidad de terpenos, eso sucede principalmente con los aceites de limón y naranja que forman soluciones oscuras difíciles de aclarar, por lo que es necesario eliminarlos generalmente por destilación fraccionada a presión reducida con alcohol diluido o con otros disolventes. Se utilizó una solución alcohólica diluida, a la que se añadió el aceite esencial, se empleó como fijador vainillina, cinamaldehído (canela) y mentol (menta). Se le adicionó unos cuantos miligramos de solución de colorante vegetal para hacerlo más atractivo y finalmente se envasó en prácticos frascos con atomizador. INTRODUCCIÓN Todos somos conscientes del maravilloso efecto MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL que tienen los perfumes de las flores y la naturaleza sobre nuestro estado de ánimo, pueden crear una atmósfera que induce a la relajación en el primer caso o a la sana excitación y aumento de la energía corporal en el segundo. La aromaterapia aprovecha estos componentes aromáticos de las plantas, llamados aceites esenciales, para relajarnos, eliminar el stress, estimularnos y también para aliviar ciertos dolores y molestias corporales, aplicándolos de variadas y distintas formas. Mientras nuestros antepasados, de forma intuitiva o a través de su experiencia, conocieron y se beneficiaron del efecto positivo de los olores sobre la mente, en la actualidad los avances científicos, las investigaciones sobre el funcionamiento del cerebro y del sentido del olfato, corroboran que, efectivamente, los olores influyen sobre nuestra mente, por ejemplo sobre el aprendizaje, la memoria, la agresividad y la respuesta sexual. Aunque sabemos que queda mucho por descubrir y dar a conocer, al menos hemos pasado a considerar la influencia del aroma sobre la mente como algo natural en el ser humano, dejando atrás el concepto sobrenatural o mágico (aunque el mundo del aroma tiene mucho de mágico, en el sentido de encantador, poético, espiritual). Los aceites esenciales son productos muy concentrados obtenidos de vegetales ya que los productos tan potentes son susceptibles de tener dos caras: la curativa aplicándolos adecuadamente y la destructiva, es decir, ignorando las contraindicaciones y formas de aplicación de cada uno de ellos y siguiendo la absurda máxima de “lo 104 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA natural es inocuo”. ácidos); monoterpenos (hierbabuena, albahaca.), sesquiterpenos (copaiba, pino, junípero.), Además, casi todos los aceites esenciales tienen fenilpropanos (clavo, canela, anís); en su gran excelentes cualidades antisépticas y antibióticas, mayoría son de olor agradable, aunque existen de forma que podemos servirnos de ellas para algunos de olor relativamente desagradable (ajo y prevenir todo tipo de problemas. Lo único que cebolla). Pueden formar mezclas con otros exige el buen uso de la aromaterapia y la obtención productos naturales (resinas y productos de buenos resultados, es que los aceites esenciales relacionados). Los aceites esenciales se pueden empleados sean puros, ya que las esencias que clasificar en base de diferentes criterios: suelen circular en el mercado, productos de consistencia (esencias fluidas, bálsamos y perfumería, cosmética , ambientadores, alimentos oleorresinas), origen (natural, artificial y y farmacéutica como saborizantes, no son más sintéticos) y naturaleza química (componentes que reconstituciones, copias, o preparados mayoritarios). Se encuentran ampliamente sintéticos que pueden dar más de un problema, y distribuidos en plantas que incluyen las que nunca tienen el efecto terapéutico de un compuestas, labiadas, lauráceas, mirtáceas, auténtico aceite esencial puro. En este caso se pináceas, rosáceas, rutáceas, umbelíferas, etc. Se utilizaron las esencias de canela, clavo, anís, les puede encontrar en diferentes partes de la eucalipto y menta para la elaboración de planta: en las hojas (ajenjo, albahaca, eucalipto, atomizadores para el aliento, dando así un uso hierbabuena, menta), en el pericarpio del fruto práctico a dichas esencias obtenidas en el (cítricos como el limón, naranja), en las semillas laboratorio de Química Orgánica. (anís, comino, hinojo), tallo (canela), cada uno con propiedades características: Los componentes volátiles provenientes de plantas han traído la atención del hombre desde la Canela (Cinnamomum zeylanicum), es antigüedad como principios aromáticos o especies estimulante para todo el sistema nervioso, produce de gran complejidad en su composición. El estudio calor, además proporciona una fragancia ideal para de aceites esenciales como materias primas básicas las habitaciones. Se mezcla con naranja y clavo para la industria de fragancias y sabores, se ha de olor. El aceite esencial obtenido es el eugenol transformado en una de las áreas de investigación (alcohol) . y desarrollo de muchos países. Inicialmente considerados como material de desecho del Clavo de olor (Eugenia caryophyllata), tiene metabolismo de las plantas. aroma cálido, sabroso; es excelente para el enjuague bucal, es también antiséptico y repelente Los aceites esenciales son las fracciones líquidas de insectos. volátiles, generalmente destiladas por arrastre con vapor de agua, que contienen las sustancias Eucalipto (Eucalyptus globulus), es un fuerte responsables del aroma de las plantas y que son antiséptico. Un aceite de invierno bien conocido, importantes en la industria cosmética (perfumes y tradicionalmente usado por su aroma penetrante aromatizantes), de alimentos (condimentos y que despeja, limpia impurezas y aclara. Se puede saborizantes) y farmacéutica (saborizantes).Los quemar para mantener el aire libre de gérmenes, o aceites esenciales generalmente son mezclas añadir al aceite de masaje corporal ya que despeja complejas de hasta más de 100 componentes que el pecho. Es también una fricción ideal para pueden tener la siguiente naturaleza química: deportistas. componentes alifáticos de bajo peso molecular (alcanos, alcoholes, aldehídos, cetonas, ésteres y MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 105 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Limón (Citrus limonum), es un excelente antiséptico, refrescante y levantador de ánimo, buen repelente de insectos. Además se utiliza como enjuague capilar. Puede usarse para aclarar la piel manchada de las manos o para tonificar y acondicionar las uñas y las cutículas. Se mezcla bien con otros aceites. Menta (mentha piperita), tiene un olor penetrante que despeja. Da vigor: ideal como compañera de viaje. Se usa para lavar pies cansados y sudorosos. Es antibacterial y elimina el olor a cigarro. El aceite esencial obtenido es el mentol (alcohol) y la carbona (cetona). MATERIALES Y MÉTODOS Existen varios métodos para la extracción de aceites esenciales de la materia prima, éstos son: extracción, destilación por arrastre con vapor de agua, extracción con solventes volátiles y actualmente se utiliza la extracción con fluidos supercríticos. En este trabajo se utilizó el método de destilación por arrastre con vapor de agua; la materia prima utilizada fue: canela entera, eucalipto, menta, clavo de olor y anís. Se utilizó agua destilada, alcohol etílico diluido, ácido cítrico y como fijadores: vainilla, cumarina y terpenos. La muestra generalmente fresca y cortada en trozos pequeños se colocó en un recipiente cerrado y se sometió a una corriente de vapor de agua sobrecalentado. La esencia así arrastrada fue posteriormente condensada, recolectada y separada de la fracción acuosa. La esencia se colocó en un recipiente y se conservó en alcohol etílico y en glicerina. Posteriormente se añadió una pequeña cantidad de fijador, alcohol etílico como solvente. Finalmente se adicionó colorante vegetal y ácido cítrico. La solución ya preparada se colocó en frascos con atomizador para su uso posterior. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se obtuvieron los aceites esenciales de limón, clavo, canela, anís, menta y eucalipto y después se hicieron mezclas de canela y clavo, canela y anís, eucalipto y menta, las que fueron empleadas para la elaboración de los atomizadores. Casi todos los aceites esenciales tienen excelentes cualidades antisépticas y antibióticas, de forma que podemos hacer uso de ellas para prevenir todo tipo de problemas. Sin embargo, hay que exigir el buen uso de la aromaterapia y que los aceites esenciales empleados sean puros, debido a que las esencias que suelen circular en el mercado, productos de perfumería, cosmética, ambientadores, alimentos y farmacéutica, aromatizantes y saborizantes, son generalmente reconstituciones, copias, o preparados sintéticos que pueden dar más de un problema, y que nunca tienen el efecto terapéutico de un auténtico aceite esencial puro. Los aceites esenciales son productos muy concentrados obtenidos de vegetales, estos productos tan potentes son susceptibles de tener dos caras: la curativa aplicándolos adecuadamente y la destructiva, es decir, ignorando las contraindicaciones y formas de aplicación de cada uno de ellos y siguiendo la absurda máxima de “lo natural es inocuo”. CONCLUSIÓN Se dio aplicación práctica a los aceites esenciales obtenidos en el laboratorio de Química Orgánica por el método de extracción por arrastre con vapor de agua y la elaboración de atomizadores para el aliento, tomando en cuenta las propiedades naturales y curativas de cada una de ellas y de su potencialización al mezclarlas. BIBLIOGRAFÍA Austin, T. G. 1988. Manual de Procesos Químicos en la Industria. TomoII. McGraw-Hill/Interamericna de de México, S.A. de C.V. Mexico D.F. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Campaña, S. y García, H. M. 2002. Aromaterapia. Paula Salud. 16 (4): 53 106 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA DIÁLISIS: UN PROCESO DE PURIFICACIÓN López C. R. A., Navarrete J. M. B., Moreno T. S. I., Ibarra R. M., Franco R. P., Corella Madueño, M. A. G., Sotelo Valenzuela, O.L. RESUMEN Este trabajo se realizó con el fin de mostrar en forma experimental el proceso de purificación de sustancias utilizando la diálisis y sus diversas aplicaciones. La diálisis es una técnica que sirve para separar sustancias en solución molecular o iónica en una dispersión coloidal. Una membrana de diálisis es un diafragma poroso que actúa como un tamiz. Cuando el sistema acuoso que se va a dializar se coloca a un lado de la membrana y al otro lado se coloca agua, las sustancias en solución se difunden a través de la membrana. Las moléculas en dispersión coloidal son demasiado grandes para atravesar los poros y, por lo tanto, quedan retenidas. Si el lado que originalmente contenía agua pura se va llenando continuamente con más agua se puede llegar a un estado en que la solución de las moléculas en dispersión coloidal se encuentra prácticamente libre de las moléculas difundibles. Las aplicaciones del proceso son muy amplias, y comprenden distintos campos; en el laboratorio generalmente se purifican soluciones conteniendo proteínas, el tamaño de las partículas es un factor determinante en el proceso. La diálisis se aplica en medicina en los pacientes que tienen mal funcionamiento renal, al ser incapaces de filtrar las impurezas de la sangre y de las diversas sustancias disueltas en el agua, contenidas en las células del cuerpo, que deberían eliminarse por la orina. Este proceso sustituye en gran parte la función normal de los riñones. INTRODUCCIÓN La diálisis es un procedimiento cuyo objetivo es la eliminación de partículas contaminantes pequeñas de una solución. Puede emplearse en el MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL proceso de purificación de proteínas, para ello se utiliza una bolsa de material semipermeable , a través del cual pasan las partículas de baja masa molecular , hacia una solución reguladora exterior que se encuentra en mucha mayor cantidad, siendo reemplazado con esto el ambiente original de la proteína. Una aplicación muy útil del proceso de purificación es en los enfermos del riñón. Este procedimiento se realiza para retirar los elementos contaminantes (impurezas o desechos) de la sangre cuando los riñones no pueden hacerlo. La diálisis es mucho más frecuente en pacientes con insuficiencia renal aunque también se puede usar para remover con rapidez drogas o sustancias tóxicas en situaciones agudas. Esta técnica puede salvar la vida de personas con insufiencia renal crónica. Este proceso tiene varias modalidades; una de ellas es la Diálisis Peritoneal con este procedimiento la sangre se “limpia” dentro del cuerpo utilizando la membrana peritoneal como filtro. El peritoneo es una membrana delgada que forma un saco alrededor de órganos como el hígado, estómago e intestinos. El interior de esta membrana se llama “cavidad peritoneal”. Cuando se coloca un líquido de diálisis dentro de la cavidad peritoneal, la membrana actúa como un filtro. Los productos de desecho y el líquido extra pasan a través de las pequeñas aberturas del filtro (el peritoneo) al líquido dializante. Los desechos y el líquido extra se retiran del cuerpo y se eliminan. Por medio de cirugía menor, se coloca un pequeño catéter en la cavidad peritoneal. Sólo unos centímetros de catéter quedan fuera del cuerpo; la mayor parte queda dentro. En Diálisis Peritoneal se denomina “intercambio” al proceso mediante el cual el líquido que estaba una serie de horas en 107 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA el espacio peritoneal se drena por gravedad y es reemplazado por nuevo líquido. En la parte superior de un soporte, se colocan las dos bolsas que contienen el líquido nuevo (en alto) y el líquido de desecho (por debajo del nivel del abdomen). El juego completo de tubos y bolsas de plástico se conectan al catéter que el enfermo lleva en el abdomen tan solo cuando debe hacerse los intercambios eliminándose posteriormente. El resto del tiempo el enfermo puede vivir normalmente con su catéter adosado al abdomen. La diálisis peritoneal automatizada (DPA) es la modalidad más reciente de diálisis. Se realiza en casa y consiste en la utilización de una silenciosa máquina que efectúa los cambios de líquidos por la noche, mientras el paciente duerme. Se deberá acudir al centro sanitario cada uno o dos meses para realizar los controles habituales. Durante el día, el especialista aconsejará acerca de mantener o no el líquido en el abdomen o, en caso de que fuera necesario, programar un intercambio diurno. Según las necesidades de cada persona se puede programar la máquina para que realice más o menos intercambios de líquido. MATERIALES Y MÉTODOS Diálisis Peritoneal. La diálisis peritoneal se realiza al utilizar la membrana peritoneal dentro del abdomen como membrana semipermeable. Se suministran soluciones especiales que absorben las toxinas, permanecen en el abdomen por un lapso de tiempo y luego se drenan. Esta forma de diálisis se puede llevar a cabo en casa pero debe hacerse de manera continua cada día. Hemodiálisis. La hemodiálisis se realiza al hacer circular la sangre a través de filtros especiales. La sangre fluye a través de una membrana semipermeable (dializador o filtro) con soluciones que facilitan la remoción de las toxinas. Antes de realizar la hemodiálisis se requiere acceder adecuadamente al sistema vascular. El acceso MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL necesita soportar un flujo sanguíneo de 250 mililitros por minuto (ml/min) y una vía endovenosa periférica normal no soporta ese volumen de flujo sanguíneo. En consecuencia, se establece un tipo especial de acceso venoso y arterial. El acceso puede ser externo o interno. El acceso externo implica el uso de dos catéteres, uno se coloca en una arteria y el otro en una vena adyacente, o ambos, ubicados en puntos diferentes dentro de una vena grande. El acceso externo por lo general se utiliza sólo en situaciones de emergencia. El acceso interno puede ser arteriovenoso (AV) a través de una fístula o injerto arteriovenoso (AV). Una fístula AV implica la unión quirúrgica de una arteria y una vena bajo la piel. El volumen de sangre aumentado dilata la vena por su capacidad elástica y permite un volumen mayor de flujo sanguíneo. Después de 4 a 6 semanas la fístula debe sanar. Es posible colocar las agujas de manera que la sangre arterial pueda ser extraída para realizar la diálisis y la sangre limpia regrese a través de la vena dilatada. Comúnmente se siente un flujo sanguíneo turbulento sobre la fístula AV llamado frémito. Se puede utilizar un injerto AV para aquellas personas cuyas venas no son adecuadas para una fístula AV. Este procedimiento implica injertar quirúrgicamente una vena donante de la propia vena safena del paciente (en la pierna), una arteria carótida de vaca o un injerto sintético de una arteria a una vena. Después de tener el acceso adecuado con dos puertos, se conecta la máquina de hemodiálisis. El puerto de la arteria se conecta con la máquina y el puerto de retorno de la máquina se conecta con la vena. Dentro de la máquina, la sangre del paciente corre a través de tubos con membranas semipermeables que se bañan con soluciones que ayudan en la remoción de las sustancias solubles específicas de la sangre. En los niños, la hemodiálisis se utiliza como preparación para trasplante del riñón más que para una condición crónica. En adultos con insuficiencia renal crónica, la hemodiálisis por lo general se realiza por más de 3 ó 4 horas tres veces a la semana. Justo antes de que el médico inicie el 108 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA procedimiento de hemodiálisis, se deben realizar las siguientesevaluaciones: Presión Sanguínea, temperatura, ritmo cardíaco, ritmo respiratorio, peso, examen de torax, examen del acceso venoso, explicación del procedimiento, si el paciente lo considera necesario. RESULTADOS La Hemodiálisis fue el primer sistema que se ideó para sustituir la función de limpieza de los riñones, siendo actualmente muy utilizada. La Hemodiálisis es el procedimiento por el que la sangre, a través de un sistema de tubos llega a una máquina, atraviesa un filtro especial que la limpia y es devuelta al cuerpo. La sangre entra y sale por dos agujas que se mantienen conectadas al brazo por una fístula arterio-venosa. De este modo, la sangre se limpia de forma intermitente, ya que este proceso se repite 3 veces en semana durante unas cuatro horas cada vez y suele realizarse en un centro hospitalario o en un centro especializado. Debido a que la diálisis toma varias horas, el procedimiento se hace tedioso. Con los niños es especialmente importante tener juegos, algo de lectura u otras distracciones. CONCLUSIONES En el laboratorio la diálisis es un procedimiento de rutina, muy útil en la purificación de moléculas MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL complejas. Como una aplicación clínica, la diálisis es un procedimiento que se realiza para retirar los elementos contaminantes de la sangre que podrían eventualmente producir la muerte por ausencia de función renal. Los riñones funcionan como filtros para la sangre, removiendo productos de la degradación de aminoácidos. Además de ello, sirven para retomar y regular el agua del cuerpo, mantener el equilibrio de electrolitos y asegurar que el pH sanguíneo permanezca entre 7,35 y 7,45. La vida no es posible sin la función del riñón. La diálisis sirve para reemplazar algunas de las funciones del riñón. Debido a que la diálisis no es un proceso que avanza constantemente, no puede servir de monitor constante tal como lo hacen los riñones que funcionan normalmente, pero sí puede eliminar productos de desecho y restaurar los niveles de electrolitos y del pH cuando se considere necesario. Cuando los riñones no funcionan hay que seguir manteniendo limpia la sangre. El trasplante, la hemodiálisis (HD), la diálisis peritoneal continua ambulatoria (DPCA) , y la diálisis peritoneal automatizada ( DPA) son técnicas que permiten a las personas cuyos riñones no funcionan, seguir llevando una vida relativamente normal. 109 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA 1. http://kidshealth. Org/kid7en_español/diálisis_esp.html. 2. Mathews, C., Van Holde, K., y Cummings, B. 1966. Biochemistry. Cummings publishing, Co. Inc. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 3. Diccionario Enciclopédico IBALPE. 2002. Ed. Ibalpe Internacional de Ediciones, S.A. de C.V. Mazatlán, Sinaloa, México. 110 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA LA VITAMINA E COMO PREVENTIVO DE ENFERMEDADES Terreros S. V., Díaz de la F. J. S., González R. J. C., Rábago G. M. Sotelo V.O.L., Corella M.A.G. RESUMEN INTRODUCCION El propósito de este trabajo es llevar a cabo una investigación bibliográfica de enfermedades que se deben en parte al proceso de oxidación y brindar información de cómo pueden prevenirse al consumir la vitamina E, uno de los mejores antioxidantes para el organismo. Nuestro cuerpo está formado de células cuyas membranas tienen moléculas de oxígeno. Cuando éstas entran en contacto con contaminantes del cigarro, alcohol, ambiente, entre otros, se forman moléculas dañinas para la célula, llamadas radicales libres, causantes de la oxidación de las células. Los radicales libres influyen para que se presenten enfermedades donde existe inflamación y oxidación, como la artritis y el Alzheimer. Lo que hace la vitamina E es neutralizar a los temidos radicales libres, por eso se dice que es antioxidante. Las fuentes naturales donde podemos encontrar este antioxidante son los aceites vegetales: olivo, cártamo, maíz, trigo, girasol, soya, aguacate, almendras, cacahuates, nueces, así como en brócoli, ciruela, espinacas, espárragos, manzana, moras, tomate, zanahorias, leche y queso. La vitamina E está presente en muy bajas concentraciones en los alimentos, por lo que conviene tomarla como suplemento. Lo más recomendable es consumir 400 miligramos diarios, el equivalente a dos kilos de espinacas, para no sólo combatir sino prevenir los estragos de los ya mencionados radicales libres. La vitamina E (Figura 1) pertenece al grupo de vitaminas liposolubles y está conformada por un grupo de 8 vitámeros. Su estructura consta de 2 partes primarias: un anillo complejo cromano y una larga cadena lateral. Estos 8 vitámeros se dividen en 2 grupos fundamentales: 4 tocoferoles y 4 tocotrienoles, que se diferencian en la saturación de la cadena lateral; los tocoferoles tienen una cadena saturada y los tocotrienoles una insaturada con 3 dobles enlaces. El alfa-tocoferol es el más común y biológicamente el que tiene mayor acción vitamínica. La principal función es su acción antioxidante protegiendo a los tejidos de los efectos nocivos de las toxinas ambientales y del daño consecuente con los procesos metabólicos normales, contribuyendo a prevenir el envejecimiento de células y tejidos, algunas formas de cáncer. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL La relación entre el alfa-tocoferol, que es el nombre químico de la vitamina E, y la disminución del riesgo de padecer muchas enfermedades, entre las que destacan el cáncer, la enfermedad coronaria, las cataratas, la artritis reumatoide, entre otras, es estadísticamente muy significativa. De hecho, decenas de millones de personas, repartidas entre Estados Unidos y Europa desayunan cada día, aparte del café, píldoras de vitamina E. El consumo es tan alto que ya hay muchos países en los que las vitaminas se venden en tiendas 111 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA monográficas, puesto que este negocio mueve un volumen de dinero muy elevado. Aunque a los facultativos más escépticos no les falta razón para creer que todavía es pronto para recomendar pastillas de alfa-tocoferol a todo el mundo ya que no hay un número muy alto de estudios controlados sobre los beneficios terapéuticos de la vitamina E. Expertos en nutrición de algunas de las más importantes universidades americanas no ven grandes inconvenientes a la hora de aconsejar el consumo diario de vitamina E, máxime si se sabe que, salvo en dosis muy altas, este producto es casi inofensivo. Debemos pensar que la prevalencia de deficiencias vitamínicas en los ancianos es muy elevada, y por eso, no es que sea un contrasentido recomendar dosis modestas de vitamina E a todas las personas a partir de cierta edad. Se ha demostrado que 200 miligramos de vitamina E modifican para bien la respuesta inmune de personas mayores de 65 años. Aunque el número de ancianos estudiados no fue lo suficientemente extenso como para sacar conclusiones clínicas definitivas, el hecho de que los pacientes que estuvieron un año consumiendo píldoras de vitamina E (en una cantidad de 200 miligramos) mostraron una clara mejoría de algunos parámetros analíticos relacionados con la inmunidad. Si las nuevas investigaciones que hay en curso sobre inmunidad y vitaminas confirman los datos de este reciente estudio, nadie se opondrá ya a que se recomiende alfa-tocoferol a todos los ancianos en un intento de mejorar su capacidad de combatir las infecciones. En Estados Unidos, el cáncer de próstata es el tipo más común de cáncer en los hombres, después del cáncer de la piel. Todos los hombres corren el riesgo, pero quienes tienen los mayores se clasifican dentro de una o más de las siguientes categorías: 55 años de edad o más; de raza negra; padre o hermano con cáncer de próstata. La vitamina E es un nutriente natural que se obtiene de una gran variedad de alimentos, especialmente de las verduras, aceites vegetales, nueces y yemas MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL de huevo. La vitamina E es un antioxidante que, al igual que el selenio, se cree que ayuda a controlar el daño celular que puede conducir al cáncer. En un estudio realizado en 1998 con 29.000 hombres fumadores en Finlandia, se encontró que los hombres que tomaron vitamina E para prevenir el cáncer de pulmón tuvieron 32% menos casos de cáncer de próstata que los hombres que tomaron el placebo. Algunos hombres tomaron también betacaroteno, sin embargo, ninguna de las dos sustancias ayudó a prevenir el cáncer de pulmón. Las cantidades de vitamina E utilizadas son de 400 miligramos (mg), los cuales equivalen a 400 Unidades Internacionales (UI) por día. Los estudios previos han demostrado que estas cantidades no hacen daño en hombres sanos, pero puede diluir un poco la sangre. Los hombres con presión arterial elevada y mal controlada, pueden tener un mayor riesgo de sufrir un accidente cerebrovascular si toman 400 mg de vitamina E. La artritis reumatoide es una enfermedad en la que se inflaman las articulaciones produciéndose dolor y dificultad para el movimiento. Además se pueden lesionar otras partes del organismo. Tiene una duración variable, irregular y en general larga, por lo que se dice que es una enfermedad crónica. Las molestias y limitaciones que la artritis reumatoide ocasiona varían mucho de un enfermo a otro. La artritis reumatoide es una enfermedad frecuente ya que una de cada 100-300 personas la padece. Sin embargo no hay que confundir la artritis reumatoide con el “reuma”. La artritis reumatoide es una de las más de 200 enfermedades reumáticas diferentes. Por este motivo los consejos de amigos o vecinos que tienen “reuma” pueden no estar indicados o incluso ser contraproducentes. Es una enfermedad que se da con más frecuencia en mujeres, pero que afecta también a varones. No es una enfermedad propia de la edad avanzada y aunque puede aparecer en ancianos, se presenta con mayor frecuencia de los 45 a los 55 años. También puede afectar a niños. Las articulaciones son las estructuras que unen los huesos entre sí y permiten la movilidad del cuerpo humano. Las 112 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA porciones finales de los huesos están recubiertas por unas superficies lisas que son los cartílagos, lo cual permite un rozamiento suave entre dichos huesos. Con el fin de alimentar, proteger y cubrir estos cartílagos, las articulaciones disponen de una membrana que las recubre saltando de un hueso a otro y que se llama membrana sinovial, como se observa en la Figura 2. La artritis reumatoide es una enfermedad en la que se produce la inflamación de la membrana sinovial de múltiples articulaciones. La inflamación de la membrana sinovial va a ser la responsable del dolor, de la hinchazón que con frecuencia se observa y de la sensación de rigidez que se puede notar por las mañanas. Unas articulaciones se afectan más que otras, y hay algunas que casi nunca se alteran (Figura 3). La persistencia de la inflamación de la membrana sinovial lleva consigo que ésta dañe al hueso en el lugar en que se fija al mismo, dando lugar a pequeñas muescas (erosiones). Además, la inflamación mantenida o frecuente de una articulación puede hacer que el cartílago que permite el rozamiento suave entre los huesos adelgace y desaparezca. Con el tratamiento se puede conseguir que la inflamación de la membrana sinovial se controle, pero el daño ya producido en el hueso y en los cartílagos es irreparable. La sobrecarga de las articulaciones inflamadas contribuye a acelerar su destrucción. Aunque la localización fundamental de las lesiones producidas por la artritis reumatoide está en la membrana sinovial de las articulaciones, a veces se pueden alterar otras estructuras. En la piel pueden encontrarse los llamados nódulos reumatoides que son abultamientos duros que aparecen en zonas de roce, como son los codos, el dorso de los dedos de las manos y los pies, la parte posterior de la cabeza, y la zona del talón. También se pueden localizar en el interior del organismo, aunque raramente producen lesiones de relevancia para la salud. Estos nódulos son la consecuencia de la actividad de la enfermedad. No tienen nada que ver con el cáncer y no producen un daño irreversible. Muchas veces se quitan solos con el tratamiento y a veces hay que operar para MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL eliminarlos. La artritis reumatoide puede originar inflamación y atrofia de las glándulas que fabrican las lágrimas, la saliva, los jugos digestivos o el flujo vaginal. Cuando esto ocurre se habla del denominado Síndrome de Sjogren asociado a artritis reumatoide. La artritis reumatoide puede producir inflamación u otro tipo de lesión en diversas estructuras del organismo, así como alteraciones en los análisis de sangre y orina, que el reumatólogo vigilará y controlará de forma rutinaria. La artritis reumatoide se presenta con más frecuencia en personas con una especial predisposición genética, sin embargo no es una enfermedad hereditaria. No es contagiosa, pero se sabe que hay alteraciones del sistema inmunológico o de defensa del organismo. La inflamación que se produce en las articulaciones es la consecuencia de la invasión de la membrana sinovial por células que dañan la articulación. La capacidad de defensa ante las infecciones es prácticamente normal. El clima y la humedad no tienen nada que ver con el desencadenamiento o el mantenimiento de la artritis reumatoide. Sin embargo es cierto que algunos cambios climáticos y en particular cuando el tiempo va a empeorar, hacen que cualquier articulación dañada por ésta o por otra enfermedad sean más dolorosas. Recubrir los corticoesteroides con vitamina E puede disminuir los efectos colaterales de aquellos en pacientes con artritis reumatoidea. En donde la vitamina E y otros antioxidantes de su clase juegan un papel esencial en medicina es en la prevención y en el tratamiento de la más importante enfermedad del mundo, la patología coronaria. Las frutas, las verduras, el aceite de oliva y el vino elevan la concentración de antioxidantes en la sangre y favorecen el metabolismo del colesterol. Ya hay evidencia científica que prueba que en el proceso metabólico culpable de que en las paredes arteriales se generen placas de ateroma peligrosas, el colesterol oxidado juega un papel preponderante. Por eso, la capacidad antioxidante de la vitamina E puede ser de valor a la hora de mejorar los perjuicios que 113 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA causa en la luz de las arterias el colesterol LDL, que es colesterol conocido como malo. El alfa-tocoferol se ha ganado un papel no sólo en la prevención de la angina de pecho y el infarto cardiaco, sino en la terapia de estas patologías. Dosis comprendidas entre 400 y 800 unidades diarias de vitamina E pueden disminuir los problemas miocárdicos subsiguientes en los pacientes que ya tienen enfermedad coronaria probada. Los enfermos con angina de pecho o infarto de miocardio, con patología coronaria demostrada mediante coronariografía, asignados al grupo terapéutico con vitamina E tuvieron el 70% menos de riesgo de padecer un nuevo infarto de miocardio. Una disminución de riesgo de estas características no se había probado antes con ninguna otra intervención terapéutica. Dosis elevadas de vitamina E son capaces de disminuir en alguna medida la progresión de la enfermedad de Alzheimer. Cuando a los enfermos de Alzheimer se les administraba 2.000 unidades diarias de vitamina E éstos perdían su capacidad mental en menor medida que los pacientes que tomaron placebo. Para tratar la enfermedad de Alzheimer y otras demencias de la edad avanzada, se hace constar que la vitamina E debe ser contemplada obligatoriamente en la terapia de estas patologías. CONCLUSIONES La vitamina E es, además de inmunomoduladora, un magnífico producto multiuso. Su capacidad antioxidante es muy elevada y, ya que el metabolismo oxidativo y los radicales libres derivados de este proceso están íntimamente relacionados con casi todas la patologías, recomendar suplementos de vitamina E puede que se convierta en un arma terapéutica válida en un futuro, tanto para el cardiólogo como para el dermatólogo, el oncólogo o el psiquiatra. Figura 1. Estructura Química de la Vitamina E (Alfatocoferol). Figura 3. Articulaciones Afectadas con Más Frecuencia en la Artritis Reumatoide. BIBLIOGRAFÍA http://www.lafacu.com/ http://www.nutryweb.com/ Microsoft Encarta 2001. Rodríguez, G.P. 1997. Funciones de la Vitamina E en la Nutrición Humana Rev. Cubana Aliment. Nutr. 11(1):46-57. Figura 2. Esquema de una Articulación. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Silva, M.I. 2002. El Betacaroteno y la Vitamina E. Paula Salud. 16(4):92. 114 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA MEDIDOR ÓPTICO DE CONCENTRACIÓN DE SALES Anduro C.I., Escamilla R.E., Sotelo V.O.L., García, LL.R. RESUMEN La propuesta consiste en obtener la concentración de sal en agua por medios ópticos. Este método óptico considera el fenómeno físico conocido como reflexión interna total y sucede cuando la luz atraviesa un medio ópticamente más denso hacia un medio menos denso y esto resulta cuando el ángulo de incidencia es mayor que un ángulo conocido como ángulo crítico. El medio más denso es un prisma de vidrio, conocido como BK7, y el medio menos denso es el agua salada. El ángulo crítico cambia de acuerdo con el contenido de sal y la idea principal es medir el ángulo crítico como función de una concentración conocida de sal, obteniendo una curva de calibración. Esta curva permite posteriormente determinar la cantidad de sal de una muestra desconocida de agua salada. En este trabajo se reportan los avances logrados hasta el momento en exposición en cartel y el equipo óptico diseñado. INTRODUCCIÓN Cuando se mira hacia una ventana de vidrio se advierte que la luz nos llega desde el otro lado del vidrio, y si una persona está parada en el otro lado de la ventana puede vernos. Sin embargo, si observamos con cuidado es posible que veamos también nuestro propio reflejo en el vidrio. Si quisiéramos dirigir la luz de una linterna hacia el vidrio, la otra persona vería el haz de luz, pero nosotros veríamos también que parte de la luz es reflejada de regreso. En general, estos dos efectos pueden observarse siempre que una haz de luz viaja de un medio (por ejemplo, el aire) a otro (el vidrio). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Parte del haz debe reflejarse de regreso al primer medio, y parte debe transmitirse al segundo medio. Los haces se representan mediante tres rayos: el rayo original o incidente, el rayo reflejado y el rayo refractado, el cual se desvía al entrar en el segundo medio. Refractado viene del latín fractum, que significa “roto”; la misma raíz dio origen a la palabra “fractura”. En el punto en que el rayo incidente choca con la superficie, se dibuja una línea normal (perpendicular) a la superficie, y se definen tres ángulos medidos con respecto a la normal: el ángulo de incidencia ? 1, el ángulo de reflexión ? ´1 y el ángulo de refracción 02. Los subíndices de los ángulos indican el medio por el cual viaja el rayo. En este caso, el rayo incide desde el medio 1 (el aire) y entra al medio 2 (el vidrio). El plano formado por el rayo incidente y la normal se llama plano de incidencia. De este experimento se deducen las siguientes leyes: Ley de la reflexión. “El rayo reflejado se encuentra en el plano de incidencia, y 0´1= 01". Ley de refracción. “El rayo refractado se encuentra en el plano de incidencia, y n1sen01 = n2sen02". La última ecuación es lo que se llama la ley de Snell. Aquí n1 y n2 son constantes adimensionales llamadas índice de refracción del medio 1 y del medio 2. 115 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA El índice de refracción “n” de un medio es la razón entre la velocidad de la luz “c” en el vacío y la velocidad de la luz “v” en el medio. Por lo tanto, n = c/v, y mide la refracción de la luz a través de una solución. La tabla I muestra algunos ejemplos de”n” de varios materiales. El índice de refracción de un material varía generalmente con la longitud de onda de la luz. La refracción puede emplearse entonces para analizar un haz de luz en sus longitudes de onda constituyentes, como ocurre en un arco iris. Al aumentar el ángulo de incidencia è se llega a una situación en la que el rayo refractado apunta a lo largo de la superficie, siendo 90º el ángulo de refracción, el cual se conoce como ángulo crítico (? c). Para los ángulos de incidencia mayores de este ángulo no existe un rayo refractado, entonces se habla de una reflexión interna total. El ángulo crítico se encuentra haciendo ? 2 = 90º en la ley de la refracción: n1senèc=n2sen90o, o sea ? c=sen-1 n2/n1. Para el paso del vidrio al aire, ? c=sen-1 (1.00/1.50) = 41.8º. El seno de un ángulo no puede exceder de la unidad, de modo que n2<n1. Ésto nos dice que la reflexión interna total no puede ocurrir cuando la luz incidente está en el medio del índice de refracción menor. La palabra total significa que la reflexión tiene lugar sin pérdida de intensidad. es de 1.5151, mientras que le índice del aire es de 1. El ángulo de incidencia 0 se va aumentando hasta cuando no existan rayos refractados. Se escogió como ángulo crítico cuando el ángulo de refracción fue de 90º, es decir, el rayo se dirige a lo largo de la superficie. A partir de este momento para todos los ángulos de incidencia se da una reflexión interna total, ya que no hay refracción hacia el aire. Se lleva a cabo el mismo procedimiento cuando el haz de luz se hace incidir sobre una interfaz vidrio-agua. El índice de refracción del prisma permanece constante y el índice del agua es de 1.33. Una tercer corrida se hace con una solución de cloruro de sodio (sal común) a diferentes concentraciones. El ángulo crítico obtenido varía de acuerdo al contenido de la sal, lo que permite elaborar una curva de calibración que posteriormente es útil para determinar el porcentaje de sal en una muestra desconocida. También se puede calcular el índice de refracción de las soluciones de sal, ya que si ? c = sen-1n2/ n1, n1 es conocido (índice del prisma) y ? c es medido, entonces: n2 = n1sen? c donde n2 es el índice de refracción para las soluciones de sal a diferentes concentraciones. RESULTADOS MATERIALES Y MÉTODOS Para el paso del vidrio al aire: Se utilizó un medidor óptico de concentración de sales (MOCOS), donde un haz de luz (láser) se hace incidir sobre una interfaz vidrio-aire. El haz que contiene una longitud de onda de 635 nm llega a la superficie plana de un prisma de vidrio (conocido como BK7) cuyo índice de refracción ? c = sen-1(1/1.5151) = 41.3º MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Para el paso del vidrio al agua: ? c = sen-1(1.33/1.5151) = 62.5º 116 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Si se añade sal, sacarosa o glucosa, el índice aumentará. CONCLUSIONES El ángulo de incidencia debe ser igual o mayor que el ángulo crítico para que se de una reflexión interna total. Si el ángulo de incidencia es menor que el ángulo crítico no se logra una reflexión interna total existiendo por consecuencia un rayo reflejado. El ángulo crítico cambia de acuerdo a la concentración de sal de las diferentes soluciones, debido a que el índice de refracción aumenta con un incremento en la concentración, mientras que el índice de refracción del prisma de vidrio permanece invariable (n1=1.5151). Con la variación de los ángulos críticos a diferentes concentraciones de sal resulta una curva de calibración que permite medir la concentración de muestras problemas. Tabla I. Algunos Índices de Refraccióna Susancia (Medio) Índice Vacío 1.00000 Aire (1 atm y 20oC) 1.00029 Hielo 1.31 Agua (20oC) 1.33 Acetona 1.36 Alcohol etílico 1.36 Solución de azúcar (30%) 1.38 Cuarzo fundido 1.46 Glicerina 1.47 Solución de azúcar (80%) 1.49 Benceno 1. 50 Vidrio refractario 1.52 Cloruro de sodio 1.54 Cuarzo 1.54 Poliestireno 1.55 Bisulfuro de carbono 1.63 Zafiro 1.77 Circón 1.92 Diamante 2.42 ___________________________________ a Para una longitud de onda de 589 nm (luz amarilla). BIBLIOGRAFÍA Halliday, D., Resnick, R. y Kenneth, S.K. 1999. Física. Vol. 2. CECSA. Meyer, M.R. 1984. Control de Calidad de Productos Agropecuarios. SEP/Trillas. Tippens, P.E. 1985. Física, Conceptos y Aplicaciones. McGRAWHILL. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 117 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA CAPAS Y PLIEGUES DE LA TIERRA Sanabia R.J.A., Romero M.M.J., Montiel R.I.A., Cordero G.C.D., Gálvez O. F.J., Muñoz O.F.O., Yocupicio A.M.T.J. RESUMEN estructura interna y forma externa continuamente cambiantes. Durante miles de millones de años el La tierra está constituida por capas concéntricas: interior de la Tierra ha estado separado en tres núcleo, manto y corteza terrestre. El núcleo es el partes concéntricas principales, que los geólogos centro de la tierra; es pesado, sólido, caliente y se denominan núcleo, manto y corteza (Fig. 1). Es divide en interno y externo. El núcleo interno no de la corteza terrestre, que todavía se está es líquido y contiene principalmente hierro y poco formando en diversos lugares, de donde provienen níquel. El núcleo externo que rodea al interno, es los recursos minerales y el suelo, así como los líquido y los dos constituyen el 31% de la masa y elementos que constituyen nuestro cuerpo y el de el 16% del volumen de la tierra. La litosfera otros organismos vivos. Sin embargo, la Tierra comprende dos capas la corteza y el manto también presenta una variedad de incidentes superior, que se dividen en placas tectónicas riesgosos naturales: terremotos, erupciones rígidas. El manto es una capa de magma caliente volcánicas, inundaciones, derrumbes y subsidencia que rodea al núcleo, contiene hierro, oxígeno, (hundimiento y/o colapso) de partes de la silicio y magnesio. Más del 90% de la masa de la superficie terrestre (2, 3, 6). tierra se debe a estos cuatro elementos. Las rocas de la litosfera se componen prácticamente de 11 Estructura y Composición de la Tierra elementos, formando el 99.5% de su masa. El más abundante es el oxígeno (46.60% del total), seguida Núcleo. La distancia de la superficie de la Tierra a por el silicio (27.72%), aluminio (8.13%), hierro su centro es de 6,400 km. La parte central de la (5.0%), calcio (3.63%), sodio (2.83%), potasio Tierra, el núcleo, empieza a un poco menos de la (2.59%), magnesio (2.09%) y titanio, hidrógeno y mitad del trayecto de la superficie al centro. El fósforo (menos del 1%). Además, aparecen otros núcleo interno es una esfera sólida maciza de unos 11 elementos en cantidades del 0.1 al 0.02%. En 1,200 km de diámetro, constituida principalmente orden de abundancia son: carbón, manganeso, de hierro, con poco níquel. Su temperatura puede azufre, bario, cloro, cromo, flúor, zirconio, níquel, ser hasta de 4300 °C o más, pero este componente estroncio y vanadio. Los elementos están presentes del núcleo no es líquido, porque la presión extrema en la litosfera casi por completo en forma de evita la fusión. El núcleo externo, que rodea al compuestos más que en su estado libre. A través interno es líquido con una temperatura de 3700° de diversas maquetas se mostrará de manera C a 4 300° C. El núcleo externo y el interno didáctica la ubicación de los elementos químicos constituyen el 31 % de la masa y e116% del que constituyen la corteza terrestre, así como las volumen de la Tierra (Fig. 1). diversas capas y pliegues de ella. Manto. El núcleo de la Tierra está rodeado por INTRODUCCIÓN una zona envolvente gruesa y sólida llamada manto, que empieza a una profundidad de 7 a 65 Vivimos en un planeta dinámico que tiene MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 118 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA km (Fig. 1). Constituye el 82% del volumen de la Tierra y el 68% de su masa. El hierro es un constituyente principal, como en el núcleo, pero el oxígeno, silicio y magnesio también están presentes en proporciones grandes. Más del 90% de la masa de la Tierra se debe a estos cuatro elementos. La parte más externa del manto es rígida y fuerte, pero aparentemente las condiciones de temperatura y presión entre 100 y 200 km son tales que la roca es capaz de fundirse y tal vez del 1 % al 10% es líquida. Corteza. Es la parte más delgada de las zonas componentes de la Tierra y constituye sólo el 2% del volumen del planeta y el 1% de su masa. Las rocas de la litosfera se componen prácticamente de 11 elementos, formando el 99.5% de su masa. El más abundante es el oxígeno, (combinado con otros elementos para formar materiales sólidos (46.60% del total), seguida por el silicio (27.72%), aluminio (8.13%), hierro (5.0%), calcio (3.63%), sodio (2.83%), potasio (2.59%), magnesio (2.09%), titanio, hidrógeno y fósforo (menos del 1%) (Tabla 1). Además, aparecen otros 11 elementos en cantidades del 0.1 al 0.02%. En orden de abundancia son: carbón, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, zirconio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre (6). La corteza de la Tierra está compuesta de dos categorías de material: la corteza oceánica y la corteza continental, que difieren en composición, densidad y grosor. Estas diferencias originan las dos elevaciones principales de la superficie. La corteza continental es más alta y gruesa que la oceánica, hasta 65 km de espesor bajo las altas cordilleras y con un promedio de 35 km de grueso. Los continentes están formados por cadenas de montañas de plegamiento y cratones. Un cratón es una parte no montañosa de un continente, donde los montes originales han sido erosionados. Sobre gran parte de un cratón los restos de montañas están cubiertos con capas de roca que son esencialmente MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL horizontales, excepto en pocas áreas donde han sido levantados o deprimidos. Procesos internos y externos de la Tierra Dentro de los procesos internos se encuentran las celdas de convección y penachos del manto. Los cambios geológicos que se originan desde el interior de la Tierra se llaman procesos internos y la energía proviene del calor interno de la Tierra, pero la gravedad también tiene una función importante. El calor residual de la formación del planeta todavía se está eliminando, ya que el núcleo interno se enfría y el externo se enfría y solidifica. La descomposición continua de elementos radioactivos en la corteza continental, se añaden al flujo de calor desde el interior de la Tierra (1, 4). Hay indicios de que la roca sólida del manto se mueve en enormes celdas de convección, siguiendo un patrón que semeja la convección en la atmósfera. Otro tipo de movimiento ocurre en un penacho del manto. Las corrientes de convección y los penachos del manto ascienden cuando el material calentado es desplazado por material más pesado y frío que se hunde por acción de la gravedad. Las diversas áreas de distinto tamaño delineadas por estas franjas o cinturones principales se denominan placas. Están compuestas de la corteza y la parte más externa y rígida del manto, desde la astenosfera, combinación llamada litosfera. Se mueven lentamente transportadas por la astenosfera fluyente, como grandes fragmentos de hielo que flotan en la superficie de un lago durante el inicio de la primavera. Algunas placas se mueven más rápido que otras, la teoría que explica los movimientos de las placas y los procesos que ocurren en sus límites se llama tectónica de las placas telúricas (1, 3). A través de la historia de la Tierra los continentes se han dividido y reunido, a medida que las placas han derivado miles de km en vaivén, a través de la superficie de la Tierra. 119 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Los cambios geológicos basados directa o indirectamente en la energía solar y la gravedad, en vez de en el calor del interior de la Tierra, se llaman procesos externos formados por la erosión y desintegración del material. Mientras que los procesos internos generalmente construyen la superficie de la Tierra, los procesos externos tienden a destruirla. La gravedad tiene una función importante en estos procesos (1, 4, 5). original, y en intemperismo químico, una masa de roca es descompuesta por una o más reacciones químicas que producen materiales que son químicamente distintos del material original. La mayor parte del intemperismo químico implica la reacción del material rocoso con el oxígeno, el dióxido de carbono y la humedad en la atmósfera y en el terreno (1, 3, 4). CONCLUSIÓN La erosión es el proceso o grupo de procesos por los que los materiales sólidos de la Tierra, sueltos o consolidados, son disueltos, aflojados o desgastados y removidos de un lugar para depositarlos en otro. Hay subprocesos de erosión como el intemperismo mecánico (Fig. 2), que sucede cuando una gran masa rocosa es fragmentada en pequeñas porciones del material El movimiento de las placas es responsable de la producción de montañas. El movimiento de las placas y sus interacciones concentran los minerales. Las actividades humanas destruyen la vegetación, aceleran la erosión y contribuyen a ella las actividades agrícolas, la minería de la superficie y la construcción. Tabla 1. Abundancia promedio de los elementos en las rocas de la corteza terrestre Elemento % Oxígeno 46.60 Silicio 27.72 Aluminio 8.13 Fierro 5.00 Calcio 3.63 Sodio 2.83 Potasio 2.59 Magnesio 2.09 Titanio 0.44 Hidrógeno 0.14 Fósforo 0.12 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 120 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA http://lectura.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/074/htm/sec_10.htm Fig. 1. Interior de nuestro planeta BIBLIOGRAFÍA 1. Urrutia, J. 1996. Monografía de Geología. Universidad de Sonora, México. Sostenible. 6ª Ed. Prentice Hall. México. 2. Miller, T. G. 1994. Ecología y Medio Ambiente, Grupo Editorial Iberoamérica, S.A. de C.V. México. 5.http://www.mundofree.com/diomedes/universo_2.html 3. Nebel, B.J. 1999. Ciencias Ambientales. Ecología y Desarrollo 6. http://lectura.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/ 074/htm/sec_10.htm MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 4. http://club.telepolis.com/geografo/geenral/corteza.htm 121 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA POTABILIZACIÓN DEL AGUA Leyva S.G.L., Ortiz R.E., Landavazo C.J.R., Cancino D.I., Dávila R.A.L., Peralta L.A., Yocupicio, A. M.T. J., Muñoz O.F.O. RESUMEN INTRODUCCIÓN El agua potable es fundamental para la salud y bienestar de los seres humanos. Sin embargo, gran parte de la población mundial no tiene acceso a este recurso esencial, por lo que su escasez es un impedimento grave de la producción alimentaria, el progreso económico y protección de los ecosistemas naturales, si el suministro total anual disminuye a menos de mil metros cúbicos por persona. El control sanitario del ambiente en que vivimos es de vital importancia y el agua es uno de los vehículos principales en la transmisión de enfermedades intestinales, de ahí que el control sanitario radique en mantener su calidad. Utilizar métodos que permitan eliminar las impurezas con las que se recibe el agua en la potabilizadora tiene la ventaja de hacerla adecuada para el consumo humano. Es importante el método que se vaya a utilizar para eliminar las impurezas con las que se recibe el agua en las plantas potabilizadoras. En la ciudad de Hermosillo existen tres plantas potabilizadoras que operan utilizando el método de coagulación-floculación en cuatro pasos fundamentales: mezclado y dosificación de reactivos, coagulación- floculación, sedimentación y filtración. Para mantener el control se realizan análisis bacteriológicos (cuenta total estándar, coliformes totales y coliformes fecales), físicos (turbiedad, conductividad eléctrica, sólidos totales, olor, sabor, color y temperatura) y químicos (alcalinidad, acidez, cloruro s, dureza, cloro residual, nitratos y sulfatos). El objetivo del presente trabajo es mostrar en una maqueta la planta potabilizadora que ilustra el proceso de potabilización, además de resaltar algunos análisis importantes que indiquen la calidad del agua. Los procesos que se utilizan en las plantas potabilizadoras requieren métodos que consisten en eliminar impurezas, ya sea suspendidas o disueltas, que son perjudiciales a la salud en el aspecto físico, químico y bacteriológico. En el caso de las tres plantas potabilizadoras de Hermosillo, se utiliza el método de coagulación-floculación que consiste en añadir químicos al agua. La dosificación óptima de éstos se realiza mediante la aplicación previa de la prueba “de jarras”, que consiste en llenar un recipiente de volumen definido con el agua que se va a potabilizar y luego se le añade una mezcla de las sustancias adecuadas. Existe otra manera más económica que utiliza el polímero catiónico. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL El proceso de potabilización (Fig 1) se lleva a cabo en 4 pasos: I). Mezclado y dosificación de reactivos: Esta operación se efectúa de manera hidráulica por medio de estructuras y tuberías de conducción de las substancias químicas, que a continuación se mencionan: a) sulfato de aluminio libre de fierro, b) polímero catiónico y c) cloro-gas. Se basa en el principio fundamental de agitar violentamente el agua que se va a tratar al inicio del proceso con todos los productos químicos dosificados mediante una estructura denominada “parshall” que permite el mayor contacto posible de las substancias químicas con el agua en forma rápida y uniforme. 122 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA II). Coagulación-floculación: III). Sedimentación: Esta operación se realiza después del mezclado en canales de flujo horizontal con un tiempo de retención de 20 minutos, durante este lapso, el agua es agitada suavemente para favorecer que se pongan en contacto íntimo las bacterias y la materia orgánica suspendida; hasta que se adhieran entre sí, formando grandes flóculos que crecen lo suficiente para que puedan depositarse fácilmente en el cono de sedimentación. El tanque o conos de sedimentación son una estructura a través de la cual fluye el agua a tan baja velocidad que el material suspendido cae depositándose en el fondo, saliendo de éste a través de canaletas recolectoras una agua relativamente clara de 2-5 unidades de turbiedad con un periodo de retención de 90 minutos. La coagulación es el proceso mediante el cual se neutralizan las cargas que llevan las partículas, coloides, los cuales en su superficie llevan campos energéticos negativos, los cuales al entrar en contacto con el polímero catiónico disminuyen hasta que son lo suficientemente pequeños para que al chocar coloide con coloide no se repelan y puedan formar conglomerados de mayor tamaño y peso para ayudar a la sedimentación. En la floculación se dedica a unir estos conglomerados mediante redes elásticas formadas por el Sulfato de aluminio, floculante, el cual formará flóculos de partículas que tendrán el peso adecuado para precipitarse y ser separados fácilmente del agua. Cabe mencionar que para que funcionen correctamente tanto el floculador como el coagulador es necesario que el agua lleve cierto grado de turbidez, de no ser así, se tendrá que mezclar otro compuesto de arcilla y limo (floc) el cual proporcionará el medio requerido. Para saber que cantidad de floculante y coagulante utilizar, es necesario llevar a cabo la “prueba de jarras”; que consiste en llenar un vaso de precipitado con la muestra obtenida del agua que se va a potabilizar, se le agrega un poco de coagulante, se observa que el tamaño de la partícula aumenta, después se vierte floculante y se mezcla, haciendo girar el vaso de 10-15 revoluciones por minuto, por último se deja asentar los flóculos formados por espacio de 15-20 minutos, y se observa que grado de turbiedad tiene el agua y con ello saber si se requiere agregar más químicos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Los factores de operación más importantes de un tanque de sedimentación son: Que el agua al entrar al tanque provoque la mínima turbulencia. Impedir corrientes en corto circuito o directas entre la entrada y la salida. Que el efluente salga sin provocar disturbios para que no arrastre hacia fuera del tanque el material sedimentado. IV). Filtración: La filtración rápida consiste fundamentalmente en un lecho de arena, relativamente gruesa, que elimina previamente los sólidos coagulados arrastrados después de la sedimentación; el filtro lo constituye una capa de gravas de cantos rodados de 45-50 cm de espesor variando el diámetro o tamaño efectivo de 2" y 1/8" de pulgada, sobre ésta se aplica la arena sílica en una capa de 6065cms de espesor y tamaño específico de 0.55 a 0.65mm. El espesor del lecho de grava y arena es el suficiente para impedir que los flóculos penetren a través de él y con un sistema de desagüe interior, capaz no solamente de captar uniformemente el agua filtrada, sino también de distribuir uniformemente el flujo de agua relativamente grande para cuando el filtro se está limpiando o retrolavando, siendo este último una de las operaciones más importantes de la planta y se hace cuando el efluente ya no es satisfactorio y la aportación se ve reducida por la cantidad de 123 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA suciedad que tienen depositada en fondo del filtro. El retrolavado se realiza hasta que el agua de lavado que sale del filtro está clara, se cierran las válvulas de alimentación y se descarga con lo cual el filtro puede empezar a operar nuevamente (2, 3, 4). Control de Laboratorio El laboratorio tiene la función indispensable de llevar el control de calidad, realizando análisis tanto del agua de entrada como el agua de salida de la planta potabilizadora. En el control de calidad del agua de entrada las determinaciones que se hacen son de turbiedad, olor, alcalinidad, pH, fisicoquímicos y bacteriológicos, que son las que nos indican las proporciones de las dosificaciones de coagulantes y demás reactivos necesarios para el proceso; y las determinaciones que se hacen al agua de salida son básicamente las mismas, además la determinación de cloro residual libre que nos indica datos acerca de la eficiencia de las diversas unidades que forman el proceso. Algunos máximos permisibles se localizan en la Tabla 1. Así mismo, el laboratorio realiza en forma programada el monitoreo de todas las fuentes de abastecimiento, tanques; líneas principales y el muestreo a nivel de toma domiciliaria para la determinación de todos los parámetros de control de calidad de agua para el consumo humano (1,5,6). Cloración La cloración de los abastecimientos públicos de agua, representa el proceso más importante usado en la obtención de agua de calidad sanitaria, adecuada para el consumo humano (4,5). Sobre la aplicación de cloro se lleva a cabo un estricto control en la dosificación en forma proporcional al gasto de cada fuente y en base a las determinaciones de cloro residual libre tomadas en los tanques de distribución y las últimas entregas de la red. La desinfección significa una disminución de la población bacteriana hasta una concentración inocua; razón por la cual se le presta una cuidadosa atención a la selección de equipo de cloración, así como a la operación de los mismos, el cloro se aplica en forma de gas y la cantidad o dosificación se regula mediante los aparatos especiales llamados cloradores. La rapidez de la desinfección con el cloro es más eficaz a altas temperaturas del agua. Por otro lado, el cloro es más estable en agua fría y permanece más tiempo en ella hasta cierto grado, esto compensa la menor velocidad de desinfección en agua fría. El tiempo mínimo de reacción debe ser mayor de 15 minutos, pero es preferible que transcurran varias horas para garantizar una desinfección efectiva, sin que el agua llegue al consumidor con una concentración indeseable de cloro residual libre (sobrecloración mayor de 0.5 ppm.) que es inconveniente por la presencia de olores y sabores (5). CONCLUSIONES Es de suma importancia que el proceso de potabilización se realice eficientemente a través de los métodos explicados con anterioridad, ya que está en riesgo la salud de la población en general. Las diferentes determinaciones químicas que se le realizan permiten garantizar la calidad del agua para el consumo humano. BIBLIOGRAFÍA 1. Cantú M.P. 1993. Contaminación Ambiental. Ed Diana , S.A. de C.V. México. 2. Dickson T.R. 2000. Química: Enfoque Ecológico. Ed Limusa, S. A. de C. V. México. 3. Miller T. G. 1994. Ecología y Medio Ambiente. Grupo Editorial MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Iberoamérica, S.A. de C.V. México. 4. Nebel B. J. 1999. Ciencias Ambientales. Ecología y Desarrollo Sostenible. 6a Ed. Prentice Hall. Mexico. 5. http://www.epa.gov/safewater/agua/estandares.html Tabla 1. Normas de calidad en el agua 124 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA PARÁMETRO NORMA I. Bacteriológicos a) Cuenta total estándar b) Coniformes totales (NMP) c) Coniformes fecales 200 bact/mL 2 colif/100 mL 0.0 II. Físicos a) Turbiedad b) Conductividad eléctrica c) Sólidos totales d) Olor e) Sabor f) Color g) pH h) Temperatura 10 ppm Si 500-1000 ppm Inodora Insipida 5 UPC 6-8 - III. Químicos a) Alcalinidad b) Acidez c) Cloruros d) Dureza e) Cloro residual f) Nitratos como N g) Sulfatos h) Sodio (Na) i) Calcio (Ca) j) Fierro (Fe) k) Cobre (Cu) l) Magnesio (Mg) m) Manganeso (Mn) n) Fluor (F) MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 400 ppm 250 ppm 300 ppm 1 ppm 5 ppm 250 ppm 250 ppm 200 ppm 0.3 ppm 3.0 ppm 125 ppm 0.3 ppm 1.5 ppm 125 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA http://www.epa.gov/safewater/agua/estandares.html (5) Figura 1. (a) Uso municipal del agua. Muchas veces, el agua se toma de un río, se trata, se utiliza y se devuelve. (b) Tratamiento del agua. El agua es conducida del embalse a la planta de tratamiento. Ahí (1) se añade cloro para matar las bacterias y (2) sulfato de aluminio para aglutinar las partículas orgánicas; luego, (3) el agua se deja durante varias horas en un cubo de sedimentación para que se asienten las partículas aglomeradas. Enseguida, (4) se filtra con arena, (5) se trata con cal para ajustar el pH y (6) se envía a un aljibe o depósito elevado desde donde se distribuye a su hogar. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 126 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA CARCINÓGENOS EN EL HUMO DE CIGARRO Y SU RELEVANCIA EN EL CÁNCER DE SENO Grijalva A. G., Martínez M. A., Millán R., Monroy D., Palacios V., Muñoz O. F. O., Villegas O. C. A. RESUMEN A nivel mundial el cáncer de seno es el más común en mujeres y su incidencia va en aumento. Existe cierta evidencia de que el humo del cigarro puede ser un factor de riesgo en éste. Cada cigarro contiene alrededor de 4000 compuestos caracterizados, de los cuales aproximadamente 60 son carcinógenos. Estudios in vitro y con animales de experimentación han mostrado que hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas aromáticas y N- nitrosaminas en el humo pueden inducir tumores mamarios. En humanos los constituyentes del tabaco pueden alcanzar el tejido del seno. La mayoría de los carcinógenos del cigarro requieren activación metabólica, conduciendo a la formación de trozos de DNA y cuando estos evaden los sistemas de reparación celular persistiendo, el resultado puede ser una descodificación, y si esto ocurre en regiones críticas de genes de control del crecimiento, los controles celulares normales pueden disminuirse. Estudios recientes sugieren que los fumadores activos y pasivos presentan un mayor riesgo comparado con mujeres quienes nunca han estado expuestas de manera pasiva o activa. Si las personas mantienen el hábito de fumar por tiempos prolongados el riesgo de cáncer se incrementa y disminuye al dejar de hacerlo. En virtud de que el tabaquismo es uno de los principales problemas de salud pública en nuestros días, esta revisión bibliográfica pretende destacar el potencial de los carcinógenos del humo del cigarro como un agente MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL casual del cáncer de seno en humanos, proporcionando información al respecto y resaltando la importancia del avance en el conocimiento de esta problemática. INTRODUCCIÓN Aproximadamente 30% de todas las muertes por cáncer en países desarrollados son causadas por el humo del cigarro. Esto incluye 87% de cáncer pulmonar, 60% de cáncer aerodigestivo en la zona alta y 8% de otros tipos de cáncer. En este último grupo, fumar es una causa reconocida del cáncer en el páncreas, vejiga, riñón, hígado y colon. Cuando estos sitios son removidos del contacto directo con el humo, hay efectos sistemáticos claros que resultan en cáncer. Es posible que fumar pueda causar cáncer de seno de la misma manera, pero aún está en estudio el potencial de los carcinógenos del humo de cigarro (1). En la Figura 1 se muestra un esquema de la relación existente entre adicción de la nicotina y cáncer de pulmón debido a los carcinógenos del cigarro. Cada cigarro contiene más de 4000 compuestos de los cuales 60 son carcinógenos. Existen diferentes procesos protectores de detoxificación sin embargo, la mayoría de los carcinógenos del humo de cigarro producen activación metabólica hasta la formación de aductos de ADN. Si éstos evaden los sistemas de reparación celular y persisten, el resultado puede ser una codificación incorrecta. Si esto ocurre en regiones críticas de 127 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA genes de crecimiento, los controles normales celulares pueden disminuirse (5). Estudios recientes de fumadores pasivos y activos reportan un mayor riesgo en ellos comparado con mujeres que nunca han estado expuestas de manera pasiva o activa. Si las personas mantienen el hábito de fumar por tiempos prolongados el riesgo de cáncer se incrementa y disminuye al dejar de hacerlo (4). Estadísticas de Cáncer de Mama El cáncer de mama ocupa el primer lugar de muerte femenina en territorio sonorense. La mortalidad por cáncer de mama y cervicouterino se ha convertido en un grave problema de salud pública, pues tan sólo en 1999 fallecieron 3,458 féminas por estos padecimientos (2). El mayor problema de la entidad se genera en Hermosillo donde se concentra el 34 % de las pacientes; además de muchos casos que todavía no han sido detectados. “El cáncer no se puede evitar, pero sí eliminar si se detecta a tiempo” (4). En México se registran 12000 casos de cáncer de mama al año, que ocasiona la muerte a alrededor de 8,000 mujeres con mayor frecuencia en féminas de entre 40 y 49 años de edad en promedio, por lo menos con 10 años de anticipación comparado con los países desarrollados. El principal problema es la detección a tiempo de esa patología la cual ocupa el segundo lugar como causa de mortalidad entre las mujeres, después del cáncer cervicouterino en el país, se estimó que el 50% de los casos de cáncer de mama son detectados en la tercera etapa y en el 60% de éstos se identifican los factores de riesgo (2,3). de aductos en dicho tejido, existe una alta probabilidad de que sean los responsables. A continuación se presentan algunos casos que involucran a estos carcinógenos. Carcinógenos Estudiados Se ha demostrado que la concentración de 1hidroxipireno es mayor en los fumadores comparado con los no fumadores, debido a la presencia de este carcinógeno. Hay evidencia de que también se puede encontrar en comida asada a la parrilla y contaminación ambiental (6). Por lo tanto la detección de éste en la orina no es debida específicamente a la exposición del humo de cigarro, no obstante, los elevados niveles de 1hidroxipireno encontrados en la orina de los fumadores, confirma el incremento de los Hidrocarburos Policíclicos Aromáticos (PAH’s) cuando se comparan con los no fumadores. Muchos estudios han investigado niveles de aductos de benzo[a]pireno-ADN y benzo[a]pirenoproteína en humanos (1,7). Carcinógenos En El Humo Del Cigarro Y Su Relación Con Cáncer De Seno Con base en experimentos realizados con animales y humanos, existe suficiente evidencia de 60 compuestos carcinógenos en el humo del cigarro, de acuerdo con las evaluaciones de la Agencia Internacional de Investigación de Cáncer mueren 8000 mujeres al año por cáncer de mama (2,4,5). Estos incluyen: hidrocarburos aromáticos policíclicos, azoarenos y heterocíclicos, nNitrosaminas, aminoaromáticos, aminoaromáticos heterocíclicos, aldehídos, compuestos ¿Qué es el Cáncer? inorgánicos, entre otros (5). En la Figura 2 se El término cáncer se refiere a un grupo de muestran algunas estructuras de carcinógenos del enfermedades en las cuales las células crecen y se humo de tabaco que inducen tumores mamarios diseminan por el cuerpo (7). Numerosos estudios en animales de experimentación y en la Figura 3 han dado señales de la activación metabólica de los compuestos presentes en el humo de tabaco carcinógenos potenciales del seno en fumadores y que potencialmente podrían estar involucrados en no fumadores, aunque no hay datos publicados en el cáncer de seno ya que estudios realizados en humanos de la presencia de éstos formando parte ratas mostraron la aparición de tumores. Existen MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 128 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA otros compuestos que inducen tumores mamarios en experimentos de animales como son: benzo[a]pireno, dibenzo[a]pireno y dimetilbenceno[a]antraceno. CONCLUSIONES El estudio de estos compuestos químicos como Cigarro Adicción a la nicotina Fumar agentes causantes de cáncer de mama en humanos requiere mayor investigación, pero los estudios realizados hasta hoy aportan suficiente evidencia del daño que causan. Específicamente en las líneas celulares, en la inducción del sistema citocromo P450 y la correspondiente activación de metabolitos intermedios que forman aductos con el ADN. Activación HAP, NNK y otros carcinógenos Persistencia ADN Aductos metabólica Mala Codificación Detoxificación Metabólica Mutaciones y otros cambios: RAS, MYC, p53, p16, RB, FHIT y otros genes críticos Reparar Apoptosis Excreción ADN Normal Cáncer Pulmonar Figura 1. Relación entre la nicotina y el proceso de formación de cáncer Environmental and Molecular utagenesis (1). 4-Aminobifenilo Benzo [a] Pireno (B[a]P) Di B [a] P NH2 2-amino-3-metilimidazo-4,5quinoleina 2-Aminobifenilo 2-amino-1-metil-6-fenilimidazo-4,5betapiridina Nitrometano Isopreno 1,3-butadieno Benceno Óxido de etileno Figura 2. Estructuras de algunos carcinógenos del humo del tabaco que inducen tumores en animales de laboratorio. Environmental and Molecular Mutagenesis (1) MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 129 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Anti 7,8-dihidroxi-9,10tetrahidrobenzo[a]pireno (racémico) 5,6-dimetilcriseno 6-nitrocriseno Benzo[j]fluoranteno Benzo[g]criseno 1,2,3,4tetrahidrobenzo[c]fenantreno Anti 1,2-dihidroxi-3,4-epoxi1,2,3,4-tetrahidro-5,6dimetilcriseno (racémico) Fluoranteno Anti 4,5-dihidroxi-6,6a-epoxitetrahidrobenzo[j]fluoranteno (racémico) Anti 11,12-dihidroxi-12,14-epoxi11,12,13,14-tetrahidrobenzo[g]criseno (racémico) Anti 3,4-dihidroxi-1,2-epoxi1,2,3,4-tetrahidrobenzo[c]fenantreno (racémico) 7,12-dimetilbenzo[a}antraceno Anti 2,3-dihidroxi-1,10b-epoxi10b,1,2,3-tetrahidrofluoranteno (racémico) Anti 9,10-dihidroxi-10,12-epoxi9,10,11,12-tetrahidrobenzo-[j]fluoranteno (racémico) Anti 11,1,2-dihidroxi-13,14-epoxi11,12,13,14-tetrahidrobenzo[al]pireno (racémico) Figura 3. Estructuras de compuestos potencialmente involucrados en el cáncer de seno Environmental and Molecular Mutagenesis (1). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 130 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA 1.Hecht, S.S. 2002. Tobacco Smoke Carcinogen and Breast Cancer. Environmental and Molecular Mutagenesis. 39:119-126. 2. Lara, M. F. 2002. Medicina a futuro, perspectivas y cambios. 2ª. Ed Prentice Hall. México. 3. Manjares, A. N. 2002. Secretaría de Salud. Cáncer de seno. Mecanograma. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 4. Ramírez, R. M., Moreno, G. K. Cáncer de mama 2002. Mecanograma. 5. U. S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, National Institute of Health. 2000. 20.3152. USA. 6.www.cancer.org 7.www.tuotromedico.com 131 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA LA MAGIA DE LA QUÍMICA Delgado Morales D.P., Daniel Corrales E.M., Ruvalcaba Valenzuela B.P., Caballero Castro D., Rochín Molina M.A. y Pérez Armendáriz R.T. INTRODUCCIÓN La Química, aún para los que la conocen, es un tanto mágica. En la antigüedad aquellos que se llamaban Alquimistas, eran considerados magos, cuando en verdad eran sólo brillantes científicos, pero en realidad cautivaban a todo aquel que observara su grandioso trabajo. Por lo tanto, el objetivo de esta demostración experimental es exactamente el mismo: Realizar experimentos de química que pretenden contribuir a cautivar y atraer la atención del público para despertar el interés mágico de la química. Trucos, bromas, colores cambiantes, llamas que no queman, líquidos cantantes, humo donde no hay combustión; son “hechizos” científicos que resultan ilustrativos con apariencia de magia y misterio. Todos los experimentos pueden ser verificados por cualquier persona interesada en ciencia. Los aparatos y sustancias son accesibles en cualquier laboratorio de escuela, en el hogar o en tiendas especializadas. Los métodos utilizados son sencillos, fáciles de comprender para cualquier tipo de público y si se manejan correctamente, no son riesgosos. De esta forma, se cumplirá el objetivo planteado, cautivando aun a aquellos desinteresados en la química. diluido, se obtiene el efecto. Esto se debe a que al quemar el hidrógeno gaseoso en el extremo inferior del tubo de vidrio, se produce una columna vibradora de aire. Fuego Frío Se depositan unos cuantos miligramos de un líquido en la palma de la mano. Alguien acerca un pedazo de papel encendido al líquido y lo enciende. La llama tiene un resplandor amarillo. Aquel líquido es una mezcla de bisulfuro de carbono y tetracloruro de carbono. La persona no se quema la mano, esto se debe al enfriamiento provocado por la rapidísima evaporación de la mezcla, que evita quemaduras en la mano. Tela a Prueba de Fuego Se sumerge un trozo de tela en un recipiente que contiene un líquido incoloro, se exprime el exceso y se le prende fuego. La flama se produce instantáneamente y se consume de forma rápida, pero la tela no se deteriora. El líquido incoloro es una mezcla de agua con alcohol etílico, pero la rápida evaporación del líquido provoca un efecto de enfriamiento. Debido a esto, el pañuelo no se enciende ni se quema. La Flama Musical El Geiser Dentro de un tubo de vidrio se escucha un sonido con tono de órgano. El tubo queda suspendido sobre una pequeña flama y el sonido continúa durante todo el tiempo que permanezca encendida la flama. Usando zinc esponjoso y ácido sulfúrico Se hace un arreglo de un matraz sobre un vaso de precipitados grande que contiene agua. En unos cuantos segundos, una fuerte corriente de agua comienza a chocar contra el fondo del matraz invertido, produciendo un sonido un poco fuerte. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 132 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA El agua subirá y casi llenará el matraz. El enfriamiento del vapor en el matraz forma un vacío parcial. La presión del aire sobre el agua del vaso de precipitados dará la presión suficiente a ésta para subir hasta el matraz. La Vara que Produce Fuego Se toca un vidrio de reloj con una vara de vidrio. El vidrio de reloj tiene un líquido, y al contacto con la vara, éste se inflama, pero éste líquido no se inflama con la llama de un cerillo. El líquido es bisufluro de carbono, el cual tiene un bajo punto de inflamación y se incendia a la temperatura del tubo de vidrio calentado. Espuma Negra logra colocando el agua en un recipiente de papel en forma de caja sobre una malla de alambre, la cual queda sobre la flama de un quemador de bunsen de gas. La permeabilidad del papel al agua evita que éste se queme y la conducción de calor a través del papel eleva la temperatura del agua hasta su punto de ebullición. El Terrón de Azúcar Encendido Se enciende un terrón de azúcar usando un cerillo. El azúcar simplemente se funde cuando el fuego del cerillo lo toca, pero cuando se pone en contacto con ceniza de cigarro, este se enciende y flamea. Esto se debe a que las cenizas de cigarro actúan como catalizador provocando que el azúcar se encienda y que no se convierta en caramelo. Se vacía un liquido transparente a un vaso que contiene un polvo blanco que lo llena en un tercio de su capacidad. Después de agitar el material comienza a oscurecerse y a desprender humo. En unos minutos un sólido negro se elevará varias pulgadas sobre el borde del vaso de precipitados. El líquido es ácido sulfúrico el cual separa todo el hidrógeno u oxígeno elemental del azúcar (el polvo blanco), dejando sólo carbón negro, y los gases que se forman hacen que el material se eleve en forma de espuma. Truco con Velas I Escena Sangrienta Una pequeña vela encendida colocada en el centro de un vidrio de reloj que flota dentro de un gran vaso de precipitados lleno y hasta la mitad de agua. Un vaso de precipitados vacío y de menor tamaño se invierte sobre el vaso grande. Al apagarse la vela, el agua sube al vaso de precipitados menor. Si se le agrega agua de cal al agua simple esta se vuelve lechosa. Esto sucede porque gran parte de aire es utilizado en la combustión, lo cual se hace evidente por el hecho de que el agua se eleva al formarse vacío y que la vela se apaga. La reacción del agua de cal demuestra que se ha formado bióxido de carbono de la combustión. La condensación de humedad en la base y las paredes del vaso invertido sobre la flama es evidencia de En una tarjeta de color claro se traza un dibujo con sangre utilizando un dedo de otra mano. La tarjeta queda cubierta con la solución concentrada de tiocianato de potasio y el dedo se empapa en la solución de cloruro férrico. Ambos compuestos reaccionan produciendo un color rojo, y esta prueba es muy sensible para la determinación de cloruro férrico. Agua Hirviendo sobre Papel Se calienta agua hasta su punto de ebullición en un recipiente de papel sin que se queme. Esto se MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Se coloca una malla de alambre sobre la flama de una vela, se hace que la flama atraviese la llama quedando encendida en parte sobre la malla y en parte debajo de la misma. Se hace que la flama quede encendida totalmente sobre la malla. Se demuestra la absorción del calor de la flama por parte de la malla. Truco con Velas II 133 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA la oxidación de los hidrocarburos. Escritura con Fuego Aliento Helado Se toca con la lumbre de un cigarrillo un extremo de una hoja de papel. Gradualmente se escribe con fuego una palabra en la hoja de papel. El papel sólo se quema donde queda escrita la palabra. Usando nitrato de potasio se dibuja la palabra, y la parte de papel que se quema ha sido oxidada por el mismo. Se sopla por un tubo largo de hule cuyo extremo esté dentro de un líquido (éter) colocado en un vaso, que contiene además de un tubo de ensaye, un poco de agua. Después de soplar durante un par de minutos, se saca el tubo de ensaye y se muestra que el agua dentro de el se ha congelado. La pérdida de calor latente de evaporación del éter hace que la temperatura del agua baje hasta un punto de congelación. Bolas de Alcanfor Educadas Unas pequeñas bolitas suben y bajan dentro de una probeta grande. Se necesitan trozos de mármol, sal común, ácido clorhídrico diluido y bolas de alcanfor. El bióxido de carbono gaseoso se acumula en cada una de las bolas de alcanfor. Al cabo de cierto tiempo las burbujas de gas darán suficiente ligereza a las bolas de alcanfor para que floten en la superficie. La pérdida de gas en la superficie provoca que las bolitas de alcanfor se hundan. Este movimiento continúa durante horas o días. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Congelamiento Rápido Se coloca un polvo blanco dentro de un vaso de precipitados. Se coloca sobre una base húmeda de madera, agitando energéticamente, al levantar el vaso se levanta la caja pegada a él pues se ha adherido al congelarse el agua que la humedecía. La sal dentro del vaso (nitrato de amonio) absorbe suficiente calor en su disolución para que la solución resultante quede a temperatura menor que el punto de congelamiento de agua. Varita de Fuego El extremo de una varilla de vidrio se pone en contacto con el pabilo de una vela apagada. Se forma un resplandor y se enciende la vela. Se necesita clorato de potasio y azúcar en el pabilo de la vela. La combustión del azúcar es muy rápida, en presencia del clorato de potasio. 134 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA PÍLDORA CONTRA EL ENVEJECIMIENTO Flores Mendoza L., Quintero Varjas J., Sandoval Marcial F. y Garcilaso Pérez J.R. INTRODUCCIÓN Muchos han sido los tratamientos que han aparecido en los últimos años que claman ser lo que puede evitar el envejecimiento, la verdad de las cosas no se ha demostrado que ninguno de los tratamientos actuales que circulan en el mercado detenga el envejecimiento humano, o sea que detenga el creciente daño celular y molecular que incrementa nuestra vulnerabilidad a las enfermedades conforme envejecemos. tiempo y a que las enfermedades relacionadas con la edad no aparecieran sino hasta una edad muy avanzada. Habríamos logrado la píldora contra el envejecimiento. Píldora que imite los Efectos de Una Dieta Baja en Calorías Los experimentos en animales han sido exitosos, pero el resultado en humanos no ha sido el mismo, y no podemos decir que tenemos esa famosa píldora. Hace más de 60 años se encontró que las ratas alimentadas con dietas bajas en calorías eran más longevas en promedio que las alimentadas sin restricciones. Así mismo los padecimientos de la edad eran menores. Estos hallazgos se han reproducido en levaduras, moscas de la fruta, arañas, ratones y hamsters. Actualmente los experimentos se están llevando al cabo con monos rhesus y con el mono ardilla, los cuales responden en forma casi idéntica a los roedores. Los estudios de los indicadores de riesgo para enfermedades relacionadas con la edad, como presión sanguínea, niveles de glucosa y triglicéridos, indican resultados mucho mejores en los monos en tratamiento. Así mismo padecer menos enfermedades crónicas. La idea de nuevas investigaciones es crear una píldora que imite los efectos fisiológicos de una ingesta baja de alimentos sin forzar a la persona a pasar hambre. O sea que la píldora interfiriera con algunos procesos del aprovechamiento nutricional, sin tener que restringirse en el comer. En otras palabras que aun comiendo normal o mucho todavía se tuviera el efecto de una ingesta baja en calorías. Entonces sí habríamos logrado obtener una píldora que contribuyera a estar sano por más ¿Cual de los cambios fisiológicos y bioquímicos es el más importante para retardar el envejecimiento en los mamíferos? Parece ser que son los cambios en el metabolismo celular, o sea la obtención de nutrientes y su conversión a energía útil para las actividades celulares. La glucosa es la principal fuente de energía, o sea de producción de ATP. También son importantes las alteraciones en la secreción y actividad de la Insulina que permite la entrada de esa glucosa a las células. Sí es verdad que el consumo de una dieta baja en calorías, pero balanceada nutricionalmente, aumenta la longevidad y prolonga la buena salud en una gran diversidad de animales, incluso en el humano. Para obtener un beneficio máximo habría que reducir la ingesta calórica en un 30 %, o sea que en vez de consumir 2,500 calorías había que consumir 1,750, de manera regular durante un tiempo prolongado. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 135 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA En las décadas de los cuarenta y cincuentas se había hecho referencia a un compuesto llamado 2-deoxi-D-glucosa (2DG), como tratamiento contra el cáncer en roedores y que disminuía los niveles de insulina en sangre. Este compuesto realmente puede imitar muchos de los aspectos de la restricción calórica en animales, por lo que se pensó que quizá tendría el mismo efecto en los humanos. A nivel molecular el compuesto interrumpe el funcionamiento de una enzima esencial para el procesamiento de la glucosa en las células. Estructuralmente la 2DG se parece a la glucosa y por eso la enzima que actúa sobre glucosa también actúa sobre 2DG. Pero el producto de esta enzima ya no puede ser tratado por la siguiente enzima del camino, dando por resultado que las células producen menores cantidades de derivados de la glucosa, de la misma manera que la restricción calórica limita la cantidad de glucosa que entra a las células. Al recibir menor cantidad de materia prima, se produce menos ATP. Así, el cuerpo puede estar recibiendo cantidades normales de glucosa, pero teniendo el efecto fisiológico y metabólico de la restricción calórica. Menor Producción Envejecimiento de ATP Menor ¿Porqué la menor producción de ATP ayuda a combatir el envejecimiento? No lo sabemos a ciencia cierta, pero una hipótesis afirma que la mayor cantidad de radicales libres, una de las principales causas del envejecimiento, se produce durante la construcción del ATP, por lo que tanto la 2DG como la restricción calórica reducen la velocidad con que estos radicales se forman y alteran las células. Así mismo al haber reducción calórica se adopta por las células un estado de autopreservación. Los experimentos para probar la 2DG se comenzaron en ratas. Después de 6 meses con dieta normal y tratamiento con 2DG, las ratas tenían niveles moderadamente más bajos de glucosa en ayunas, peso corporal, temperatura y niveles de insulina en ayunas, efectos que coinciden con los que produce la restricción calórica. Desgraciadamente la 2DG presenta un serio inconveniente que impide que se la “píldora mágica”. Es segura en cantidades pequeñas, pero se vuelve tóxica para algunos animales cuando la dosis se aumenta un poco. Este estrecho margen de seguridad hace imposible el uso de la 2DG en humanos. El nuevo reto es encontrar otra sustancia que ofrezca los beneficios de la 2DG, con márgenes de seguridad más amplios. Ya se han identificado algunos compuestos prometedores, como el yodoacetato. También se han identificado ya compuestos que afecten los procesos de obtención de energía a partir de los lípidos y las proteínas, que podrían contribuir al efecto de la restricción calórica. El propósito de la investigación actual es desarrollar compuestos que engañen a las células para que estas activen mecanismos de mantenimiento y actividades de reparación que se reflejen en mejor salud y mayor longevidad. BIBLIOGRAFÍA Lane, M. A.,George S.R.,and Donald K. I., (1998) “2-Deoxy-DGlucose feeding in rats mimics physiological effects of caloric restriccion”, Journal of Anti-Aging Medecine, 1., 4, 327-37. Georges, S.R., Ingram D.K, and Lane, M.A., (2001) “Caloric MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL restriction in primates and relevance to humans”, Annals of the New Yorg academy of Science, 928, 305-315. Weindruch, R., (1996) “Caloric restriction and aging” Scientific American”, 274, 1, 46-52. 136 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA LA SORPRENDENTE SEROTONINA Fierro Gutiérrez L.L., Molina Domínguez C. C., Ocampo Diéguez., Sosa Siqueiros C., Vejar Rivera E.I. RESUMEN Objetivo: Dar a conocer la importancia de la Serotonina sobre algunas funciones vitales. La Serotonina ó 5-hidroxitripamina (5-HT) es neurotransmisor derivado del triptófano que se descubrió en el cerebro en 1953 . A mediados de los años 60’s se encontró que estaba en las neuronas, a las cuales se les llamo neuronas Serotoninérgicas y a su vez se conoció que están agrupadas a lo largo de la línea media del cerebro medio y del tallo cerebral. Las terminales nerviosas de estas neuronas que tiene la capacidad de influenciar en muchas partes del cerebro involucradas en el control de una diversidad de funciones fisiológicas como son el dolor, estado de animo, actividad sexual, comportamiento, movimiento, apetito, secreciones endocrinas y las funciones cardiovasculares. Por todo lo anterior se sabe que la disfunción de las neuronas serotoninérgicas tiene un papel etiológico importante en diversas enfermedades y las drogas que modifican la función de la 5-HT son potencialmente útiles en el tratamiento de muchos de los desordenes neurológicos, psiquiátricos y otros, lo que ha acelerado la investigación acerca de este neurotransmisor. Uno de los principales desarrollos en los años recientes ha sido la elucidación de más de una docena de subtipos distintos de receptores de 5-HT, conocimiento que llego gracias a décadas de evidencia acumulada. Para un farmacólogo cada uno de los tipos de receptores representa un nuevo blanco muy definido y se están encontrando los agentes que interaccionan con cada uno de los receptores, por lo que estos serán elementos muy valiosos para MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL elucidar las acciones fisiológicas de cada uno de los receptores de Serotonina. INTRODUCCIÓN El cerebro humano contiene decenas de millones de neuronas individuales que interconectadas forman redes muy complejas. Estas neuronas se encuentran comunicadas unas con otras por medio de un espacio entre ellas llamado hendidura sináptica, en el cual se lleva a cabo la sinápsis, proceso químico que se encarga de transmitir las señales de una neurona a otra por medio de la liberación de neurotransmisores químicos. Decenas de estos neurotransmisores ya han sido identificados, algunos de estos incluyen a las Monoaminas, tales como son Serotonina, Acetil Colina, Adrenalina, Noradrenalina, Glutamato, Dopamina y muchos otros Neuropéptidos. Muchas de estas sustancias también ejercen su función como neurotransmisores fuera del cerebro, ejerciendo otros papeles fisiológicos. Uno de los neurotransmisores más estudiados es la 5-HT y ha sido el foco de muchas investigaciones durante esta “Década del Cerebro” . La 5-HT se descubrió por primera vez en 1948 cuando se aisló del suero de la sangre y se le encontró un efecto constrictivo en los vasos sanguíneos. Años después, en 1953 la 5-HT se encontró en el cerebro y se sospechó que era un neurotransmisor, teoría que se confirmo rápidamente al acumularse la evidencia necesaria. A mitad de los años 60’s se conoció que la 5-HT contenida en el cerebro, se encontraba en las neuronas y se mapeo su distribución. El conocimiento de las funciones de la 5-HT en el 137 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA cerebro y de las neuronas serotoninérgicas surgió gradualmente y se consideró un posible papel de esta molécula en las enfermedades mentales, sobre todo en la depresión. Durante esos años hubo evidencia creciente entre los Psiquiatras y los Neurocientíficos que concluían que el pensamiento y las emociones involucraban cambios moleculares en el cerebro y que las enfermedades mentales estaban asociadas con la química anormal del cerebro. Distribución de las Neuronas Serotoninérgicas en el Sistema Nervioso Central La mayoría de la 5-HT en nuestro cuerpo se encuentra en las neuronas y en las células enterocromafines del tracto gastrointestinal. El cuerpo celular de las neuronas serotoninérgicas en el sistema nervioso central esta agrupado a lo largo de la línea media del cerebro medio y del tallo cerebral, más específicamente en el núcleo de rafe. Estas neuronas mandan proyecciones ascendentes a la mayor parte del cerebro anterior y proyecciones descendentes al cerebro inferior, las áreas del tallo a la columna espinal. El núcleo del rafe dorsal tiene la mayoría de las neuronas serotoninérgicas de todo el núcleo de rafe . Las proyecciones ascendentes de rafe medio y dorsal pasan a través del cerebro anterior medio y luego pasan para diversificar sus regiones blanco incluyendo el sistema límbico, el hipotálamo, la corteza estriada y en la corteza cerebral. Las proyecciones descendentes de la columna espinal se originan primeramente en el magnus del rafe y en el núcleo oscuro del rafe, así como de las células serotoninérgicas localizadas en la médula ventrolateral. Fig.1. La red de las neuronas serotoninérgicas en el sistema nervioso central puede representar el circuito más expansivo conocido para cualquier neurotransmisor. Las terminales nerviosas de 5HT pueden influenciar muchas partes del cerebro involucradas en el control de una diversidad de funciones fisiológicas incluyendo el dolor, estado MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL de ánimo, actividad sexual, comportamiento, movimiento, apetito, secreciones endocrinas y las funciones cardiovasculares. Es por eso que la disfunción de las neuronas serotoninérgicas tienen un papel etiológico en diversas enfermedades y las drogas que modifican a la función de 5-HT son potencialmente útiles en el tratamiento de muchos de los desordenes neurológicos, Psiquiátricos y otros. Síntesis y Mecanismo Molecular de la Serotonina Las neuronas serotoninérgicas en el cerebro y en otras partes sintetizan y almacenan en sus gránulos o vesículas a la 5-HT a partir de la 5-hidroxilación del aminoácido L-triptófano y la subsiguiente descarboxilación de el intermediario de vida corta L-5-hidroxitriptófano. La primera enzima Triptófano-5-hidroxilasa es muy específica, y se piensa que está presente solo en células que forman Serotonina. El triptófano es límite en la biosíntesis de 5-HT, y por lo tanto, la disponibilidad diaria del triptófano puede afectar los niveles de 5-HT. Los inhibidores del triptófano hidroxilasa reducen la biosíntesis de Serotonina y representa un medio de disminución de la 5-HT. En cambio la descarboxilasa del aminoácido aromático es menos específica y muy probablemente no sea el límite para la biosíntesis de 5-HT, por lo que no representa un blanco atractivo para las fármacos que inhiben la formación de esta molécula. La 5-HT es liberada por los gránulos o vesículas hacía la hendidura sináptica donde actúan en receptores Pre y Post sinápticos de 5-HT, después de esta acción la 5-HT se transporta de nuevo hacía la terminal nerviosa, a través de un acarreador donde puede reciclarse en gránulos de almacenamiento o destruirse por medio de una enzima mitocondrial llamada Monoamino oxidasa ( MAO). Existen otros receptores llamados autorreceptores los cuales se encuentran en la neurona Pre sináptica, que al unirse a la 5-HT modulan la liberación de la misma. Fig.2. 138 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Importancia de los Fármacos sobre la Acción de Serotonina El conocimiento de estos mecanismos a contribuido a la creación de fármacos. Los fármacos actúan en diversos sitios para modificar la función de la 5-HT. Estos pueden actuar directamente en los receptores de 5-HT para mimetizar o bloquear la acción de esta. Pueden aumentar la cantidad de 5-HT en la hendidura sináptica bloqueando el proceso de recaptación por el acarreador. Pueden provocar la liberación de 5HT a partir de los gránulos de almacenaje o bien inhibir su degradación efectuada por la MAO. La administración de precursores de 5-HT puede aumentar la síntesis de la misma, de tal manera que esté mas disponible para liberarse. Fig.3 La Serotonina es importante en la acción de diversos fármacos, por ejemplo, se sabe que la Fenfluramina libera 5-HT de los gránulos de almacenamiento y su acción como una droga supresora del apetito, se piensa que depende del aumento de la función serotoninérgica. Comenzando en los 70’s un grupo de fármacos que selectivamente inhibían la recaptación neuronal de 5-HT comenzó a surgir. La Fluoxetina entró al mercado farmacéutico americano en 1988 y se ha convertido en el fármaco antidepresiva más ampliamente usada a través del mundo ,habiéndose unido en el mercado de los Estados Unidos por la Sertralina y la Paroxetina. La Zimelidina fue el primer inhibidor selectivo de recaptación de Serotonina que se comercializó fuera de los Estados Unidos, pero tuvo que ser restringida debido a los efectos colaterales que se creía que estaban relacionados a la inhibición de la recaptación de 5-HT. La especificidad de la acción de estas fármacos y su éxito comercial ha enfocado la atención sobre fármacos potencialmente terapéuticos que modifican la función de la 5-HT y la búsqueda de fármacos con efectos similares se han intensificado. Las neuronas cerebrales de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Serotonina generalmente se consideran importantes en el control fino de los mecanismos fisiológicos, la evidencia acumulada de que los fármacos modifican la función de la 5-HT son terapéuticamente útiles y así mismo con los avances en el entendimiento de la fisiología de las neuronas serotoninérgicas a provocado una investigación substancial dirigida a encontrar fármacos que modifique la función de la Serotonina de manera más específica. Los Subtipos de Receptores Median las Diferentes Respuestas a la Serotonina. Uno de los principales desarrollos en los años recientes ha sido la elucidación de más de una docena de subtipos distintos de receptores serotoninérgicos. Este conocimiento no llego de sorpresa , sino a partir de la evidencia que se había ido acumulando a partir de décadas. Los receptores de Serotonina existen no solo en el cerebro si no también en muchos tejidos periféricos, tales como los vasos sanguíneos, el tracto gastrointestinal, el corazón, el útero y otros tejidos musculares lisos y están a su vez localizados en muchas neuronas y muchas células no neuronales, incluyendo las plaquetas sanguíneas y las células musculares lisas, después no fue sorprendente que los receptores de 5-HT no fueran semejantes uno a otro. El rápido progreso en identificación de los subtipos de receptores de Serotonina comenzó a finales de los años 70’s con la aplicación de nuevas técnicas llamadas Unión radioligando. En 1979 en la Universidad John Hopkins definieron a los receptores 5HT1 y 5HT2 en el cerebro con este instrumento, pronto se reconoció que el sitio 5HT1 no era un solo sitio si no que comprendía al menos 2 diferentes receptores. Subtipos de receptor de 5-HT adicionales se definieron por la unión de rayoligando y otros métodos farmacológicos y los biólogos moleculares comenzaron a clonarlos actualmente se reconocen 14 subtipos de 139 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA receptores de Serotonina y ya hay muy poca duda de que otros se añadirán a esta lista. Sin embargo el paso de los descubrimientos de nuevos receptores de Serotonina, parece ser que se ha disminuido. Los receptores de Serotonina están acoplados a diferentes sistemas de segundos mensajeros, en otras palabras la 5-HT manda una señal que inicia una segunda señal. Estos mecanismos acoplados se añaden a la diversidad potencial de los efectos de la serotoninérgicos en diversos tejidos y tipos celulares diferentes proteínas Gi y Gs pueden acoplarse a un mismo receptor de 5-HT. Cuadro.1. CONCLUSIONES Es evidente que las neuronas de Serotonina en el sistema nervioso tienen influencias amplias y que los fármacos que afectan a la función de esta molécula tiene muchas aplicaciones terapéuticas, por lo que la investigación acerca de este neurotransmisor se ha acelerado. Es evidente que los procesos moleculares en el cerebro se ven influenciados por nuestros pensamientos y sentimientos, pero los inhibidores de la recaptación de Serotonina muestran promesas en el tratamiento de enfermedades psiquiátricas diversas, además de la depresión incluyendo los desordenes compulsivos u obsesivos, el desorden de estrés post traumático, el desorden de personalidad y la agregación impulsiva. Futuros estudios verificarán que los sistemas neuronales de Serotonina contribuyen a nuestra habilidad para responder, enfrentarnos y a adaptarnos al estrés ambiental, el cuál está en ascenso sobre todo en los países desarrollados. Fuller R.W.1995. Figura. 1. Las neuronas serotoninérgicas pueden tener el circuito mas expansivo entre los transmisores que actualmente se conocen. aun cuando la serotonina no es el mas abundante en el cerebro. Las terminaciones nerviosas de serotonina están presentes en muchas áreas corticales en el sistema límbico, en el hipotálamo, en el estriado, en el hipocampo y en la amígdala y otras regiones del cerebro, aunque la densidad de inherbación varía. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 140 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Fuller R.W.1995. Figura. 2. La serotonina (en verde) se sintetiza en terminaciones nerviosas, se almacena en gránulos o en vesículas (amarillas) y se libera en el impulso nervioso hacia la hendidura sináptica. Después de actuar en receptores pre y post sinápticos (violeta) la serotonina se transporta de nuevo a la terminal nerviosa a través de un acarreador (en azul) en donde puede reciclarse en gránulos de almacenamiento (parte superior) o destruirse por una enzima mitocondrial la MAO. El producto de degradación es 5-hidroxiindolacético que puede ser medido en el fluido cerebroespinal para calcular los niveles de serotonina. La multiplicidad del receptores media las respuestas pre y post sinápticas a la serotonina o a los agonistas de serotonina. Los receptores 5HT1B y 5HT1D pueden existir como autorreceptores en terminales nerviosas en donde modulan la liberación de serotonina. El receptores 5HT1A es un autorreceptor en los cuerpos celulares de las neuronas, en donde modula el disparo de las neuronas de serotonina. Todos los subtipos de receptores también se dan post sinápticamente en las neuronas blanco. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 141 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Fuller R.W. 1995. Figura. 3. Las drogas (rojo) pueden actuar en diversos sitios para modificar la función de la serotonina. Pueden actuar directamente en los receptores de serotonina (violeta) para mimetizar o bloquear la acción de la serotonina. Pueden también aumentar la cantidad de serotonina en la hendidura sináptica bloqueando el consumo por el acarreador (azul) liberando serotonina a partir de los gránulos de almacenaje (amarillo), o inhibiendo la degradación de la serotonina (MAO). La administración de precursores de serotonina puede aumentar la síntesis de serotonina de tal manera que esté mas disponible para liberarse. Las drogas pueden disminuir a la serotonina inhibiendo su síntesis (izq.) o interfiriendo con el almacenaje en los gránulos. Tabla.1.Subtipos de Receptores Clonados y Segundos Mensajeros Afectados Receptor de Serotonina 5HT 1A 5HT 1B (5HT1Da ) 5HT 1D (5HT1Dß) 5HT 1E 5HT 1F 5HT2A 5HT 2B 5HT 2C 5HT 3 5HT 4 5HT 6 5HT 7 5HT 5A 5HT 5B MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Segundo Mensajero Afectado Resultado Inicial De La Activación Del Receptor. AMP Cíclico Inhibición Del Adenilato Cíclasa Diacilglicerol Y IP 3 Calcio AMP Cíclico Activación de Fosfolipasa C ¿? Canal De Iones Calcio Estimulación del Adenilato Cíclasa. ¿? 142 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA Albert L.L., David L.N., Michael M.C., 1995, Principios De Bioquímica, 2da Ed., Editorial OMEGA, España, Barcelona. Joel G.H., Lee E.L., Perry B.M., Raymond W.R., Alfred G.G., 1996, Las Bases Moleculares De La Terapéutica, 9 a Ed., Editorial McGrawHill Interamericana S.A., México, D.F. Arthur C.G., John E.H., 2001, Tratado De Fisiología Medica, 10a Ed., Editorial McGraw-Hill Interamericana S.A., México D.F. Michael J.O., Charles B.N., 1994, Role of Serotonin in the Pathophysiology of Depression, Focus on the Serotonin Tranporter, Clinical hemistry, 40(2)288. Charles B.N., 1998, Neurobiología De La Depresión, Investigación y Ciencia.4-12 Ray W.F., 1995, Scientific American, Science and Medicina, 48-57 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 143 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA RECEPTOR DEL FACTOR DE CRECIMIENTO EPIDÉRMICO Uriarte Montoya Mario Irma, Zepeda Angulo Adriana, Castro García Diana Judith, Cañizares Navarro Milagros Guadalupe, Vejar Rivera E.I. RESUMEN EXTENSO El receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) es un receptor transmembranal del grupo tirosina quinasa que está ampliamente involucrado en la regulación de la proliferación, sobrevivencia y diferenciación celular e inclusive en la angionesis y anti-apoptosis de algunas células de nuestro cuerpo. Las actividades del EGFR son mediadas por múltiples caminos de transducción de señales, siendo la cascada mejor caracterizada la que incluye la secuencia Ras/Raf/Erk, que inicia con la fosforilación de los residuos de tirosina del EGFR al unirse éste último con sus respectivos receptores. Sin embargo, se ha encontrado que ciertas mutaciones del EGFR, siendo la más importante EGFRvIII, originan la promoción de cascadas de señal para ciertos cánceres, ya que se involucran en la génesis y progresión de algunos tumores. Por lo anterior y debido a que el EGFR, al estar sobreexpresado en algunos cánceres humanos, representa un blanco muy atractivo para la terapia contra el cáncer, además de que se han incrementado durante los últimos años el número de drogas antiproliferativas, que incluyen el sistema EGFR, para tratar esta enfermedad y es precisamente esta la razón de la importancia del objetivo de este trabajo de revisión bibliográfica, que discute en general las características del EGFRy el camino principal de transducción de señales que controla, así como las alteraciones en estos sistemas causados por EGFRvIII. Además examina los intentos terapéuticos que tratan al receptor de este sistema y su papel como posibles agentes antiproliferativos en la terapia contra el cáncer. La división celular está normalmente regulada de forma precisa por una familia de factores de crecimiento, proteínas que inducen la división, y en algunos casos la diferenciación, de células en reposo. Algunos factores de crecimiento son específicos de ciertos tipos celulares y estimulan la división tan sólo de aquellas células que poseen receptores apropiados. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Al unirse el factor de crecimiento con su receptor correspondiente, se inicia una serie de eventos de transducción de señales intracelular, en las que se incluyen la activación del receptor, la estimulación de las cascadas quinasas y la activación o síntesis de los factores de trascripción, que finalmente culminan en cambios en la expresión genética. Por lo tanto, el rol primario de los receptores de los factores de crecimiento es la transmisión de información del medio extracelular hacia el interior de la célula. Últimamente se le ha dado mucha importancia al sistema del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR por sus siglas en inglés) debido a la observación de que este receptor es un factor significante en la génesis o progresión de algunos cánceres humanos, incluyendo aquellos del cerebro, pulmón, mama, ovario, páncreas y próstata. De hecho EGFR y sus ligandos juegan un papel muy importante en la regulación de la proliferación, diferenciación y sobrevivencia celular precisamente durante el desarrollo celular. 144 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA EGFR es expresado por muchos tipos de células originadas de las 3 capas germinativas, y por ello representa uno de los sistemas ligando-receptor mejor caracterizados. EGFR pertenece a la familia de los receptores del factor de crecimiento transmembranales tirosina quinasa. Es una glucoproteína de superficie celular de 170 kDa, la cual consta de una sola cadena peptídica de 1186 aminoácidos. El receptor contiene tres regiones principales: una parte extracelular, una región transmembranal hidrofóbica y una porción citoplasmática que contiene a la tirosina quinasa. La figura número 1 muestra un esquema general del EGFR El dominio extracelular contiene la región en la cual se une el ligando y consiste de 621 aminoácidos, los cuales a la vez se dividen en cuatro subdominios: L1, L2, S1 y S2, siendo éstos dos últimos ricos en cisteína. Al doblarse los subdominios L1, S1 y L2 se forma un lugar específico de unión para el EGF y otros ligandos. El dominio transmembranal es una sola región hidrofóbica que contiene 23 aminoácidos, los cuales forman una estructura en alfa hélice que atraviesa la membrana celular. La region juxtamembranal entre la membrana y la tirosina quinasa es una región reguladora muy importante. Esta región es sujeta a llevar a cabo fosforilaciones por proteínas quinasas, por lo que la actividad catalítica del EGFR reside en el dominio de tirosina quinasa. A pesar de su nombre, el receptor del factor de crecimiento epidérmico es único dentro de los receptores tirosina quinasa, en el sentido de que se une con al menos seis ligandos, incluyendo el EGF y otros más. La unión con el ligando induce cambios conformacionales que originan a la dimerización del receptor y a la activación de la región tirosina quinasa. Después de esta activación, algunas MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL tirosinas de cada receptor son fosforiladas y son éstas quienes sirven como lugares de unión para la maquinaria de transducción de señales intracelular, que en conjunto origina cambios en la expresión genética así como respuestas celulares tales como la proliferación o diferenciación. La señal, una vez al ser amplificada, es apagada por la internalización del receptor/ligando. El receptor es después degradado o reciclado hacia la superficie celular, como se muestra en la figura número 2. En el camino Ras/Raf/ERK, que es la ruta mejor caracterizada, la unión de Grb2 (receptor del factor de crecimiento unida a proteína) recluta a SOS a la membrana, que en conjunto activan a Ras y Raf. La activación de ERK lleva a la trascripción genética que resulta principalmente en el crecimiento y proliferación celular; sin embargo, la transducción de señales de EGFR produce un gran rango de efectos que dependen de la célula, tejido de origen y estado de diferenciación, incluyendo proliferación celular, angiogénesis, maduración, diferenciación, migración, adhesión/ desadhesión, invasión e inhibición de apoptosis, tal como se visualiza en la figura número 3. EGFR está frecuentemente sobreexpresado en un rango muy grande de cánceres humanos. El número de moléculas de EGFR en células normales fluctúa entre 40 y 100 mil por célula, mientras que en células malignas este número puede alcanzar los 2 millones. Los mecanismos por los que el EGFR se vuelve oncogénico son variados e incluyen lazos del ligando autócrinos, amplificación o sobreexpresión del gene del EGFR y delecciones o mutaciones que llevan al receptor constitutivamente activado e independiente de los ligandos. De hecho, evidencia reciente sugiere que las alteraciones en el EGFR pueden ser tan importantes como la amplificación en la producción de efectos oncogénicos. 145 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Al menos nueve mutaciones del EGFR se han identificado, siendo la más común de éstas el tipo III de delección mutante del factor de crecimiento epidérmico (EGFRvIII). A pesar de que este receptor mutado no se puede unir a ningún ligando, está constitutivamente activado y por lo tanto es capaz de activar cascadas de transducción de señales en ciertos tumores. Se ha encontrado que EGFRvIII está presente en una gran variedad de cánceres humanos más no en células normales. Debido a que sólo es expresada por células tumorales, es un blanco ideal en la terapia contra el cáncer, incrementando con ello la especificidad, la cual es el principal obstáculo de cualquier técnica antitumoral. Es mucha la importancia que se le ha dado a este receptor y sus derivados en los últimos años, de hecho el número de drogas que tratan con el sistema de EGFR en la actualidad se han multiplicado en gran escala. Estas drogas caen dentro de tres categorías importantes, las cuales dependen de la región del receptor que tratan: extracelular, intracelular y nuclear. Varias de estas estrategias que han sido desarrolladas tratan ya sea EGFR o EGFRvIII. Estas incluyen entre otras, anticuerpos monoclonales, conjugados de toxinas, moléculas pequeñas que inhiben a la tirosina quinasa del EGFR, métodos antisentido y ribozimas. Algunos de estas modalidades terapéuticas han sido aprobadas como efectivas en experimentos clínicos realizados. Fig.1: Receptor del factor de crecimiento epidérmico. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 146 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA Fig. 2: EGFR forma un dímero al unirse con el ligando correspondiente. Fig. 3: Cascada biológica principal de las actividades del EGFR. BIBLIOGRAFÍA Lehninger Albert, et al., 1993. Principios de bioquímica. 2da. ed., Ed, Omega, pp. 775-779. Pedersen Mikkel Wandahl y Hans Skovgaard Poulsen: Epidemal growth factor receptor in cancer therapy. Science and Medicine. 4 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL (8): 206-217, August 2002. Saltiel Alan R.: Signal transduction pathways as drug targets. Scientific American: Science and Medicine. 6 (2): 58-67, December 1995. 147 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA LUMINOSIDAD, MI QUERIDO WATSON, LUMINOSIDAD Peña Leriche J. M., Escobar Cuadras J. L., Luque Lima. D. G., Orduño Fragoza O., Cañez Carrasco M.G. RESUMEN OBJETIVO Algunas reacciones de óxido reducción pueden liberar energía luminosa a temperatura ambiente. Este proceso se define como quimioluminiscencia. Un ejemplo es la flama, donde la reacción entre un combustible y un oxidante produce un estado excitado que emite luz. Otra reacción la produce el luminol, un compuesto orgánico que emite luz fría cuando se oxida. Los químicos forenses usan las reacciones del luminol para analizar las evidencias en las investigaciones criminalísticas al rociar luminol sobre algún lugar donde se sospecha la presencia de sangre. Si la hay, los iones de Fe (II) sanguíneos oxidan al luminol para formar un compuesto quimioluminiscente que resplandece en la oscuridad. La prueba del luminol es muy útil porque funciona bien, tanto con sangre fresca como con sangre seca. El luminol tiene una característica especial de gran utilidad. La misma mancha se puede hacer luminiscente una y otra vez si se deja secar y se somete nuevamente al tratamiento. El objetivo de este trabajo es ilustrar la aplicación de técnicas de laboratorio en investigaciones forenses utilizando la reacción del luminol con peróxido de hidrógeno. La demostración se hará sobre material que contenga restos de sangre que no se observen a simple vista, el cual se rociará con una solución conteniendo peróxido de hidrógeno diluido mezclado con una solución de luminol, en ausencia de luz se produce la luminosidad característica del luminol solamente en la porción impregnada con sangre. Ilustrar la aplicación de técnicas de laboratorio en investigaciones forenses utilizando la reacción del luminol con peróxido de hidrógeno. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Quimioluminiscencia Se refiere a la emisión de luz por una reacción química, que pueden ocurrir en fases líquidas, sólidas y gaseosas. La luz emitida por estas reacciones presenta diferentes grados de intensidad, vida media y longitud de onda. INTRODUCCIÓN La luminiscencia es un fenómeno espectrofotométrico que se aplica en diversas áreas de investigación y análisis como la química legal. El uso analítico de la quimioluminiscencia (QL) ha experimentando un creciente interés, ya que representa una alternativa simple, barata y sensible para cuantificar una gran variedad de compuestos. Desde hace unos treinta años, el fenómeno de la luminiscencia, originalmente una curiosidad del laboratorio físico, se ha convertido en una rama de la espectrometría aplicada, dentro de la química analítica. Debido a la nueva instrumentación y, especialmente a la incorporación de técnicas modernas la QL y la bioluminiscencia (BL) se aplican de forma rutinaria en el análisis tanto cualitativo como cuantitativo. Aunque el fenómeno 148 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA de luminiscencia se conoce desde 300 años a. C., el desarrollo de aplicaciones analíticas es relativamente reciente y ha resultado de gran utilidad debido a su alta sensibilidad y selectividad. La primera aplicación de la QL como técnica analítica la llevó a cabo Erdey en 1957, que estudió el uso de varias sustancias, como luminol, lofina y lucigenina, como indicadores volumétricos(4). Las aplicaciones analíticas de quimioluminiscencia como método de detección en inyección en flujo, cromatografía líquida (CL) y electroforesis capilar (EC), junto al gran potencial que representan las técnicas de inmunoensaye, confieren a esta técnica gran importancia por su aplicación en áreas de investigación de diversas disciplinas, que incluyen técnicas de separación en análisis químico, biológico, farmacéutico, biomédico y alimentario, control de calidad, entre otras (5). En general, una reacción quimioluminiscente se puede generar mediante dos mecanismos básicos. En una reacción directa, dos reactivos, normalmente un substrato y un oxidante en presencia de algunos cofactores, reaccionan para formar un producto o intermediario de la reacción, algunas veces en presencia de un catalizador. Después, parte del producto o intermediario pasa a un estado electrónicamente excitado, que puede relajarse hasta el estado fundamental con emisión de un fotón (2). El substrato es el precursor quimioluminiscente, que se convierte en la molécula excitada electrónicamente, responsable de la emisión de luz, o bien actúa para transferir la energía en la quimioluminiscencia indirecta. El catalizador, enzima o ion metálico, educe la energía de activación y proporciona el ambiente adecuado para la producción de una alta eficiencia quimioluminscente durante el proceso (3). El objetivo de este trabajo es ilustrar la aplicación de técnicas de laboratorio en investigaciones forenses utilizando la reacción del luminol con peróxido de hidrógeno. En el método tradicional MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL se utilizan grandes volúmenes de solución, en este trabajo se describe una técnica donde se utilizan menores cantidades de reactivos con objeto de minimizar la cantidad de residuos generados sin disminuir el espectacular efecto de la reacción. La demostración se hace sobre material que contenga restos de sangre que no se observen a simple vista, el cual se rocía con una solución conteniendo peróxido de hidrógeno diluido mezclado con una solución de luminol, en ausencia de luz se produce la luminosidad característica del luminol solamente en la porción impregnada con sangre (1). La técnica de análisis forense con luminol se ha convertido en un método riguroso para la investigación criminalística ya que es un procedimiento moderno, eficaz y sencillo que se puede aplicar para detectar huellas de sangre en el lugar del crimen, y aportar información acerca del delito. Además es muy útil porque funciona bien, tanto con sangre fresca como con sangre seca y tiene una característica especial de gran utilidad, la misma mancha se puede hacer luminiscente una y otra vez si se deja secar y se somete nuevamente al tratamiento, por lo cual se puede utilizar en un juicio como una prueba presuntiva (1). Se cuenta con otros métodos forenses como determinar las huellas dactilares en el arma, pero se requiere el objeto del delito y de alguna evidencia en el lugar del crimen, para comprobar y comparar que esta huella es idéntica a la del sospechoso, en cambio la prueba del luminol es mucho mas facil de realizar. MATERIALES Y MÉTODOS Se prepara una solución de peroxido de hidrógeno al 3% (solución A) y una solución de luminol; C8 H7 O 2 N 3 al 0.02 % disuelto en una solución amortiguadora de carbonatos; 0.4 g de Na2 CO3 y 2.4 g de NaHCO3 y 0.05 g de (NH4 )2 CO3 (solución B) y se mezclan rociándolos sobre una pieza de tela que contenga restos de sangre para producir 149 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA la luminiscencia característica del luminol únicamente en la porción impregnada con sangre que se observa solo en ausencia total de luz. Las soluciones con iones metálicos de transición (Fe3+, Cu2+ y Co 2+ ) pueden también presentar luminiscencia cuando están en contacto con una mezcla de las soluciones A y B RESULTADOS Después de realizar varias pruebas a diferentes concentraciones de peróxido de hidrógeno y en diferentes objetos con residuos de sangre, se encontró que a mayor concentración del peróxido se observa mayor luminosidad con una sola aplicación de los reactivos durante un periodo de tiempo de dos a tres minutos o hasta que el peroxido de hidrógeno se volatiliza. Este método es un procedimiento práctico y sencillo de gran utilidad en la química forense y la medicina legal debido a la eficacia, rapidez y facilidad de aplicación de la reacción luminiscente. BIBLIOGRAFIA Burke A. B., Golestaneh K., Samson H., 1999, Luminosity, my dear Watson, luminosity., Journal of Chemical Education, Vol 76 no. 1 Skoog D. A., West D. M. y Holler J. F., 1997, Química Analítica, Editorial Mc Graw Hill, Sexta edición. Chang R., 1999, Química, Editorial Mc Graw Hill, Sexta edición. Willard H. H., Merritt L. L., Dean J. A. y Settle F. A., 1991, Análisis Instrumental, Grupo Editorial Ibero América, Primera edición. Morrison R. T. y Boyd R. N., 1998, Química Orgánica, Editorial Pearson Educación, Quinta edición. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 150 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA ¿PORQUÉ EL CROMOSOMA “Y” ES TAN RARO? Montaño L.B., Morales M.S.A., Valencia P.A.Z., Fuentes L.D., Garcilaso P.J.R. RESUMEN De los dos cromosomas sexuales, X e Y, el X es como cualquier otro de nuestros cromosomas, pero el Y, que determina al sexo masculino es muy distinto. ¿Cómo es que estos dos cromosomas de un par, vinieron a ser tan diferentes? Los otros 22 pares de cromosomas son compañeros completamente parecidos , los dos de cada par con el mismo tamaño y con el mismo número de cromosomas. Por el contrario el cromosoma Y es mucho más pequeño que el X que es su compañero y en vez de los dos a tres mil genes que contiene el X, el Y solo tiene unas cuantas docenas de genes.Más aún, muchos de los genes del cromosoma Y no tienen su contraparte en el X y en el cromosoma Y hay gran cantidad de DNA “basura”. (1.3.) Los biólogos moleculares han aprendido a rastrear la evolución de los cromosomas y de los genes examinando las secuencias del DNA. Una teoría nos dice que la historia de los cromosomas sexuales ha estado marcada por una serie de perturbaciones en el cromosoma Y y de cambios compensatorios en el X. Situación dinámica que parece continuar en nuestros días. determinaba el sexo en los humanos y mamíferos, como sucede actualmente con los reptiles, donde la temperatura del embrión al comienzo del desarrollo desencadena el sistema a favor de formar macho hembra. Al principio del siglo XX se demostró que los mamíferos utilizaban cromosomas especialmente el X y el Y, para determinar el sexo durante el desarrollo embrionario. Durante las siguientes décadas se identificó al Y como el hacedor de los machos y se dedujo que estos dos cromosomas evolucionaron a partir de autosomas apareados. Antes o poco después de que surgieran los mamíferos, una mutación en una pequeña parte del autosoma que sería el Y causó que los embriones heredaran ese cromosoma cambiado para determinar el sexo masculino. Los embriones que heredaban dos cromosomas X determinaban el sexo femenino. En 1990 los geneticistas precisaron la parte del cromosoma Y que determina el sexo. Es un solo gene llamado SRY. La proteína codificada por este gene desencadena la formación de los testículos, aparentemente activando genes en diversos cromosomas. Entonces la testosterona y otras sustancias fabricadas en los testículos apoyan el modelado del sexo masculino. Recombinaciones e Integridad El cromosoma Y a lo largo de 300 millones de años ha conservado unos pocos genes importantes para la sobrevivencia de los machos y ha adquirido otros necesarios para la fertilidad. Antes del siglo XX los biólogos pensaban que el ambiente MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Los científicos concluyeron que X e Y comenzaron perfectamente apareados. Las puntas de los dos actualmente son exactamente iguales y pueden sobrellevar recombinación. Además las puntas se alinean durante la meiosis e intercambian fragmentos como si todavía fueran gemelos. Los 151 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA genes en la región no recombinante del cromosoma Y todavía tienen sus contrapartidas en el comosoma X Esta región no recombinantes constituye el 95 % del cromosoma Y. En la naturaleza la recombinación ayuda a mantener la integridad de los cromosomas. Por el contrario la falta de recombinación causa que los genes en la región no recombinante acumulen mutaciones destructoras y decaigan o desaparezcan. Por lo que se piensa que algo causó que el intercambio de grandes partes del DNA de los cromosomas X e Y se detuviera, después de lo cual los genes en la región no recombinante colapsaran. Cuando y cómo sucedió esto? (2) En 1999 se demostró que el cromosoma Y perdió su habilidad de intercambiar DNA con el X por pasos y de manera inesperada, involucrando primero un fragmento de DNA alrededor del gene SRY y luego a través de varios bloques discretos, a lo largo de casi todo el largo del cromosoma. Sin embargo solamente el Y se deterioró en respuesta a la pérdida de capacidad de recombinación; el X continuó recombinándose cuando dos copias se juntaban durante la meiosis en las hembras En el tiempo de los ancestros de los mamíferos, al tratar de intercambiar segmentos el S e Y, probablemente parte del DNA del Y se invirtió, o se puso de cabeza con relación a la parte equivalente del cromosoma X. La recombinación requiere bien alineados a los dos cromosomas de un par, una inversión suprimiría interacciones futuras en las partes que antes se alineaban muy bien. Si un par de copias de un gene ya no se recombinan, sus secuencias se harán cada vez más distintas al pasar el tiempo. Un pequeño número de diferencias implica que las recombinaciones se detuvieron hace relativamente poco tiempo. Un gran número de diferencias significa que se detuvieron hace mucho tiempo. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Tiempo Transcurrido. Comparando las secuencias de DNA a través de las especies lo biólogos pueden calcular cuando genes que se apareaban comenzaron a separarse. Este tipo de análisis revela que los precursores autonómicos del par X-Y estaban intactos en los reptiles que existieron antes de que los mamíferos comenzaran a ramificarse, lo cual sucedió hace unos 300 millones de años. La siguiente inversión se dio hace unos 130 millones de años, antes de que los marsupiales se ramificaran. La tercera hace 80 millones de años antes de que los mamíferos placentados se diversificaran. La inversión final atacó al Y hace unos 30 millones de años después de que los monos comenzaran a recorrer su propio camino evolucionario.(4). La falla de recombinación entre X e Y y el consiguiente deterioro de muchos genes de Y debe haberse seguido por un tercer proceso, para compensar esa degeneración. No todos los genes están activos en todas las células, pero cuando una célula necesita proteínas particulares, prende las dos copias del gen la paterna y la materna. Así en cuando los genes en Y comenzaron a desaparecer, la producción de esas proteínas se disminuiría a la mitad, por lo que debe haber fenómenos compensatorios. Algunos animales, como la mosca de la fruta duplican la actividad de la versión X del gene en cuestión. Otros animales emplean estrategias más complejas. Primero aumentan la actividad de los genes X tanto en machos como en hembras lo que hace que aumenten los niveles de la proteína en los machos, pero crea un exceso en las hembras, luego hay que bajar la actividad del X a la mitad en las hembras. Otros animales, incluyendo los mamíferos recurren a la inactivación del X que consiste en que las células del embrión hembra al azar silencian la mayoría de los genes en uno de sus cromosomas X. 152 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA BIBLIOGRAFÍA 1. Lahn, B.T., and Page, D.C., (1997), “Functional coherence of the human Y chromosome” , Science, 278, 675-680. 2. Lahn, B.T., and Page , D.C. (1998), “Chromosomes evolve to become X inactivated”, Nature, 394, 776-780. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 3. Lahn, B.T., Pearson, N.M. and Jegalian, K.,( 2000), “Nature Reviews Genetics” (in press). 4. Jegalian, K., and Page, D.C. (1999), “Four evolutionary strata on the human X chromosome”, Science, 286, 964-967. 153 ACADEMIA DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA CAPILARIDAD Estrella, T. J., González M. O. y Haros G. V. L. RESUMEN La capilaridad consiste en el ascenso y descenso de líquidos por tubos delgados, como un cabello, conocidos como tubos capilares. Cuando un líquido moja las paredes del tubo capilar, debido a la adhesión, asciende y su superficie libre, forma una curvatura llamada menisco cóncavo, cuando el líquido no moja las paredes del tubo capilar, por su gran cohesión, desciende y su superficie libre forma un menisco convexo. Este fenómeno se presenta en las plantas, ya que la circulación de la savia se realiza a través de sus vasos leñosos. Este fenómeno se apoya en la fuerza de atracción entre partículas de la misma clase y también en la atracción mutua entre dos cuerpos puestos en contacto. Además, se debe tomar en cuenta a la tensión superficial como el trabajo que debe realizarse para llevar moléculas en número suficiente desde el interior del líquido hasta la parte superior para crear una nueva capa de moléculas. Debido a estas fuerzas, la superficie tiende a contraerse y ocupar el área más pequeña posible. El presente trabajo tiene por objetivo la utilización del fenómeno de capilaridad para hacer funcionar un circuito eléctrico que sirva como un posible medio de alerta en caso de un eventual aumento del cauce de un río, una presa, sistema de riego o un arroyo, teniendo en cuenta que el agua corriente contiene sales disueltas que harían posible la transmisión de corriente eléctrica. INTRODUCCIÓN La capilaridad consiste en el ascenso y descenso de líquidos por tubos delgados, como un cabello, conocidos como tubos capilares. Cuando un MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL líquido moja las paredes del tubo capilar, debido a la adhesión, asciende y su superficie libre, forma una curvatura llamada menisco cóncavo, cuando el líquido no moja las paredes del tubo capilar, por su gran cohesión, desciende y su superficie libre forma un menisco convexo. Este fenómeno se presenta en las plantas, ya que la circulación de la savia se realiza a través de sus vasos leñosos. Este fenómeno se apoya en la fuerza de atracción entre partículas de la misma clase y también en la atracción mutua entre dos cuerpos puestos en contacto. Además, se debe tomar en cuenta a la tensión superficial como el trabajo que debe realizarse para llevar moléculas en número suficiente desde el interior del líquido hasta la parte superior para crear una nueva capa de moléculas. Debido a estas fuerzas, la superficie tiende a contraerse y ocupar el área más pequeña posible. El presente trabajo tiene por objetivo la utilización del fenómeno de capilaridad para hacer funcionar un circuito eléctrico que sirva como un posible medio de alerta en caso de un eventual aumento del cauce de un río, una presa, sistema de riego o un arroyo, teniendo en cuenta que el agua corriente contiene sales disueltas que harían posible la transmisión de corriente eléctrica.(2) Las burbujas que sobresalen generalente son completamente redondas y pueden variar desde 50 mm hasta 15 cm de diámetro; se han observado también grandes burbujas de formas no redondeadas. Las burbujas en la superficie aparecen cuando el agua que queda atrapada debajo del revestimiento se calienta y se evapora por el calentamiento solar, desarrollando presiones que eventualmente desprenden la lámina de revestimiento en la superficie. Este 154 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS desprendimiento del material se desarrolla cuando la presión de vapor excede la fuerza de adherencia del revestimiento. Generalmente, cuando el pavimento se enfría, las burbujas se desinflan quedando la cancha sin rastro de daño alguno, sin embargo, éstas reaparecen agrandando su tamaño con cada ciclo de calentamiento-vaporización ocasionando mayores daños a la superficie.(3) CAPILARIDAD Capilaridad, elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido, por ejemplo, en las paredes de un tubo. Este fenómeno es una excepción a la ley hidrostática de los vasos comunicantes, según la cual una masa de líquido tiene el mismo nivel en todos los puntos; el efecto se produce de forma más marcada en tubos capilares (del latín capillus,’cabello’), es decir, tubos de diámetro muy pequeño. La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (mojado) superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático. Este efecto ocurre por ejemplo con agua en tubos de vidrio limpios. Si las fuerzas de cohesión superan a las fuerzas de adhesión, la superficie del líquido será convexa y el líquido caerá por debajo del nivel hidrostático. Así sucede por ejemplo con agua en tubos de vidrio grasientos (donde la adhesión es pequeña) o con mercurio en tubos de vidrio limpios (donde la cohesión es grande). La absorción de agua por una esponja y la ascensión de la cera fundida por el pabilo de una vela son ejemplos familiares de ascensión capilar. El agua sube por la tierra debido en parte a la capilaridad, y algunos instrumentos de escritura como la pluma estilográfica (fuente) o el rotulador (plumón) se basan en este principio.(2) La capilaridad, que es una propiedad derivada MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL de la tensión superficial, también es aprovechada por las plantas. El agua llega desde las raíces de una planta a las hojas, por este mecanismo. Las moléculas de agua se atraen más hacia la superficie en la que se mueven que unas a otras. Esto permite el ascenso del agua por pequeños tubos de los tallos de las plantas, desde las raíces hacia las hojas. En un recipiente se derrama agua (tinta de un cierto color para poder ver con mayor claridad el efecto que se produce). Se introduce en el recipiente un tuvo de cristal alargado y estrecho. Inmediatamente parte de agua del recipiente ascenderá por el tubo hasta alcanzar una altura determinada, esta altura será tal que el peso del líquido que quede dentro del tuvo sea igual a la tensión superficial de dicho líquido. Si cogemos un tubo con un mayor diámetro el agua que ascenderá por él será menor que en el caso anterior por que para una misma altura el tubo de mayor diámetro contiene una mayor cantidad de líquido. Si se tuviese un tubo tan fino como un cabello, la cantidad de líquido que ascendería sería muchísimo mayor, por ello a este fenómeno se le conoce como Capilaridad líquida. Si tomamos un tubo de cristal grueso comunicado con uno fino y echamos agua en él se verá como el tubo grueso alcanza menos altura que el fino. Si hacemos la misma prueba con mercurio en vez de con agua resultará que el tubo grueso alcanza más altura que el fino además en el primer caso se puede ver que el agua se une con la pared del tuvo de forma cóncava, mientras que con el mercurio lo hace de forma convexa. Ya hemos mencionado en el apartado anterior el fenómeno de la capilaridad, pero aún no hemos aclarado la causa de este comportamiento en los líquidos. Para dar una explicación clara a este comportamiento, hay que definir antes dos nuevos conceptos: la cohesión y la adherencia. LA COHESIÓN: Se define como la fuerza de atracción entre partículas (como son las moléculas 155 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS que forman los líquidos) de la misma clase. Si tenemos dos partículas de forma aislada, cada una de ellas se verá afectada por una fuerza que tiende a juntarlas y aproximarlas entre sí. LA ADHERENCIA: La adherencia se define como la atracción mutua entre superficies de dos cuerpos puestos en contacto. Cerca de cuerpos sólidos tales como las paredes de una vasija, canal o cauce que lo contenga, la superficie libre del líquido cambia de curvatura de dos formas distintas a causa de la adherencia y cohesión. Si se suspende de una platilla de una balanza un disco de vidrio en posición horizontal; después de equilibrarlo en el otro platillo se inclina la cruz hasta que el disco toque la superficie del agua contenida en un vaso; cargando entonces el platillo se ve que el disco comienza a elevarse arrastrando una columna de agua, que acaba de romperse, quedando el disco mojado. Se dice en este caso que el agua moja al disco. La capa del líquido se adhiere al disco y el resto asciende ayudado por la cohesión. Como la capa de agua se rompe, se deduce que en este caso la adherencia es mayor que la cohesión. Si en vez de agua se realiza la misma prueba con mercurio, vemos como el agua no moja al sólido. Aquí la capa líquida se deprime hacia las paredes. En este otro caso deducimos que la cohesión es mayor que la adherencia, no llegando a romperse la barra líquida. Podemos observar como en el efecto de la capilaridad de los líquidos actúa la adherencia y la cohesión. Una molécula en el interior de un líquido está sometida a la acción de fuerzas atractivas (lo que hemos denominado como cohesión) en todas las direcciones, siendo la resultante de todas ellas nula. Pero si la molécula está situada en la superficie del líquido, recibe un conjunto de fuerzas de cohesión, cuya resultante es perpendicular a la superficie, experimentando una fuerza dirigida hacia el líquido. De aquí que sea necesario consumir cierto trabajo para mover las moléculas hacia la superficie venciendo la MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL resistencia de estas fuerzas, por lo que las moléculas de la superficie tienen más energía que las interiores. LA TENSIÓN SUPERFICIAL, s e define cuantitativamente como el trabajo que debe realizarse para llevar varias moléculas desde el interior del líquido hasta la superficie para crear una nueva unidad de superficie. Debido a estas fuerzas, la superficie tiende a contraerse y ocupar el área más pequeña posible, tiende a tomar la forma esférica. Para el estudio de la capilaridad en laboratorio se hacen pruebas, donde el líquido asciende más en el tubo más fino o entre dos tubos concéntricos. La altura máxima varía con los líquidos pero siempre existe una proporcionalidad inversa: a menor diámetro del tubo más asciende el líquido de prueba. ES UNA PROPIEDAD NATURAL DE LOS CUERPOS EN ESTADO LÍQUIDO, ASCENDER POR TUBOS FINOS O ENTRE DOS SUPERFICIES MUY JUNTAS. El efecto capilar más expresivo es el de las plantas, desde la tierra hacen llegar el agua hasta la hoja más alta. La ascensión por capilaridad es una PROPIEDAD NATURAL de los cuerpos en estado LÍQUIDOS. Si el material es sólido y se llega al punto de fusión hasta hacerlo líquido, adquiere esta propiedad ascensional. MATERIALES Y METODOS La propuesta de este trabajo es que por medio de capilaridad se puede obtener el paso de la corriente eléctrica, por ejemplo: en un pueblo lo podemos utilizar como un sistema de alerta, cuando el agua del río esta subiendo que este a punto de desbordarse que prenda el foco o en lugar de un foco que se active un timbre, que avisara a las personas para que tomen las debidas precauciones o desalojen el pueblo. 156 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS CONCLUSIONES En este trabajo llegamos a la conclusión, de que el agua contiene sales y minerales y es lo que hace que pase la corriente eléctrica a través de los iones, el agua ionizada es buen conductor de electricidad. BIBLIOGARAFÍA (1) www.construaprende.com (2) www.polydros.es/humecapi.htm. (3) www.canchas.htm (4) www.apuntes.nb.mx (5) http://lectura.ilce.edu.mx/..3000 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 157 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 158 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS LOS ANTIOXIDANTES EN LA ENFERMEDAD DE ALZHAIMER Astorga C. Karen, Conckle A. Alejandra, Cooley A. Miriam, Diaz F. M. Rosario, Lozano M. Neil, Vargas R. Alejandra, Hernández Hernández, A. RESUMEN Este trabajo tiene como propósito, explicar los beneficios que proporciona el consumo de antioxidantes en la prevención de padecimientos ocasionados por Radicales Libres como l en la enfermedad de Alzheimer que se manifiesta por un padecimiento degenerativo, progresivo que implica la pérdida masiva de neuronas colinèrgicas disminuyendo la actividad y los niveles de acetilcolina, un neurotransmisor que permite la comunicación de las neuronas, debido a la elevada producción de la enzima acetilcolinestesterasa (AChE) en la corteza cerebral que es donde se coordina el pensamiento y lenguaje, mientras en el hipocampo se produce una proteína llamada bamiloide, la cual induce el deterioro de la memoria, los primeros síntomas de Alzheimer se presentan aquí; las alteraciones que se presentan en el hipocampo y en la corteza cerebral, producen un estado de estrés oxidativo, que es un rompimiento del equilibrio enzimático o molecular, que provoca una descompensación entre radicales libres y antioxidantes naturales del propio organismo, los radicales libres atacan a células sanas, debilitándolas y volviéndolas más susceptibles a enfermedades, estos se producen por hábitos como: fumar, falta de ejercicio físico, predisposición genética, alimentación incorrecta entre otros factores. Los antioxidantes son vitaminas, minerales y enzimas que protegen nuestro cuerpo de la formación de radicales libres. Hay investigaciones en las cuales se demuestra que para reestablecer el equilibrio enzimático o molecular, MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL se recomienda el consumo de antioxidantes como: Glutatión, Vitaminas A, E, C, complejo B, Proantocianidinas, disminuyendo así la probabilidad del inicio y desarrollo de la enfermedad de Alzheimer producida por radicales libres. INTRODUCCIÓN El consumo de antioxidantes nos ayuda en la prevención de padecimientos como; Alzheimer (2), entre otro tipo de demencias (1) y enfermedades neurodegenerativas, ocasionadas por la acción de los radicales libres(2) los cuales causan un estado de estrés oxidativo el cual se encuentra en un mayor porcentaje en la enfermedad de Alzheimer; la cual se define como un proceso degenerativo, progresivo e irreversible, asociado a la edad, relacionado con la perdida de neuronas y sitios de comunicación entre ellas (1), o sea, un envejecimiento prematuro del cerebro que habitualmente comienza a mediados de la vida adulta y progresa rápidamente (3). La enfermedad de Alzheimer es actualmente uno de los tipos más comunes de demencia en todo el mudo y presenta entre el 50 y el 60% de todos los casos. Por demencia se entiende todo síndrome cerebral degenerativo y progresivo que afecta a la memoria, el pensamiento, el comportamiento y el estado emocional de la persona (3). Se calcula que en la actualidad hay 11 millones de personas aquejadas por la enfermedad de Alzheimer en todo el mundo y los especialistas consideran que de no encontrarse una cura efectiva para la enfermedad, 159 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS esta cifra podría duplicarse en los próximos 25 años, es decir que hacia el 2025 cerca de 22 millones de personas podrían presentar esta enfermedad en el mundo. Se estima que actualmente una de cada 10 personas mayores de 65 años padecen Alzheimer (4). En México es un padecimiento que va en aumento. Se calcula que en nuestro país hay entre 220 y 250 casos de probabilidad de padecer enfermedad de Alzheimer auque no todos están diagnosticados (5), sin conocer hasta el momento cura alguna, se sabe que va destruyendo poco a poco las neuronas del cerebro, el paso de información entre células, y por ende contacto con el mundo. Las personas que padecen la enfermedad de Alzheimer en sus etapas iniciales tienen problemas para recordar acontecimientos recientes. Posteriormente se vuelven más confusos y olvidadizos, con frecuencia repiten preguntas o se pierden cuando viajan a lugares familiares (6). Aumenta su desorientación, desaparecen de su memoria los acontecimientos pasados y puede haber episodios de paranoia (6) , alucinación (ven cosas que no existen) o cambios violentos en su estado de animo así como un juicio pobre o disminuido (7). Con forme su mente se sigue deteriorándose pierden la capacidad para leer, escribir, platicar, comer, caminar o cuidarse así mismo (6). Se ven disminuidos, la actividad y los niveles de acetilcolina, el cual es un neurotransmisor que permite la comunicación de las neuronas el cual sirve para el estimulo de la memoria, esto se debe a la elevada producción de una enzima llamada acetilcolinesterasa y a la disminución de la acetilcolintransferasa en la corteza cerebral (8), siendo aquí donde se coordina el pensamiento y el leguaje, otra parte del cerebro que se ve afectada es el hipocampo donde hay una alta producción de una proteína llamada beta-amiloide, siendo esta la responsable del proceso degenerativo neuronal (9). Una de las hipótesis a través de las cuales se estudian las causas de esta enfermedad sugiere que esta puede ser consecuencia de la pérdida de neuronas debido a la falta hereditaria de genes (6). Se han relacionado anomalías en tres genes de la MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL enfermedad el primero es el cromosoma 14 el cual codifica lo que parece ser un receptor tipo serpentina con función desconocida; el segundo, es el cromosoma 1 el cual codifica un receptor tipo serpentina similar; el ultimo gen es el cromosoma 21 para la proteína precursora del betaamiloide induciendo el deterioro de la memoria, apareciendo los primeros síntomas de Alzheimer (6), ya que esta proteína tiene efecto tóxico sobre las neuronas y produce gran cantidad de radicales libres. Las alteraciones presentadas en estas partes del cerebro generan el estado de estrés oxidativo, lo cual se ha demostrado por varios estudios que tiene gran importancia en la patogenia de Alzheimer (11); ya que se pierde el equilibrio entre antioxidantes naturales del propio organismo y los Radicales libres; los antioxidantes están constituidos por SOD (superoxidodismutasa), la catalasa y GSH (Glutatión peroxidasa) producidas internamente (12), mientras que los Radicales libres se elevan y atacan a células sanas debilitándolas y volviéndolas mas susceptibles a enfermedades; estos son producidos por hábitos como fumar, la falta de ejercicio físico una dieta inadecuada, predisposición genética entre otros factores(1). Los Radicales libres reaccionan químicamente con proteínas, lípidos, carbohidratos, ADN al interior de la célula y con componentes de la matriz extracelular por lo que pueden desencadenar un cambio irreversible, que si es muy extenso puede llevar a muerte celular, la cual aparece con el estrés oxidativo (11). Una manera de contrarrestar este efecto según investigaciones recientes, es el consumo en nuestra dieta de Antioxidantes (2), siendo un grupo de nutrientes, vitaminas, minerales, enzimas y carotenoides que se encuentran en los alimentos que se ingieren diariamente que protegen a nuestro cuerpo de la formación de Radicales libres, unos ejemplos de ellos son: superóxido dismutasa (SOD): enzima que se encuentre dentro de las células. Remueve los radicales superóxidos. Catalasa: esta enzima remueve el peróxido de hidrógeno. Glutatión peroxidasa: esta enzima intracelular contiene Selenio, remueve los 160 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS radicales peróxidos. Es detoxificante. Ácido ascórbico (Vitamina C): antioxidante soluble en agua (hidrosoluble) figura en primera línea en la defensa antioxidante del plasma; es un poderoso inhibidor de la oxidación de los lípidos. Regenera la Vitamina E. Protector de los efectos del tabaco. Citroflavonoides: eficaz su uso en conjunción con la Vitamina C a la que aumenta su capacidad antioxidante. Tocoferol (Vitamina E): principal antioxidante, soluble en lípidos (liposoluble), previene la oxidación de las grasas; aumenta su acción en presencia del Zinc. Beta caroteno (provitamina A) y Vitamina A: el beta caroteno se convierte en nuestro organismo en la Vitamina A, es un poderoso antioxidante liposoluble. No conviene el uso de beta caroteno en fumadores. Coenzima Q 10 (ubiquinona): disminuye con la edad y en la esclerosis múltiple. Ácido gama linoléico (GLA): es una ácido graso esencial, regula la función de los linfocitos T, responsables -entre otros elementos- de las defensas de nuestro organismo. Zinc: mineral antioxidante que interviene en el metabolismo de la SOD y de la Vitamina E, entre otras funciones. Selenio: otro mineral antioxidante importante para la acción de la enzima glutatión peroxidasa y de la vitamina E. Glutatión: poderoso antioxidante que protege contra los efectos dañinos de metales pesados, tabaco y alcohol. L- cisteína: aminoácido necesario para producir el Glutatión. Ácido tióctico: también es un importante protector hepático. Melatonina : activo y poderoso antioxidante, además de ser un cronobiótico regulador fisiológico del sueño. Actualmente, se llevan acabo investigaciones para determinar cuan efectivos son los antioxidantes para combatir enfermedades (13). Un estudio publicado recientemente en el Journal of the American Medical Associaton(9), determinó que las personas que ingieren como mínimo una porción de frutas y verduras por día disminuyeron su riesgo de sufrir un accidente cerebro vascular en más de 30%. Se descubrió que la mejor protección contra este tipo de accidente la brindan las verduras de la familia de los repollos, las verduras de hoja verde, los cítricos y el jugo de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL estos (1). El hallazgo más significativo que se ha encontrado es que mientras mas vitamina E se ingiera en la dieta, menor es el riesgo de desarrollar la enfermedad de Alzheimer (2).Las fuentes en donde se puede encontrar antioxidantes son; el selenio, en Levadura de cerveza, Vegetales (brócoli en particular), Arroz integral y otros granos, Ajo y cebolla, Salmón, atún, pescados en general y en Lácteos. El zinc, en pescados, legumbres, carnes, granos integrales, levadura de cerveza, yema de huevo, hongos, girasol, sésamo, almendras, nueces, avellanas. Superóxido dismutasa (SOD) en trigo y centeno integrales, plantas verdes. La vitamina E, en aceites vegetales prensados en frío (oliva, girasol, maíz, etc.), cereales integrales, germen de trigo, semillas y oleaginosas, legumbres, avena arrollada. La Coenzima Q10 en salmón, sardinas. La Vitamina A y Beta caroteno, en Vegetales verdes (espinaca, acelga) y amarillos (zapallo, batata, calabaza), Crucíferas las cuales son: Damascos y duraznos, zanahorias, ajo, perejil, espirulina (alga de agua dulce), Hígados. La vitamina C, en Vegetales verdes, perejil, cítricos, kiwi, tomate, Crucíferas. Los Citroflavonoides en la naranja (hollejo), uvas, melón, ciruelas. El Ácido gamma linoléico, en Aceites vegetales. Como conclusión podemos decir que si la dieta es rica en estos nutrientes se tendrá una mayor protección y no se necesitara suplementar, pero si, como suele suceder con las dietas habituales del mundo moderno, la alimentación es monotemática, poco variada o se encuentra en una etapa de mayor requerimiento: crecimiento, actividades deportivas intensas, embarazo, envejecimiento, podría aparecer una carencia de ellos; Por lo cual se debe efectuar entonces, un aporte suplementario de las sustancias que un profesional evaluará de acuerdo a las necesidades que se requieran en cada persona en particular, de esa manera ganarás en la prevención, aumentando las defensas ante el estrés oxidativo previniendo las patogenias provocadas por el estrés oxidativo generado por radicales libres, una de ellas la Enfermedad de Alzheimer (11,12). 161 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFIA (6) htp.//www.alz.org/AboutAd/what/SAD.htm Alzheimer¢s Disease and Related Disorders Association, Inc. All rights reserved 2002 (11) http.//www.americasalud.com.uv/hwpnt01.exe (7)Ganong W. F., 1995. Fisiología Médica, Sexta edición, Editorial El mundo moderno. Páginas 305-306. (3)Guyton A., may J. E., 1997, México, Tratado de fisiología Médica, Novena (8)La jornada, Investigación y desarrollo, periodismo y tecnología. Septiembre de 1999 .http.//www.Invdes.com.mx/suplemnto/ anteriores/septiembre 1999/htm/Alzheimer.htm. (9) La jornada, Investigación y desarrollo, periodismo y tecnología. Septiembre de 1999. http.//www.Invdes.com.mx/suplemnto/ anteriores/septiembre 200 (1) htp.//www.Neurorehabilitacion.com/alzheimer1.htm. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL (10) http.//www.pdcb.UNAM.mx/cursos%202002-2/ CFESTOXIRVAS.doc (12) http.//www.profesional.medicinatv.com/reportajes/ muerteneuronal/ 21/estadísticas.htm. Secretaria de salubridad y asistencia, campaña de salud, Día mundial de la enfermedad de Alzheimer, 21 de Septiembre de 2001. (2) htp.//www.redz/antiox.com/catón.est/htm. (4) htp.//www.ssa.gob.mx/unidades/dgcs/sala_noticias/campanas/ 2001-09(5)Tortora G., Anagnostakos N., 1993, México, Principios de Anatomía y fisiología, Sexta edición, editorial Oxford University Press Páginas 491-492. (http://www.escuela.med.puc.cl/paginas/publicaciones/ TemasMedicinaInterna/alzheimer.html6. Medicina Interna.Edición, Editorial Mc Graw-Hill. 162 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS APLICACIÓN DE LA TOXINA BOTULÍNICA TIPO A ENTRATAMIENTOS DE REJUVENECIMIENTO Cubillas R. G, Gamez S. F. R., Glaus G. D. L., Preciado G. R., Silva C. E., Soufflé, G. E. RESUMEN Clostridium botulinum es un bacilo Gram positivo, esporulado, anaerobio estricto. Su patogenicidad radica en la producción de una neurotoxina de cadena sencilla de polipéptidos con un peso aproximado de 150 kD, a la cual se le han encontrado algunos beneficios en el uso cosmético; estos se logran utilizando pequeñas cantidades diluidas de la misma aplicándolos intradérmicamente en la zona que se desea mejorar. La cadena pesada de ésta toxina se une a la terminación nerviosa, en donde corta la proteína SNAP-25 y dicha terminal ya no puede descargar acetilcolina, esto imposibilita la contracción del músculo. INTRODUCCIÓN Gracias al nuevo uso del tratamiento con la toxina botulínica tipo A, las arrugas faciales de expresión pueden ser tratadas con muy buenos resultados. La toxina actúa bloqueando impulsos que parten de las terminaciones nerviosas y que contactan con la musculatura facial. Desafortunadamente el efecto de las inyecciones suele durar de 4 a 6 meses solamente y puede traer consigo algunos efectos secundarios que serán mencionados mas adelante. El complejo purificado de la neurotoxina se obtiene a partir del cultivo de Clostridium botulinum en un medio que contiene caseína hidrolizada, glucosa y extracto de levadura. Es extraída del medio mediante diálisis y una serie de precipitaciones ácidas, el extracto obtenido contiene a la neurotoxina y a varias proteínas anexas. El extracto es disuelto en una solución de cloruro de sodio estéril que contiene albúmina humana y es esterilizado por filtración (0.2 micras). Posteriormente es llenado y secado al vacío. Cada ampolleta de toxina contiene 100 unidades de la toxina botulínica tipo A, 0.5 miligramos de albúmina y 0.9 miligramos de cloruro de sodio en forma estéril. Para preservarla se utiliza secado al vacío. La actividad específica de la toxina es 20 unidades/ nanogramo del complejo de neurotoxina. OBJETIVOS Las inyecciones de la toxina se vienen utilizando con eficacia y seguridad desde hace mas de 10 años para tratar diversos trastornos oftalmológicos y neurológicos y desde hace cuatro años se viene utilizando en el tratamiento contra las arrugas. Informar que las bacterias no solo causan daño, sino también podemos utilizarlas para obtener algún tipo de beneficio para la población. Utilizando unas agujas especiales se inyecta una cantidad muy pequeña de la toxina botulínica en zonas muy precisas de la cara. Dar un nuevo enfoque a nuestra carrera, descubriendo nuevos campos en los cuales podemos especializarnos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 163 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Investigar entre los dermatólogos y clínicas dermatológicas de la ciudad si ya están aplicando ésta toxina y que resultados han obtenido. Mecanismo de acción En el espacio entre el músculo el nervio hay un área que se llama unión neuromuscular. Los impulsos transmitidos por el sistema nervioso viajan a través del nervio liberando un mensajero químico, acetilcolina, de las vesículas sinápticas almacenado en las terminaciones nerviosas. Dentro de las mismas terminaciones nerviosas se encuentra una proteína que es necesaria para llevar a cabo la unión sináptica con las terminaciones nerviosas y así permitir la descarga de acetilcolina. Esta proteína es la SNAP-25. la intervención quirúrgica de menor riesgo, ya que no necesita anestesia. Generalmente es usada para tratar la distonia cervical, espasmos hemifaciales, bleforasmo, y otros espasmos focales de los músculos. Esta siendo investigada para uso en los casos de migraña. Con el paso del tiempo las investigaciones han demostrado que sus efectos pueden resultar beneficiosos para el manejo de otras dolencias como el mal de Parkinson, tips nerviosos y otros problemas de carácter neurológico. Efectos secundarios En la dosis que generalmente es empleada, es raro Al inyectarse en el músculo la toxina botulínica que haya efectos secundarios. Si se inyecta una tipo A, la cadena pesada se une a la terminación sobredosis en el músculo éste se debilita más de nerviosa en la que corta la proteína SNAP-25, y lo deseado. Los signos y síntomas de una dicha terminal ya no puede descargar la sobredosis no aparecen inmediatamente después acetilcolina. Esto imposibilita la contracción del de la inyección. Debido a una inyección accidental músculo. Con el paso del tiempo el nervio crea o a una ingestión oral, la persona debe de estar en nuevas terminaciones en un proceso que se llama supervisión médica por varias semanas para regeneración. Estas nuevas terminaciones observar signos y síntomas o parálisis de algún establecen contacto con el músculo y el efecto de músculo. la toxina se desgasta. Se encuentra disponible una antitoxina y es aplicable inmediatamente después de haber Aplicaciones aplicado la sobredosis. Eliminar o amenizar las arrugas alrededor de los ojos, las patas de gallo y las arrugas entre las cejas, Es frecuente que después de aplicar la toxina y las arrugas del cuello. botulínica tipo A, se presente dolor de cabeza, infecciones respiratorias, malestar, náuseas, dolor La toxina botulínica tipo A también puede usarse en la cara, hematomas en el sitio de la aplicación, como revitalizador facial. urticaria y prurito. Pone freno a la sudoración de las axilas, las palmas de las manos y pies (paraliza la actividad de las glándulas sudoríparas). Se utiliza en el área oftalmológica para combatir el estrabismo (bizqueo), siendo una alternativa a MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Se han reportado casos muy extraños asociados con neumonía, disfagia y/o debilidad. Casos extremadamente raros que involucran ala sistema cardiovascular como arritmias e infarto al miocardio. 164 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS CONCLUSIONES A la toxina botulínica tipo A de Clostridium botulinum se le han encontrado muchos beneficios para la población, y su mayor auge se ha dado principalmente en el área cosmética, ya que éste tratamiento es muy eficaz, se han dado muy buenos resultados, y aunque sí se presentan efectos secundarios estos son mínimos, esta toxina ya se encuentra aprobada en Estados Unidos y en México, y se esta aplicando cada vez a más personas que desean obtener sus beneficios. Según los dermatólogos entrevistados, la toxina botulínica ha tenido una excelente aceptación en Hermosillo, sobre todo en el último año. Los candidatos para la aplicación de éste tratamiento es la gente no muy mayor, con problemas de arrugas del entrecejo, frente, patas de gallo, desde los 25 hasta los 60 años, preferentemente. Se puede aplicar la inyección cuantas veces se necesite, siempre y cuando no se sobrepase la dosis máxima, ya que se producen las complicaciones, solo si se pasa de la dosis recomendada. En el hombre se aplica más dosis. El efecto máximo se observa a los 14 o 15 días, pero los resultados empiezan a notarse a los 3 o 4 días. Este efecto tiene de 4 a 5 meses de duración. Comparando con el costo, pero sobre todo los riesgos de una cirugía plástica son mucho menores en la aplicación de la toxina y los efectos logrados son muy similares, por lo que representa una mejor alternativa para la población. Los estudiantes y profesionales de la carrera de Químico Biólogo pueden incursionar en estos campos e investigar sobre nuevos productos provenientes de los microorganismos para otras aplicaciones en la resolución de problemas de la sociedad. BIBLIOGRAFÍA Sposito, M. New indications for botulinum toxin type A in cosmetics. Plastic and reconstructive surgery, 110 (2): 601-611 Aug 2002 www.elcomercioperu.com.pe/EcSalud/Html/ 2001-10-31/ EcSaludBelle0019.html - 20k www.intl.journals.asm.org www.terra.com/mujer/belleza/supiel/rosto_botox.htm - 20k - 26 Nov 2002 www.scientificamerican.com www. Puc.cl/sw_edc/neurociencias/htlm/081.html www.diagnosticclinic.com/spanish/health/Botox.htlm www.botox.com www.cnnespanol.com MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL www.terra.com/salud/articulo/html/sal1419.htm - 27k - 26 Nov 2002 www.el-nacional.com/revistas/todoendomingo/ todo150/ reportaje1.htm-51k lasalud.com/lasalud3/novedades/ alertas_semana.htm - 101k 165 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS MÉTODOS INMUNOQUÍMICOS PARA LA DETECCIÓN DE DROGAS DE ABUSO Acedo Ruiz L. E., Padilla Tarazón A. M., Rascón Durán M.L. RESUMEN INTRODUCCIÓN El factor de las adicciones se ha convertido en uno de los problemas que han penetrado todos los campos vitales de la sociedad moderna. Según la encuesta nacional de adicción (1998), en México se estima que alrededor del 5.27 % de la población urbana entre los 12 y 65 años de edad, la a usado al menos una vez en su vida algún tipo de droga de la cual es el mayor porcentaje es del sexo masculino. El término drogas de abuso se refiere habitualmente a aquellas sustancias capaces de inducir cambios en el estado de percepción y en el comportamiento del sujeto que la usa, induciéndolo al fenómeno de la drogodependencia. Las vías de administración son muy variadas: ingeridas, fumadas, inspiradas (esfinar) o inhaladas entre otras. La mayoría actúa en el sistema nervioso alterando la transmisión de mensajes, desde el cerebro a las distintas partes del organismo. La excreción renal es la vía más importante para la eliminación de las drogas y/o sus metabolitos, por lo que la orina es uno de los fluídos biológicos ampliamente utilizados para su detección, aunque también se pueden detectar en suero, en sangre total u otros. Existen diferentes métodos para la detección de drogas: inmunoanálisis de fluorescencia polarizada (FPIA), radio Inmunoanálisis (RIA), inmunoanálisis absorbente ligado a enzimas (ELISA), cromatografía en capa fina (TLC), cromatografía de gases/ espectrometría de masas (GS/MS), entre otras. En el presente trabajo se pretende explicar las metodologías inmunoquímicas, utilizadas mas comúnmente en los laboratorios de diagnóstico, para la detección de drogas de abuso. El término “drogas de abuso” se refiere habitualmente a un tipo de sustancia capaz de inducir cambios en el estado de percepción y en el comportamiento del sujeto que la ingiere , atrayéndolo, de forma variable al fenómeno de la drogodependencia. El problema de las adicciones se ha convertido en uno de los problemas que han penetrado todos los campos vitales de la sociedad moderna. Según la encuesta nacional de adicción (1998), en México se estima que alrededor del 5.27 % de la población urbana entre los 12 y 65 años de edad, la a usado al menos una vez en su vida algún tipo de droga (fig.1). El mayor porcentaje de usuarios son del sexo masculino(5). Las vías de administración son muy variadas: ingeridas, fumadas, inspiradas (esfinar) o inhaladas entre otras. La mayoría actúa en el sistema nervioso alterando la transmisión de mensajes, desde el cerebro a las distintas partes del organismo. La excreción renal es la vía más importante para la eliminación de las drogas y/o sus metabolitos, por lo que la orina es uno de los fluídos biológicos ampliamente utilizados para su detección, aunque también se puede detectar en suero, en sangre total, muestras de cabello, tejidos, entre otros (2). Existen diferentes métodos para la detección de drogas tales como: Inmunoanálisis de fluorescencia polarizada (FPIA), radioinmunoanálisis (RIA), Inmunoanálisis absorbente ligado a enzimas (ELISA), cromatografía en capa fina (TLC), cromatografía de gases/ espectrometría de masas (GS/MS), entre otras. El fluido biológico al que nos enfocaremos mas en este trabajo para detección de drogas es la MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 166 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS orina ya que este representa un producto normal del organismo que puede recogerse en forma sencilla y no invasiva. Además las drogas y sus metabolitos se detectan fácilmente en vehículos acuosos y se encuentra en la orina en mayor cantidad que en la sangre. Por otra parte, la orina contiene muchas sustancias que potencialmente pueden interferir y que en la fase de recolección, puede ser fácilmente adulterada por el drogodependiente (6). Se emplearon los instructivos de equipos para detección de drogas de diferentes casas comerciales, información obtenida en internet, artículos de revistas científicas y libros de texto. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A continuación se discuten algunos tipos de inmunoanálisis utilizados para la detección de drogas de abuso, destacando los puntos más importantes de las técnicas y las diferencias entre ellos. En términos generales todos ellos se fundamentan en un mismo principio químico de reacción que consiste en un mecanismo de competencia entre la droga presente en el fulído biológico y droga marcada con algún fluorocromo, oro coloidal, isótopo radioactivo o enzima, por los sitios de unión de anticuerpos monoclonales o policlonales (dependiendo del equipo comercial). de la El FPIA es un inmunoensayo basado en los principios de reacción antígeno-anticuerpo, y de una unión de tipo competitivo. Los anticuerpos están marcados con fluorocromos (habitualmente fluoresceína); (fig.2). El FPIA de Abbott aplica la unión competitiva de proteínas y los tres fenómenos que mencionamos a continuación, que ocurren de forma natural, para determinar los niveles de drogas en fluidos biológicos como orina MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 1- Algunas moléculas absorben la energía de la luz, la almacenan y la liberan como luz coloreada ( fluorescencia). 2- Las moléculas en un líquido rotan y la tasa de rotación esta relacionada con el tamaño de la molécula. La luz polarizada viaja en un plano simple y puede ser distinguida de la no polarizada por sistemas ópticos MATERIALES Y MÉTODOS Inmunoensayo de Polarización Fluorescencia (FPIA) y sangre (1). Radioinmunoensayo (RIA) En este ensayo se utiliza una sustancia radiactiva para determinar la presencia y cantidad de análito en la muestra. En el procedimiento RIA, la muestra del paciente se mezcla con un anticuerpo específico (frente a la sustancia a analizar) y con una cantidad predeterminada de la misma sustancia marcada radiactivamente. La droga presente en la muestra del paciente y la droga marcada compiten en su unión al anticuerpo. Posteriormente se realiza un lavado de la mezcla para eliminar el exceso de sustancia no ligada y marcada del medio de reacción. Por último, se mide la cantidad de radiactividad presente en la muestra mediante un contador de centelleo. La cantidad de radiactividad se compara con la radiactividad presente en estándares conocidos (controles), que deben incluirse cada vez que se realice el ensayo. El resultado final es inversamente proporcional a la cantidad de droga en la muestra del paciente (1,6). Enzimoinmunoensayo (EIA) El EIA fue inicialmente desarrollado por Syva bajo en nombre comercial de EMIT. El principio de la tecnología EMIT es similar al RIA excepto en que la droga es marcada con una enzima en lugar de una molécula radiactiva. Como en RIA, la droga marcada compite con la droga libre de la 167 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS muestra del paciente en su unión al anticuerpo. Sin embargo, y a diferencia del RIA, la concentración de droga se determina midiendo la cantidad de droga marcada enzimáticamente que queda libre en el medio de reacción. La medida se realiza utilizando el principio de reducción de un cofactor Ej. La reducción del NAD a NADH el cual puede medirse en un espectrofotómetro (1). Análisis inmunoquímicos Existe en el comercio una gran variedad de equipos inmunoquímicos al alcance de cualquier laboratorio clínico y que actualmente incluso se ponen a disposición del público en general, los cuales permiten la detección cualitativa de diferentes drogas en muestras de orina. La casa comercial ABBOT, Syva, entre otras fabrican dispositivos muy variados y versátiles en cuanto a que algunos de ellos permiten la detección de varias drogas a la vez, de una manera sencilla, rápida y con especificidad y sensibilidad adecuadas, de acuerdo a los parámetros establecidos por el NIDA. En estos métodos los anticuerpos anti droga y droga marcada con oro coloidal son incorporados en la tira de prueba (fig.3). Si la droga está presente en la muestra de orina, esta se unirá a los anticuerpos evitando que la droga conjugada con oro coloidal se una a los anticuerpos y de esta manera se impide que se desarrolle una banda de color (resultado positivo), si en la muestra de orina no existe droga, la droga marcada , se unirá a los anticuerpos generando una banda de color (resultado negativo).(1,3,4) La MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL mayoría de los métodos manejan los siguientes límites de detección: Para anfetaminas (AMP) 1000 ng/ml, cocaína, en cuyo caso los métodos analizados reportan deterctar la presencia de benzoilecgonina (como principal metabolito de biotransformación); 300 ng/ml, Metanfetamina (cristal); 500 ng/ml, Morfina (MOR); 300 ng/ml, Marihuana (THC), en cuyo caso se detecta la presencia de ácido 11- nor?9 THC-9-carboxílico, considerado el metabolito que se elimina con mayor abundancia por vía urinaria. Y con un límite de detección de 50 ng/ml de orina. Estos métodos han sido probados con más de 50 sustancias y medicamentos diferentes para demostrar que no existe reacción cruzada que pueda generar un resultado falso positivo, entre las cuales se citan: acetaminofén,ácido aspirina amikacina, aspartame, cafeína, codeína, dextrometorfán, histamina, meperidina, oxacepam, fenobarbital, teofilina, entre otros.(1,3,4) CONCLUSIONES En la revisión de estos métodos nos pudimos dar cuenta de que todos son eficaces y efectivos en su rango de sensibilidad. Por lo cual el uso de estos métodos es a criterio y necesidad de la persona que la requiera para la determinación de las drogas de abuso. Sin embargo los métodos inmunoquímicos tienen la ventaja de brindar especificidad y sensitividad adecuadas a un costo relativamente bajo, adicionalmente son fáciles de realizar. 168 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Figura 1. Tendencias del consumo de drogas ilícitas alguna vez en la vida. población urbana de 12 a 65 años de edad Figura 2. Fundamento FPIA MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 169 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS PRUEBA INTERPRETACIÓN P1 CONTROL P2 P1: Zona de prueba para THC P2: Zona de prueba para COC Figura 3. Fundamentos de métodos inmunoquímicos BIBLIOGRAFÍA ABBOT. 1990. Drogas de abuso, Editorial ABBOT CIENTIFICA S.A. Madrid, España. Panel de Drogas. Prueba de tamizado de drogas tarketa 1. Instructivos de International Immuno-diagnostics Córdova, D. P. 2000. Toxicología. Ed. El Manual Moderno, Méx. D.F. www.ssa.gob.mx/unidades/conadic/epidem.htm www.ieanet.com/boletin/opinion.html?o=56 Intra Test. CORTEZ Diagnostics, INC. Instructivos para detección de cocaína, marihuana, anfetaminas. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 170 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS UTILIZACIÓN DE LECTINAS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS CELULARES RELACIONADOS CON LOS PROCESOS TUMORALES Navarro Esquer Y.B., Candia Plata M.C. RESUMEN INTRODUCCIÓN La transformación neoplásica involucra cambios en los niveles de carbohidratos de las membranas celulares que influyen en la habilidad de las células tumorales de invadir otros tejidos. Estos cambios pueden ser investigados con lectinas, un grupo de proteínas vegetales, animales o microbianas, que tienen en común su habilidad para enlazarse a carbohidratos. Un ejemplo es la lectina Helix pomatia (HPA), la cual reconoce a los carbohidratos N-acetil-D-galactosamina y Nacetil-D-glucosamina y puede usarse para evaluar el comportamiento de tumores de la piel y mamarios. Otras lectinas, tales como Maackia amurensis (MMA), y Sambucus nigra (SNA), que reconocen ácido siálico, han sido usadas para determinar el nivel de ácido siálico que expresan los tejidos gastrointestinales transformados. Con base en lo anterior, en este trabajo se presenta una revisión bibliográfica acerca de la utilización de diversas lectinas, para la identificación de los cambios en la expresión de carbohidratos relacionados con el proceso de transformación tumoral. Al mismo tiempo, se discute la potencial utilidad de estas y otras lectinas tales como, Artrocarpus integrifolia (Jacalina), Triticum vulgaris (WGA), como marcadores para el diagnóstico temprano de los cambios celulares y para determinar la evolución de los tumores. Durante la transformación de las células normales a células tumorales, se presentan diversos cambios bioquímicos que afectan a las membranas celulares. Cuando estos cambios afectan los niveles de ácido siálico o de otros carbohidratos tales como N-acetil-D-galactosamina y N-acetilD-glucosamina (16), las células transformadas pueden adquirir la habilidad de separarse de las células normales e invadir otros tejidos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Las lectinas son un grupo de proteínas vegetales, animales o microbianas, que tienen en común su habilidad para enlazarse a carbohidratos (9). Por esta razón, pueden ser usadas para investigar los cambios en la expresión de los carbohidratos en tejidos malignos. Un ejemplo es la lectina Helix pomatia (HPA), la cual reconoce a los carbohidratos N-acetil-Dgalactosamina y N-acetil-D-glucosamina y tiene afinidad por el melanoma y el cáncer mamario. En este último caso, la unión de la lectina HPA a las células mamarias transformadas indica un comportamiento agresivo del tumor y, por lo tanto, un mal pronóstico para el paciente. Por otro lado, hay evidencias que señalan que durante el proceso en el que las células normales se transforman a células malignas, aumenta la cantidad de ácido siálico. En consecuencia, 171 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS lectinas como Maackia amurensis (MMA), Artrocarpus integrifolia (Jacalina), Triticum vulgaris (WGA) y Sambucus nigra (SNA), que reconocen ácido siálico, podrían servir para determinar el nivel de sialilación de tejidos transformados. Con base en lo anterior, en este trabajo se presenta una revisión bibliográfica acerca de la utilización de diversas lectinas, para la identificación de los cambios en la expresión de carbohidratos relacionados con el proceso de transformación tumoral. Al mismo tiempo, se discute la potencial utilidad de estas lectinas como marcadores para el diagnóstico temprano de los cambios celulares y para determinar la evolución de los tumores. MATERIALES Y MÉTODOS Se realizó una revisión bibliográfica de la información publicada en los últimos 20 años acerca de los cambios en los carbohidratos de las membranas celulares relacionados con el proceso tumoral. La información sirvió para identificar las lectinas que actualmente son útiles como marcadores del pronóstico de ciertos tumores y para discutir la potencial utilidad de otras lectinas como marcadores para el diagnóstico temprano de los cambios celulares y para determinar la evolución de los carcinomas de piel, mama, endometrio, cérvix y colon. contenido de N-acetilgalactosamina y Nacetilglucosamina en el melanoma maligno (cáncer de piel) y el carcinoma mamario. Los tejidos mamarios y epiteliales que se tiñen intensamente con HPA y y DBA, suelen producir metástasis rápidamente y por ello ambas lectinas se han identificado como marcadores de metástasis. Las lectinas TTA (Tachypleus tridentatus) que reconoce N-acetilglucosamina y N-Acetilgalactosamina y, por otro lado, las lectinas Concanavalina A que reconoce manosa y Nacetilglucosamina y Psathyrella velutina así como Phaseolus vulgaris (PHA) con afinidad hacia NAcetilglucosamina (22), han sido muy poco utilizadas a pesar de ser dos de las lectinas que dan reacciones histológicas altamente sensibles (22). Otra lectina, que hasta ahora no ha sido utilizada, pero que podría dar buenos resultados para predecir metástasis en el cáncer mamario y en el melanoma maligno es la lectina del trigo (WGA), debido a que reconoce con gran afinidad a los residuos N-Acetilglucosamina (6-8). Además de la valoración del contenido de Nacetilgalactosamina y N-acetilglucosamina, en algunos tumores (como los de mama y colon) es necesaria la estimación del contenido de ácido siálico. Esto se debe a que los tumores mamarios y del colon altamente invasores expresan mayor cantidad de ácido siálico que los tejidos normales. La valoración del nivel de ácido siálico en las membranas celulares también es importante para monitorear a los pacientes con cáncer durante el RESULTADOS Y DISCUSIÓN tratamiento, por lo que se han utilizado las lectinas La información señala que las lectinas más Limax flavus (LFA) que reconoce ácido siálico en utilizadas actualmente para evaluar los cambios cualquier conformación (11), SNA (Sambucus de los carbohidratos de las membranas de las nigra) que reconoce ácido siálico en enlace a2-6 (6-8, 24) y MMA (Maackia amurensis) que células tumorales, son Helix pomatia (HPA) que reconoce N-acetilgalactosamina y N- reconoce ácido siálico en enlace a2-3. La reacción acetilglucosamina, Dolichus biflorus (DBA) que intensa con SNA con los tumores agresivos de reconoce N-Acetilgalactosamina y Limax flavus mama y colon, indica la elevada expresión de ácido (LFA) que reconoce ácido siálico (2-5; 10-15; 17- siálico con enlaces a2-6 en estos tejidos (10, 17). La intensidad de la tinción con SNA se ha 21; 23-24). Las dos primeras lectinas (HPA y DBA), han servido para identificar cambios en el propuesto como un parámetro válido para predecir la recurrencia del cáncer colorectal (10). Además, MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 172 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS se ha demostrado que la progresión de los carcinomas de colon correlaciona con el aumento de ácido siálico (17). Sin embargo, una mejor valoración del nivel de sialilación de los tejidos malignos podrían ser obtenidas con las lectinas Artrocarpus integrifolia (Jacalina) y la lectina del cacahuate (PNA), debido a que reconocen residuos de galactosa con y sin ácido siálico, respectivamente. Desfortunadamente, hasta ahora no se ha explorado el valor de estas dos últimas lectinas. aurantia y Lotus tetragonolobus (LTA), que no han sido usadas hasta ahora, además de lectinas como RCA (Ricinus communis) por su afinidad hacia galactosa y SBA (lectina de soya) porque reconoce N-Acetilgalactosamina. CONCLUSIONES En esta revisión, se demuestra que las lectinas son de gran utilidad para identificar a los carbohidratos de membrana que expresan los tejidos malignos y con ello ayudan a identificar las metástasis y Otras modificaciones de los carbohidratos pronosticar la evolución de diversos tumores. Las membranales han sido descubiertas en los tumores lectinas más utilizadas con estos fines son: Helix del cérvix y endometrio, mediante las lectinas Ulex pomatia (HPA), Dolichus biflorus (DBA), Limax europaeus (UEA; 1) que reconoce fucosa y flavus (LFA), TTA (Tachypleus tridentatus), Eritrina cristagalli (ECA) que reconoce Concanavalina A, Psathyrella velutina, Phaseolus estructuras Galactosa â1-4 N-Acetilglucosamina. vulgaris (PHA), Ulex europaeus (UEA), Eritrina La lectina UEA, tiñe intensamente a la hiperplasia cristagalli (ECA), SNA (Sambucus nigra) y MMA endometrial y al adenocarcinoma endometrial, por (Maackia amurensis). Sin embargo, otras lectinas lo que se ha sugerido que en el carcinoma (que están muy bien caracterizadas desde el punto endometrial la fucosilación de las proteínas juega de vista bioquímico y que no han sido empleadas un papel central en la invasión vascular y hasta ahora en inmunohistoquímica) que podrían miometral (1), en tanto que ECA tiñe al 50% de brindar excelentes resultados son la lectina del los carcinomas escamosos del cérvix. Estos trigo (WGA), Artrocarpus integrifolia (Jacalina) hallazgos, podrían ser corroborados con otras y la lectina del cacahuate (PNA). Su utilización, lectinas afines a fucosa, tales como Aleuria podría servir para corroborar los datos obtenidos con otras lectinas o para hacerlos más precisos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 173 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFÍA 1. Ambros, R.A., Kurman, R.J. 1993. Association of Ulex europaeus agglutinin I binding with invasion in endometrial carcinoma. Int J. Gynecol Pathol. 12(4): 301-306. 2. 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Jacalin highaffinity IgA1 from serum of diabetic patients is hypersialylated. 14th International Symposium on Affinity Interactions. Int Soc Mol Recog. 21 7. Candia-Plata, M.C. and Vázquez-Moreno, L. 2000. Aggregated IgA1 from serum of patientes with type 2 diabetes mellitus is hypersialylated. 5th Annual Conference of the Society for Glycobiology. J Soc for Glycobiol. Glycobiol. 10(10):1136 8. Candia-Plata, M.C. and Vázquez-Moreno, L. 2000. Lectin affinity profile of serum IgA1. 5th Annual Conference of the Society for Glycobiology. J Soc for Glycobiol. Glycobiol 10(10):1094 9. Cummings R. 1994. Use of lectins in analysis of glycoconjugates. In: Lennarz J, Hart G, Ed. Methods in Enzymology Vol. 230. Guide to Techniques in Glycobiology, San Diego CA. Academic Press. 66-85. 10. Fernandez-Rodriguez, J., Feijoo-Carnero, C., Merino-Trigo, A., Paez de la Cadena, M., Rodriguez-Berrocal, F.J., de Carlos, A., Butron, M., Martinez-Zorzano, V.S. 2000. 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Hypersialylated Macromolecular Serum IgA1 in Type 2 Diabetes Mellitus. Clin Biochem 34:35-41. 174 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS PURIFICACIÓN DE LA IGA1 SÉRICA USANDO UN ESQUEMA CROMATOGRÁFICO DE TRES PASOS Romo Escupinichi OA, Candia Plata MC, Mata Pineda AL RESUMEN La Inmunoglobulina A (IgA), es una de las proteínas que constituyen, en el hombre, la base de la defensa inmunológica contra una amplia gama de microorganismos. Es una glicoproteína representada por dos subclases estructural y funcionalmente distintas: IgA1 e IgA2. La IgA1 es la subclase sérica mayoritaria, con una concentración normal en suero de 2.62 ± 1.48 mg/ mL. La IgA1 ha sido motivo de innumerables estudios que tienen el propósito de conocer su estructura, sus funciones, así como el origen de su elevación y su relación patogénica con diversas enfermedades. Un primer paso, indispensable para los estudios de la IgA1, es su purificación. Esto se debe a que solamente teniendo una pureza del 100% es posible realizar los ensayos necesarios para su caracterización bioquímica global y para analizar sus implicaciones patogénicas. Para lograr este objetivo, se han desarrollado una diversidad de esquemas de purificación, la mayoría incluyen métodos que no mantienen la integridad estructural de la IgA1 o que no producen preparaciones de IgA1 con el 100% de pureza. En este trabajo, se presenta un esquema de purificación de la IgA1 sérica basado en tres métodos cromatográficos en secuencia. Primero, se aisló la fracción de inmunoglobulinas totales con Sefarosa-6B altamente acetilada. Luego, la IgA fue aislada, a partir de las inmunoglobulinas totales MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL con Agarosa-anti-IgA y, finalmente, la IgA1 fue purificada, a partir de la IgA, usando una columna con Agarosa-jacalina. La combinación de estos métodos, permitió obtener una IgA1 con el 100% de pureza, sin exponerla a procesos desnaturalizantes. INTRODUCCION La Inmunoglobulina A (IgA), es una de las cinco clases de proteínas que constituyen, en el hombre, la base de la defensa inmunológica contra una amplia gama de microorganismos partículas inhaladas, antígenos alimentarios, etc. Esta glicoproteína , es el principal anticuerpo de las secreciones mucosas y su tasa de biosíntesis diaria supera a la del resto de las inmunoglobulinas. Está representada por dos subclases estructural y funcionalmente distintas: IgA1 e IgA2 (1, 5, 6, 9, 11). La IgA1 es la subclase sérica mayoritaria y tiene una concentración normal en suero de 2.62 ± 1.48 mg/mL. En condiciones patológicas, los niveles de IgA1 sérica, pueden incrementarse. Su elevación es común en las parasitosis, sin embargo, también puede elevarse en diversas enfermedades de origen no infeccioso, tales como la nefropatia por IgA (12), la cirrosis hepática, la artritis reumatoide (8), el mieloma múltiple y la diabetes mellitus tipo 2 (10, 13). En esta última, el aumento en la concentración de la IgA1 sérica es un fenómeno común. Sin embargo, hasta ahora se desconoce el origen y el significado patogénico de esta elevación 175 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS y no se sabe si el cambio de concentración de IgA1 es concomitante a cambios en su estructura (3). Únicamente se tiene información relacionada con el aumento en el contenido de ácido siálico de la IgA1 polimérica, que explicaría parcialmente el aumento de esta fracción proteica por su pérdida de afinidad hacia los asialorreceptores hepáticos. Un primer paso, indispensable para los estudios de la IgA1 es su purificación, debido a que solamente teniendo una pureza del 100% es posible realizar los ensayos necesarios para su caracterización bioquímica global y para analizar sus implicaciones patogénicas. Se han desarrollado una diversidad de esquemas de purificación, la mayoría incluyen métodos que no mantienen la integridad estructural de la IgA1. Otros esquemas, no producen preparaciones de IgA1 puras (3). Por ello, en este proyecto se presenta un esquema de purificación de la IgA1 sérica, utilizando tres métodos cromatográficos en secuencia, mediante el cual se preserva la estructura nativa de la IgA1 y se obtiene a la proteína con un 100% de pureza. MATERIALES Y MÉTODOS La SepharosA 6B activada con CNBr fue comprada en Pharmacia Biotech (Uppsala, Sweden). La Agarosa activada con Divinilsulfona (Mini-Leak) fue adquirirda en Kem-En-Tek (Copenhagen, Denmark). La lectina jacalina y el resto de los reactivos grado analítico fueron comprados en Sigma Chem. Co. (St. Louis MO, USA). La AntiIgA1 humana, y la Anti-IgG de oveja desarrollada en carnero, marcada con biotina se compró en The Binding Site, Inc (CA, USA). Síntesis del Adsorbente Hidrofóbico Se sintetizó una matriz hidrofóbica Sepharosa-6B altamente acetilada (13) con un volumen de cama de 20 mL, misma que fue empacada en una columna de 13 x 2.5 cm, utilizando un sistema para cromatografía de baja presión. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Síntesis de Adsorbentes de Afinidad Las matrices de afinidad Agarosa-anti-IgA y Agarosa-jacalina, fueron sintetizados acoplando 44 mg de anti-IgA humana y 70 mg de jacalina a 9 y 5 g de agarosa activada con Divinilsulfona, respectivamente. Los geles fueron empacados en columnas de 12 x 1.5 cm y 4 x 1 cm (3, 13). Aislamiento de Inmunoglobulinas Totales La matriz hidrofóbica fue equilibrada con una solución de Na2 SO 4 0.5 M en una solución reguladora de fosfatos salina (PBS), pH 7.6. Se aplicaron a la fase estacionaria 1.5 mL de suero, diluidos 1:1 con Na 2 SO 4 1 M, pH 7.6, a una velocidad de flujo de 1 mL/min. Las proteínas no adsorbidas a la matriz fueron removidas con Na 2 SO 4 0.5 M, pH 7.6 y las inmunoglobulinas adsorbidas fueron eluidas en un solo paso con una solución de PBS, pH 7.2 (3; Figura 1). Aislamiento de IgA Total Las inmunoglobulinas totales aisladas fueron dializadas contra PBS, pH 7.2 y se aplicaron a una columna de Agarosa-Anti-IgA, previamente equilibrada con PBS, pH 7.2. Las Inmunoglobulinas M y G fueron lavadas con la solución de equilibrio, y la IgA unida fue eluida con glicina/HCl 0.05 M, pH 2.6. La fracción de elución fue inmediatamente neutralizada con buffer Tris 0.1 M, pH 8.0 (Figura 2). Purificación de IgA1 La fracción de IgA se dializó contra PBS, pH 7.2 y fue aplicada a una columna de Agarosa-Jacalina (4). La IgA2 fue removida con PBS, pH 7.2, y la IgA1 eluida con galactosa 0.8 M disuelta en PBS, pH 7.2 (Figura 3). La concentración de proteína durante las etapas cromatográficas fue monitoreada espectrofotométricamente a 280 nm y la pureza de las fracciones fue evaluada con 176 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS electroforesis en condiciones desnaturalizantes y de Agarosa-Jacalina, con un volumen de cama de reductoras (SDS-PAGE) al 10% (3, 13; Figura 4). 5 ml. Se aplicaron en promedio 0.7 mg de IgA total por corrida cromatográfica y se recuperaron 0.4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN mg de IgA1. El aislamiento de las inmunoglobulinas totales se realizó utilizando un gel de Sefarosa 6B Altamente acetilada, aplicándose en promedio 105 mg de proteína total por corrida cromatográfica. En el cromatograma típico (Figura 1), se pueden observar dos picos, el primero que corresponde a la fracción de lavado (proteínas no adsorbidas) y el segundo que corresponde a la fracción de elución (inmunoglobulinas séricas totales). Se obtuvieron en promedio 15 mg de inmunoglobulinas totales por corrida cromatográfica. El aislamiento de IgA total fue realizado utilizando una columna de Agarosa-anti-IgA, con un volumen de cama de 9 ml, aplicándose en promedio 15 mg de inmunoglobulinas totales y recuperando en promedio 0.7 mg de IgA total. En el cromatograma característico (Figura 2) pueden observarse dos picos que corresponden a la fracción de lavado (pico 1) y a la fracción de elución a pH 2.6 (Pico 2), que corresponde a la proteína de interés. Finalmente, la purificación de IgA1, a partir de IgA total, se llevó a cabo utilizando una columna La pureza de la IgA1 obtenida con este esquema de tres pasos, a diferencia de otros esquemas (2) permitió obtener una fracción de IgA1 al 100% pura, sin exponer a riesgos innecesarios la estructura nativa de la proteína. A diferencia de otros esquemas de purificación en los que se alcanza un grado de pureza no mayor al 95% (2, 3), con este esquema se garantiza la obtención de una inmunoglobulina libre de contaminantes lo que nos ofrece confiabilidad para obtener resultados válidos en ensayos para la caracterización integral de la IgA1. CONCLUSIONES La combinación de cromatografía de interacciones hidrofóbicas y cromatografía de afinidad demostró ser una estrategia que garantiza la obtención de IgA1 con el 100% de pureza, sin exponerla a procesos desnaturalizantes, ideal para realizar no solo estudios básicos sino también estudios aplicados al análisis de la participación de la IgA1 en enfermedades de diversos orígenes. 1.8 1.6 1.4 OD280 1.2 1 Figura 1. Aislamientode inmunoglobulinas en Sefarosa altamente acetilada. El suero fue cargado (a) y las proteínas no adsorbidas fueron lavadas con la solución de equilibrio (Na2SO4 0.5 M). Las inmunoglobulinas fueron eludías con PBS 20 mM (b). 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Fracciones 1 5 9 1 3 1 7 2 1 2 5 2 9 3 3 3 7 4 1 45 4 9 53 a MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL b 177 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS 0.18 0.16 0.14 OD280 0.12 0.1 0.08 Figura 2. La solución de inmunoglobulinas fue cargada en PBS 20 mM a Agarosa-antiIgA (a). La IgG e IgM, fueron lavadas con la misma solución de carga y la IgA fue eluída con glicina ácida (b, c y d). 0.06 0.04 0.02 b a c 55 49 43 37 31 25 19 13 7 1 0 Fracción d 0.12 0.1 OD 280 0.08 Figura 3. La IgA fue aplicada en PBS 20 mM a una columna de Agarosa-jacalina (a). La IgA2 fue lavada con PBS y la IgA1 eluida con galactosa 0.8 M. La columna fue regenerada con glicina ácida (c) y PBS (d). 0.06 0.04 0.02 a MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL b c 41 37 33 29 25 21 17 13 9 5 Fracción 1 0 d 178 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS α1 Figura 4. Electroforesis en gel de poliacrilamida al 10%, en condiciones desnaturalizantes y reductoras. El primer carril corresponde a suero humano (a) a partir del cual se aislaron las inmunoglobulinas totales (b), utilizando Sefarosa 6B Altamente Acetilada, posteriormente la IgA (c) fue aislada de las inmunoglobulinas totales usando Agarosa-anti-IgA y la IgA1 (d) fue obtenida con Agarosa-jacalina. BIBLIOGRAFÍA Baenziger, J. and Kornfeld, S .1974. Structure of the carbohydrate units of IgA1 immmunoglobulin. J Biol Chem. 219:7260-7269. in IgA nephropathy and cirrhosis patients. J Biol Chem. 69:714722. Burnouf, T. 1995. Chromatography in plasma fractionation: benefits and future trends. J Chromatogr B. 664: 3-15. Schena, P.F., Pastore, A., Sinico, R.A., Montinaro, V., Fornasieri, A. 1988. Polimeric IgA and IgA rheumatoid factor decrease the capacity of serum to solubilize circulating immune complexes in patients with primary IgA nephropathy. J Biol Chem.141:125-130. Candia-Plata, M.C. 2000. 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Vázquez-Moreno, L., Candia Plata, M.C., Robles-Burgueño, M.R. 2001. 179 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA PATOGÉNESIS DE LAS COMPLICACIONES VASCULARES DE LA DIABETES MELLITUS TIPO 2 Galván Moroyoqui J.M., Murrieta León M.I., Fierros de la Ree C.N., Romo Escupinichi O.A., López Soto LF, Candia Plata M.C., Navarro Navarro M., Moreno Ibarra G.M. RESUMEN La diabetes mellitus tipo 2, afecta a más de 142 millones de los adultos de todo el mundo. México, ocupa el noveno lugar de prevalencia mundial y tiene una de las mayores tasas de mortalidad por las complicaciones vasculares que produce esta enfermedad. Más de la mitad de los infartos cardíacos que se presentan en los pacientes con diabetes mellitus tipo 2, son causados por aterosclerosis. Esto es debido a que la aterosclerosis se desarrolla más rápidamente en los pacientes diabéticos que en la población general. La hiperglicemia y el estrés oxidativo, son los factores causales claves para el inicio y la progresión de la aterosclerosis, debido a que modifican, por glicación y oxidación, proteínas sanguíneas como la LDL que se acumula en la íntima de las arterias y puede estimular intensas respuestas humorales, que se traducen en la producción de complejos inmunes con potencial aterogénico. Otros factores relacionados con las complicaciones son las modificaciones de los oligosacáridos de la inmunoglobulina A1 y el estrés por carbonilos que se han relacionado con las alteraciones renales, oculares, y cardiovasculares. En esta revisión se describen los mecanismos moleculares involucrados con el inicio y desarrollo de las complicaciones vasculares en la diabetes MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL mellitus tipo 2, incluyendo la glicación, la glicoxidación de proteínas y lípidos, los cambios de glicosilación de proteínas séricas y la producción de complejos inmunes. INTRODUCCIÓN La diabetes mellitus es una enfermedad que se caracteriza por el aumento en la concentración de glucosa sanguínea originado por la deficiencia en la utilización de este nutrimento a nivel tisular. Es un síndrome plurimetabólico crónico que se caracteriza y diagnóstica por un estado de hiperglicemia persistente, originado por factores genéticos y desencadenado por factores ambientales, tales como la obesidad central, tabaquismo, sedentarismo y mal nutrición. La prevalencia de esta enfermedad representa un problema de salud a nivel mundial debido a que afecta a más de 142 millones de personas; México ocupa el noveno lugar con cinco millones de diabéticos y su tasa de mortalidad (37/100 000 habitantes) en la más alta de Latinoamérica después de la de Trinidad y Tobago. Las principales complicaciones de la diabetes son producidas por alteraciones en los vasos sanguíneos (vasculopatía). La alteración en arterias de mediano y gran calibre (macroangiopatía) o en 180 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS las de pequeño calibre (microangiopatía), es la causa de los infartos del miocardio, los accidentes cerebrovaculares, los accidentes vasculares periféricos, las alteraciones renales y los daños oculares. En esta revisión, se describen los principales mecanismos moleculares relacionados con la vasculopatía diabética, entre los cuales destacan el estrés oxidativo, el estrés por carbonilos, los productos de glicación avanzada (AGE’s), la formación de complejos inmunes, las alteraciones en el metabolismo de lipoproteínas, las modificaciones en la actividad de factores de crecimiento o citoquinas y las alteraciones en los procesos de glicosilación. MATERIALES Y MÉTODOS Se realizó una revisión bibliográfica de la información generada en los últimos años respecto al estrés oxidativo, estrés por carbonilos, productos finales de glicación avanzada, alteraciones en la glicosilación y formación de complejos inmunes. La información se utilizó para documentar su relación en los mecanismos moleculares involucrados en la patogénesis de las complicaciones vasculares de la diabetes mellitus tipo 2. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Hiperglicemia y Glicación El principal origen de las complicaciones vasculares en los pacientes diabéticos (5) es la hiperglicemia, debido a que acelera los procesos de glicación. Esto es debido a que la glucosa, al ser un azúcar reductor, se enlaza espontáneamente con las proteínas y lípidos endógenos. Este fenómeno recibe el nombre de glicación y consiste en una reacción no enzimática del grupo carbonilo del azúcar con grupos aminos libres de las proteínas o lípidos (1). Esta reacción inicialmente lleva a la formación de la base de Shiff inestable MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL la cual puede sufrir un reordenamiento intramolecular para dar el producto de Amadori, una vez formado éste sufre una serie de modificaciones oxidativas y no oxidativas por medio de reacciones irreversibles lentas que normalmente demoran semanas o años para dar origen los productos de glicación avanzada (AGE’s, por sus siglas en inglés). Este proceso produce la acumulación de AGE´s en diferentes proteínas estructurales y circulantes del organismo y simultáneamente genera un estrés oxidativo y carbonílico altamente agresivo (9). Este estado produce alteraciones disfuncionales en la matriz extracelular, cambios en la producción tisular de citoquinas y factores de crecimiento, mediados por la interacción específica de AGE’s y una familia de receptores en la membrana, y modificaciones en la función de proteínas intracelulares. Dichas alteraciones podrían constituir eventos críticos en el desarrollo y progresión de la micro y macroangiopatía asociadas con la diabetes mellitus. Estrés oxidativo La diabetes mellitus tipo 2 se acompaña de la acumulación de moléculas y radicales libres altamente oxidantes, tales como el hidroxilo, el superóxido y el peróxido de hidrógeno, que se generan durante la reducción biológica normal del oxígeno, y que al ser muy reactivas son capaces de provocar alteraciones estructurales y funcionales de las membranas celulares por peroxidación de sus ácidos grasos (4, 6). La peroxidación lipídica es también un factor etiológico de la aterosclerosis (11), debido a que la peroxidación de las LDL produce LDL oxidadas (LDL-ox) que al ser fagocitadas por los macrófagos conducen a la formación de células espumosas. Al mismo tiempo, las LDL-ox son capaces de adherirse a las células endoteliales y a las células musculares lisas, inhibiendo la movilidad de los macrófagos y estimulando la adherencia de monocitos y linfocitos T en el espacio subendotelial a través de factores quimiotácticos, 181 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS citocinas y proteínas de adhesión celular y vascular como la VCAM-1 (1, 5, 7, 8, 10). Formación de Complejos Inmunes Alteraciones de la Glicosilación Las modificaciones por oxidación directa también se dan en los grupos ceto de los compuestos de Amadori y son catalizadas por metales. Estos compuestos, también pueden sufrir una deshidratación no oxidativa espontánea en la que la proteína recupera su estructura original y da origen a compuestos dicarbonílicos más reactivos, que difunden y reaccionan con otras proteínas. Hasta hace poco se consideraba a los compuestos de Amadori como intermediarios esenciales en la formación de los AGE´s, pero se han hecho estudios que indican que la glucosa puede sufrir auto-oxidaciones y originar compuestos dicarbonílicos que son intermediarios de la formación de los AGE’s que provocan cambios permanentes en la estructura y bioctividad de proteínas vasculares de recambio lento como la colágena. También se ha demostrado que diversas proteínas intracelulares son alteradas por diversos intermediarios de la glucólisis que son más reactivos que la misma glucosa. La nefropatía diabética, caracterizada histopatológicamente por incremento del mesangio, engrosamiento de la membrana basal glomerular, arteriolosclerosis y glomerulosclerosis, parece tener un origen múltiple. Sin embargo, cada vez hay mayor evidencia de la asociación entre complejos inmunes, conteniendo IgA, IgM e IgG, y las complicaciones renales de los pacientes diabéticos. Parte de esta respuesta humoral, podrían depender de los linfocitos B que sintetizan IgM natural, en forma análoga al sistema inmune natural observado en ratones ApoE -/- que producen autoanticuerpos contra LDL oxidada. Estos linfocitos, pertenecen a una clase altamente conservada llamada idiotipo T15, muy relacionada con los anticuerpos anti-fosforilcolina. Es probable que las clonas de linfocitos BT15+ se seleccionen en la etapa fetal con fragmentos de células apoptóticas y que los anticuerpos de clonas de linfocitos B T15+ en ratones ApoE -/-, sean dirigidos por antígenos derivados de LDL-ox. La producción excesiva de estos anticuerpos (3, 12) y su asociación con aterosclerosis podría ser explicada por las infecciones recurrentes que padecen los pacientes diabéticos y que son producidas por microorganismos que expresan fosforilcolina. La hipótesis más aceptada hasta ahora, es que la fosforilcolina microbiana, puede inducir anticuerpos del tipo T15, que a su vez pueden acelerar el proceso de aterosclerosis por la deposición de complejos inmunes en los vasos sanguíneos. Estrés Carbonílico En 1997, Lyons y Jenkins propusieron al estrés carbonílico como una explicación alternativa para el incremento en la modificación química de las proteínas, observada en la Diabetes mellitus y otras patologías. El estrés carbonílico se define como un aumento generalizado en la concentración de compuestos carbonílicos reactivos, precursores de productos de glicoxidación, lipoxidación y de los AGE’s de origen no oxidativo. El aumento en los niveles de carbonilos, puede ser el resultado de un estrés por sustratos provocado por la hiperglucemia y la dislipemia, de la existencia de un entorno oxidativo, y/o de una disminución en la eficiencia de los mecanismos de detoxificación de dichos compuestos carbonílicos (9). Ejemplos de compuestos carbonílicos son: La 3-deoxiglucosona (3DG), metilglioxal (MGO), glioxal, malondialdehido (MGO) y 4-hidroxinenal (HNE). MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL y Finalmente, en los pacientes diabéticos es común observar que el aumento en los niveles séricos de IgA1 está asociado con una alta frecuencia de nefropatía. Una explicación probable del daño renal, está basada en la observación de que la IgA1 de los pacientes con diabetes tiene un aumento significativo en su contenido de ácido siálico (2, 13). Por su carga fuertemente negativa, es posible 182 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS que el exceso de ácido siálico favorezca la deposición mesangial de la IgA1, produciendo con ello daños renales irreversibles. CONCLUSIONES Las evidencias actuales, apoyan el papel preponderante de la hiperglicemia y el estrés oxidativo como factores causales claves para el inicio y la progresión de las complicaciones vasculares de la diabetes mellitus tipo 2. La hiperglicemia crónica es capaz de modificar a las proteínas y los lípidos endógenos, alterando con ello sus funciones; al mismo tiempo, es capaz de generar alteraciones metabólicas que se traducen en la producción permanentemente alta de compuestos con alto poder oxidativo. A su vez, los compuestos oxidantes modifican aún más a las moléculas glicadas proporcionándoles mayor poder patogénico y la capacidad de estimular respuestas humorales que propician la producción de complejos inmunes. En conjunto, estos factores modifican la estructura y la función de moléculas plasmáticas como la LDL, que al ser parte central del transporte y metabolismo de los lípidos tienen una participación directa en la formación y evolución de las complicaciones vasculares de los pacientes con diabetes mellitus tipo 2. BIBLIOGRAFÍA Actis Dato, S. M., Rebolledo, O. R. 2000. Glicoxidación de lipoproteínas y diabetes. 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Los extractos etanólicos de tallo y hoja, inhiben el crecimiento de Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Candida albicans y Escherichia coli, sin embargo no se sabe cuáles son los compuestos responsables de esta acción. En otras plantas silvestres, la actividad insecticida se relaciona con la presencia de lectinas y, por ello, el objetivo de este trabajo fue buscar lectinas en un extracto proteico salino de Hymenoclea monogyra. El extracto fue obtenido con 1 g de harina de hojas de Hymenoclea monogyra y su actividad hemaglutinante fue ensayada por el método de doble dilución seriada utilizando eritrocitos O Rh+ no tripsinizados. El título de hemaglutinación fue definido como el inverso de la dilución máxima a la cual se produjo la aglutinación y la actividad específica se definió como el título de hemaglutinación por mg de proteína Los resultados de hemaglutinación y electroforesis SDS-PAGE indicaron que la planta posee al menos, una lectina de 31 kDa. El título de hemaglutinación máximo, obtenido utilizando un extracto salino de Hymenoclea monogyra con 4.56 mg/mL de proteína, fue de 1:16 y la actividad específica fue de 16. Estos resultados concuerdan con los reportados en el caso de las lectinas de otras plantas silvestres. Hymenoclea monogyra comúnmente conocida con los nombres de Jécota, técota (español), casol coozlil, casol itac coosotoj (Seri), burrobrush (USA). Es un arbusto nativo de la familia del Girasol que se localiza en suelos arenosos, arroyos o llanuras de Sonora, Baja California Norte y Chihuahua (4, 7) y la región suroeste de Estados Unidos (6, 9). Es considerado un arbusto endémico y perenne (2) y por su forma de crecimiento y sus estructuras vegetativas, es frecuentemente confundida con las especies Baccharis. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Esta planta ha sido utilizada en la medicina tradicional Sonorense con el fin de aliviar infecciones gastrointestinales, erupciones cutáneas, reumatismo, e infecciones de las vías respiratorias. Las ramas tiernas y las hojas, son los tejidos generalmente utilizados para preparar las infusiones acuosas usadas para contrarrestar erupciones de la piel, infecciones de vías respiratorias y procesos inflamatorios. Para controlar el reumatismo, se prepara un té de ramas jóvenes mezclada con la planta entera de Cañagria (Rumex violascens) que se aplica sobre las piernas del paciente reumático. Algunas familias sonorenses, la han utilizado para el control de ectoparasitosis (piojos, pulgas y garrapatas) en animales domésticos. Para ello, cubren la zona de descanso del animal (perro, vaca) con las ramas enteras de Hymenoclea monogyra. 184 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Hasta ahora, no se conoce la base molecular de la acción ectoparasitida de Hymenoclea monogyra. Existen muy pocos estudios acerca de su actividad microbicida y citotóxica, pero se ha demostrado que los extractos etanólicos de la planta, en concentración de 100 µg/mL, inhiben el crecimiento de Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Candida albicans y Escherichia coli. No se sabe cuales son los compuestos responsables de la acción inhibitoria del crecimiento microbiano. Tampoco se conoce el origen de la actividad insecticida de Hymenoclea monogyra, aunque en otras plantas silvestres estas actividades se deben a la presencia y acción de lectinas. Las lectinas, son moléculas proteicas que interaccionan específicamente con carbohidratos, no son de origen inmunológico y no presentan actividad enzimática demostrable, poseen una marcada habilidad para aglutinar células, en especial eritrocitos, y por esto son conocidas también como aglutininas. Debido a su propiedad de distinguir entre diferentes carbohidratos, se han convertido en instrumentos valiosos para la investigación en Oncología, Bioquímica, y otras disciplinas biomédicas (1, 3, 5, 8, 10) y, por esta misma razón es de gran importancia identificar nuevas lectinas. Hasta ahora no hay reportes que demuestren la presencia de lectinas en Hymenoclea monogyra, y por ello, en este trabajo se analizó el extracto proteico salino de esta planta, a fin de identificar proteínas con actividad hemaglutinante y con una masa similar a la de las lectinas contenidas en otras plantas nativas de la región. obtuvieron de las plantas más expuestas a la superficie del suelo. Se seleccionaron, de manera aleatoria plantas jóvenes y adultas y sus ramas fueron secadas a temperatura ambiente durante 37 días. Las hojas se separaron de las ramas por frotación y se limpiaron y seleccionaron minuciosamente. Las raíces fueron cortadas en segmentos de aproximadamente 1 cm de longitud. Preparación de las Harinas Las hojas se molieron directamente en molino para harinas con malla de 100 mm. Las ramas y raíces fueron trituradas en molino de rodillo una sola vez, por separado, y luego se molieron en molino de harinas con el mismo tamaño de malla. Las harinas se recogieron en bolsas de polietileno y fueron etiquetadas. Preparación del extracto salino El extracto proteico salino de Hymenoclea monogyra, fue obtenido a partir de una suspensión hecha con 1 g de la harina en 10 mL de solución de NaCl 0.9%, con NaN 3 al 0.02%, pH 7.2, agitada a velocidad moderada y temperatura ambiente durante 2 h. y centrifugada a 15,000 rpm y 4°C durante 15 minutos. El extracto salino, fue posteriormente filtrado con filtro de fibra de vidrio y separado en alícuotas de 500 µL para los análisis posteriores. Cuantificación de Proteína La concentración de proteína del extracto proteico salino, fue determinada por el método de Bradford, usando albúmina de suero bovino como proteína estándar, a 595 nm. MATERIALES Y MÉTODOS Título de Hemaglutinación Muestreo Los especímenes de la planta, ramas y hojas, se obtuvieron en un arroyo de las afueras de la Cd. de Hermosillo, Son., México y las raíces se MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL La actividad hemaglutinante del extracto proteico fue ensayada por el método de doble dilución seriada a temperatura ambiente utilizando eritrocitos O Rh+ no tripsinizados, colocando en 185 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS placas de microtitulación 25 µL por pozo de solución de fosfatos salina (PBS) 20 mM, pH 7.2. En el primer pozo de cada columna, se colocaron 25 µL del extracto y se llevaron a cabo diluciones dobles seriadas hasta el último pozo. Finalmente, se añadieron 25 µL de una suspención de eritrocitos O Rh+ al 2%, no tripsinizados, dejando reposar la placa de reacción durante 15 minutos. El título de hemaglutinación fue definido como el inverso de la dilución máxima a la cual se produjo la aglutinación. La actividad específica se definió como el título de hemaglutinación por mg de proteína. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El título de hemaglutinación máximo, obtenido utilizando un extracto salino de la hoja de Hymenoclea monogyra con 4.56 mg/mL de proteína, fue de 1:16. La actividad específica fue de 16. La electroforesis en condiciones desnaturalizantes y reductoras mostró la presencia de una banda de 31 kDa (Figura), compatible con la masa de las lectinas de otras plantas silvestres. El patrón electroforético en gel de poliacrilamida en condiciones nativas muestra también una banda de 31 kDa, lo que sugiere que la lectina tiene una sola cadena polipeptídica. Electroforesis CONCLUSIONES El análisis electroforético del extracto fue llevado a cabo por electroforesis en condiciones nativas y en condiciones desnaturalizantes y reductoras. Para realizar estos ensayos, el extracto salino proteico fue ultraconcentrado en un factor de 20, utilizando una membrana de 3,000 Da y aplicado a geles de poliacrilamida al 12% en una minicámara para electroforesis vertical (Bio-Rad, USA). El gel nativo, se corrió a voltaje constante de 80 V a 4°C, durante 3 h y el gel desnaturalizante y reductor, se corrió a 80 V, a temperatura ambiente, durante 2 horas. Se utilizaron proteínas estándares de rango amplio para estimar la masa molecular de las proteínas del extracto. Los geles fueron teñidos con colorante azul de Coomasie durante 4 horas, decolorados con metanol:ácido acético. a b c 66 31 MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL d Los resultados de hemaglutinación y electroforesis, indicaron que la planta posee al menos, una lectina que conserva su actividad hemaglutinante bajo las condiciones de extracción utilizadas. Esta lectina, será posteriormente purificada por cromatografía de afinidad y se realizará el análisis de su secuencia amino terminal con el fin de compararla con lectinas de otras plantas silvestres de la región. Se determinará su afinidad por carbohidratos y se ensayará su utilidad como marcador histoquímico. La lectina será purificada por cromatografía de afinidad y se realizará el análisis de su secuencia amino terminal con el fin de compararla con lectinas de otras plantas silvestres de la región. Se determinará su afinidad por carbohidratos y se ensayará su utilidad como marcador histoquímico. e Electroforesis en geles de poliacrilamida. El extracto fue cargado en SDS-PAGE al 10% (b y c) y mostró una banda de 31 kDa, comparable a la masa de otras lectinas vegetales. En electroforesis nativa (d y e), se evidenció el mismo patrón electroforético. 186 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFÍA Cummings, R. 1994. Use of lectins in analysis of glycoconjugates. In: Lennarz J, Hart G, Ed. Methods in Enzymology Vol. 230. Guide to Techniques in Glycobiology, San Diego CA. Academic Press. Pg. 66-85. Hart, ChR., Gates, R., Davis, D., Allen, J. 2000. Chemical Brush Control Research. TAEX. Hernández Díaz, P., Martín González, O., Rodríguez de Pablos Vélez, O.Y., Ganem Báez, F.A. 1999. Aplicaciones de las lectinas. Rev Cubana Hematol Inmunol Hemoter 15(2):91-5. Jonhson, G.J., Moreno-Salazar, S.F., López- Estudillo, R. 1996. 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Su ciclo de vida consiste de dos etapas: la fase de quiste (etapa infectiva), y la fase vegetativa en la que los trofozoítos se replican en el duodeno causando los síntomas de diarrea y malabsorción; donde por la acción de sales biliares, algunos trofozoítos enquistan en el yeyuno, pasan a heces, para completar el ciclo de transmisión infectando un nuevo huésped. Los antígenos de G.lamblia sufren variación antigénica y son conocidas como proteínas variables de superficie (VSP’s), las cuales son una familia de proteínas relacionadas que cubren la superficie entera del parásito, son ricas en cisteína y contienen dominios CXXC, uno o dos dominios GGCY una cola hidrofóbica conservada y un dominio de dedos de Zinc. Las VSP’s son resistentes a los efectos de las proteasas intestinales y le permiten al microorganismo sobrevivir en el intestino delgado. A pesar de que el escape inmune es comúnmente mencionado como la razón de la variación antigénica, la expresión de VSP’s cambian in vivo incluso en ausencia del sistema inmune adaptativo, sugiriendo que su papel biológico es más complejo. Sus mecanismos moleculares no son conocidos, pero difieren de los que se presentan en otros parásitos. Giardia lamblia es el principal protozoario causante de diarrea durante la niñez (1), aunque afecta principalmente a paises subdesarrollados o en vías de desarrollo, tambien representa un problema de salud en países desarrollados (2). Giardia posee diferentes moleculas con actividad antigénica, dentro de las cuales, las más ampliamente estudiadas corresponden a una familia muy heterogénea de proteínas de superficie conocidas como VSPs (Variant Surface Proteins), con masa molecular que varía entre 30-200 kDa. Para el estudio de las VSPs, se han utilizados diferentes estrategias metodológicas bioquímicas e inmunológicas, entre las que se encuentran: electroforesis, western-blot, secuenciación de aminoácidos y de ácidos nucleícos, ensayos para evaluar la susceptibilidad a proteasas, entre otros. Es de suma imortancia conocer que función biológica desempeñan las VSPs en el parásito , así como su posible papel en la inducción de la respuesta inmune. En este trabajo se discutirán los datos e información mas reciente a cerca de las VSPs y sus caracteristicas bioquímicas e inmunológicas. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL MATERIALES Y MÉTODOS Para la realización del presente trabajo, se efectuó un revisión bibliográfica. 188 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Generalidades de Giardia lamblia El género de Giardia sp. comprende una serie de parásitos protozoarios, Giardia lamblia, causa infección en humanos, G. muris en roedores y aves , G agilis en anfibios. Los cuales presentan dos formas: El trofozoíto es la forma móvil, activa, residente intestinal, mide 15 µm de largo y 8 µm de ancho, aspecto dacrioide (4). Por microscopia óptica se le reconocen dos núcleos en el tercio anterior, los axonemas que pasan longitudinalmente entre los núcleos y cuerpos medianos de ubicación transversal en el tercio posterior y poseen cuatro pares de flagelos. El quiste mide 12 µm de largo y 7 µm de ancho (4). es el estadío inactivo, resistente, responsable de la transmisión. Ciclo de Vida de G. lamblia Su ciclo biológico es directo, ya que el huésped puede infectarse con la ingestión de 10 a 100 quistes, contenidos en agua, alimentos contaminados y por contacto fecal-oral. Cuando los quistes llegan al estomago y luego de la exposición al ácido gástrico y enzimas pancreáticas se realiza el proceso de exquistación, donde por cada quiste emergen dos trofozoítos, los cuales maduran con rapidez y se fijan al epitelio velloso en duodeno. Los trofozoítos se multiplican por fisión binaria en la parte del íleon terminal. Algunos estudios indican que la depleción del colesterol, ocurrida después de la absorción de los lípidos y de sales biliares en el íleon terminal, induce el proceso de reenquistación, los cuales son eliminados a través de las heces, completando así el ciclo de vida(4). Manifestaciones clínicas de la Giardiasis. La mayoría de las infecciones donde se defecan los quistes son asintomáticas. La diarrea es el signo más común, pudiendo ser aguda y de corta duración o crónica e intermitente. Las heces con frecuencia son pálidas, malolientes,esteatorreicas MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL con malabsorción intestinal (5). Los afectados pueden exhibir pérdida de peso secundaria a la diarrea y es inusual la inapetencia. Variación Antígenica en Giardia lamblia Existen diferentes cepas de G. lamblia capaces de infectar humanos, las cuales se han caracterizado bioquímicamente a través de diferentes estrategias metodológicas que incluyen análisis de isoenzimas, presencia o ausencia de ciertos genes con secuencias de ADN, habilidad de expresar ciertas proteínas variables específicas de superficie (VSPs), fenómeno conocido como variación antigénica, el cual fue descrito hacia la década de los 80’s (7). La variación antigénica ocurre en la mayoría, si no es que en todos los aislados de G. lamblia, los cuales presenta variación tanto in vivo como in vitro(3). Proteínas Variables de Superficie (VSP’s) Las proteínas variables de superficie (VSP’s) son consideradas una familia heterogénea de proteínas ricas en cisteína (11-12%), se encuentran cubriendo la superficie entera de los trofozoítos, incluyendo los flagelos y son detectadas mediante anticuerpos monoclonales (MAbs) (3,6) . Su masa molecular relativa varía entre 30-200 kDa y muestran varias características en común como la existencia de un dominio conservado CXXC, presentan una región carboxi-terminal conservada de 33 aminoácidos hidrofóbicos que pueden servir como un dominio transmembrana, excepto los últimos 5 aminoácidos, que son hidrofílicos. La región amino terminal no es conservada en su secuencia de aminoácidos y probablemente sirva como péptido señal. Las VSPs de diferentes aislados presentan la capacidad enlazante de iones metálicos como Zn y Fe, en forma de dedos de Zinc, siendo las únicas proteínas de superficie de cualquier organismo que poseen estos dominios (3). Los estudios bioquímicos indican que las VSP’s 189 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS son susceptibles a las proteasas, se sugiere que estas proteínas no son glicosiladas ya que no se enlazan a lectinas. Después de su síntesis, las VSP’s son transportadas a través del retículo endoplásmico hacia la membrana, proceso que se lleva acabo por medio de su péptido señal de 1417 aminoácidos, donde en forma difusa cubren la membrana del parásito. Pueden ser detectadas pequeñas cantidades de VSP’s en vacuolas periféricas en forma de lisosomas, sugiriendo la posibilidad de que estas vacuolas estén involucradas en el reciclaje de las VSP’s. Cada VSP reportada a la fecha termina en un dominio de aminoácidos de CRGKA en ambos organismos de genotipos de G. lamblia A y B (6). Las VSP’s poseen una conformación que le permiten resistir al tratamiento con proteasas intestinales, lo que les confiere protección a los trofozoítos contra la digestión enzimática, y de éste modo, pueden ser esenciales para el mantenimiento del parásito dentro del ambiente intestinal. La cubierta de los trofozoítos posee una estructura que continuamente libera VSP al ambiente intestinal, proceso que ocurre para el recambio y/o cambio de la superficie antigénica principal. La variación antigénica representa un mecanismo utilizado por virus, bacterias y parásitos para evadir la respuesta inmune del hospedero(6). En el momento en que el huésped ha desarrollado una respuesta inmune en contra de los antígenos originalmente presentes esta respuesta se ve obstaculizada debido a la formación de nuevos antígenos en aquellos organismos sobrevivientes a un primer ataque inmune. La variación antigénica afecta los antígenos de superficie de los agentes infecciosos en los que ocurre. Algunas de las características en este fenómeno en la giardiasis son: 1) ciertos epítopos son reexpresados en ciertas clonas de G. lamblia, sugiriendo la presencia de un grupo favorecido de determinantes antigénicas en el repertorio de epítopos; 2) El repertorio de las VSP’s pueden diferir entre aislados; y 3) el mismo epítopo detectado en aislados independientes, puede presentarse en la superficie de Giardia con diferentes masas moleculares (6). En contraste con MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL otros parásitos, la variación antigénica de Giardia, primero ha sido observada como un fenómeno ocurrido in vitro. Estudios Científicos que evidencían el proceso de Variación Antigénica en Giardia La mayoría de los estudios sobre variación antigénica fueron hechos con la cepa WB, donde sus clonas fueron expuestos in vitro a un anticuerpo monoclonal citotóxico (Mab 6E7) el cual reacciona con un antígeno de superficie de 170 kDa(4). Los análisis de la progenie de sus clonas por diferentes ensayos no detectaron al antígeno rico en cisteína de 170 kDa, en un estudio subsecuente se demostró que la pérdida de éste antígeno fue asociado con la aparición de un nuevo Ag de superficie de 64 kDa (6). Algunas variantes específicas han sido detectadas después de 12 generaciones de crecimiento in vitro en este aislado. La importancia de la variación antigénica como parámetro en la respuesta inmune en Giardia sp. fue reconocida cuando el fenómeno fue documentado in vivo en humanos, ratones y jerbos . Los jerbos inoculados oralmente con trofozoítos WB Cl-6E7, la cual expresa una proteína de superficie membranal de 170 kDa, para el día 7 post infección (p.i), había sido reemplazada por una serie de nuevos antígenos, incluyendo una proteína principal de 92 kDa (6). Al infectar a los ratones BALB/c inmunocompetentes con un clona de G. lamblia obtenida a partir de un aislado humano, los trofozoítos removidos de intestino delgado habían perdido un epítopo principal de superficie para el día 22 p.i. En contraste, los trofozoítos removidos de los intestinos de los ratones con inmunodeficiencia combinada severa , expresaron todavía el epítopo de superficie membranal principal en el día 25 p.i. En base a esto, Gottstein 190 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS y Nash (1991) hipotetizaron que los mecanismos dependientes de las células B parecen ser los responsobles del cambio de antígenos de superficie (6). Una explicación del porque existe la variación antigénica en G. lamblia pudiera ser la adaptación a los diferentes ambientes instestinales, las evidencias de esta posiblilidad están provistas por la diferencia en la suceptibilidad a proteasas por parte de diferentes VSP’s, la tripsina y quimotripsina fueron tóxicas a los trofozoítos WB expresando la VSP A6 (reactiva con MAb E67), algunos organismos sobrevivieron después de la exposición a estas proteasas pero cuando fueron subsecuentemente crecidas en presencia de tripsina y quimotropsina resitieron a los efectos citotóxicos y expresaron VSP’s alternas que no fueron reactivas con el Mabs E67 (4). La variación antigénica ha sido documentada también durante el ciclo de enquistación y exquistación. La enquistación in vitro, seguida de la exquistación de los trofozoítos resultó en la pérdida de la VSP TSA417 de la membrana plasmática, seguida de su aparición en las vacuolas periféricas tipo lisosoma durante la exquistación, el transcripto TSA4417 fue reemplazado por una variedad de otros transcriptos vsps (4). Esto podría promover la sobrevivencia por la evasión de la respuesta inmune intestinal o por la adaptación de otros factores intestinales importantes. De éste modo, las dos hipótesis principales concernientes al propósito de la variación antigénica son: 1) la evasión del sistema inmune del huésped y 2) darle la capacidad a los microorganismos de sobrevivir en diferentes ambientes intestinales (4). Tendría que ser enfatizado que estas hipótesis no son exclusivas MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL debido a que no se conoce el papel biológico de las VSP’s. Una de las VSP’s más caracterizadas a nivel bioquímico, inmunológico y molecular es la VSPH7, su masa molecular es de 56,832 Da, que corresponde a una banda de 72 kDa por SDS-PAGE y es característica de la clona GS-M-83-H7 de G. lamblia. Esta proteína se puede detectar mediante inmunoreactividad con el Mab G10-M-83-H7, mediante estudios de mapeo de epítopos de la proteína VSPH7 han revelado estructuras antigénicas complejas, donde se distinguen dos grupos bioquímica y funcionalmente diferentes: Un epítopo conformacional, localizado en la región N-terminal de 314 aminoácidos y un epítopo no conformacional en la región C-terminal de 171 aminoácidos. El recambio antigénico de la VSPH7 se da en la fase temprana de la infección y posiblemente pueda reaparecer en diferentes momentos de una infección crónica. Por otro lado se ha demostrado que la VSPH7 estimula la respuesta inmune del huésped, mediante la producción de anticuerpos IgA dirigidos principalmente hacia epítopos en la región C-terminal durante la fase media de la infección, en tanto que durante la fase tardía la respuesta es hacia ambos epítopos (5). Las VSPs que cubren a la superficie de los trofozoítos aparentemente tiene un papel biológico en los organismos, el cual aún no es entendido, una vez comprendido este papel, se podrá entender el fenómeno de la variación antigénica(1). A pesar de que aún se desconoce su función biológica en G . lamblia, se sugiere que pueden estar relacionados con la deficiencia nutricional del hospedero, alternativamente el Zn es cofactor de importantes enzimas intestinales como las carboxipeptidasas, lo cual puede contribuir a la patogénesis de la giardiasis(3,5). 191 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFÍA Adam, RD. 1991. The biology of Giardia ssp. Microbiol Rev. 55 (4): 706,732. Müeller, N., B. Gottstein. 1998. Antigenic variation and the murine inmune response to Giardia lamblia. Int. J. Parasitol. 28: 1829-39. Wolfe, M.S. 1992. Giardiasis. Clin. Microbiol. Rev. 5 (1): 93-100. Faurbert, G.M. 2000. Inmune Response to Giardia duodenalis. Clin. Mocrobiol. Rev. 13 (1): 35-54. Nash TE. 2002. Surface antigenic variotion in Giardia lamblia. Mol Microbiol. 45(3):585-90. Adam, RD 2001. Biology of Giardia lamblia. Rev.447-475. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Nash TE. 1994. Inmunology: The Role of the Parasite Ch.4 in Giardiasis: fron Molecules to Disease. P 139-153. Cab International (Ed). University Press, Cambrige, Great Britian. 192 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ANTÍGENOS DE G. LAMBLIA GSH7 QUE ESTIMULAN UNA RESPUESTA DE LINFOCITOS T Y B EN EL RATÓN C3H/HEJ Granados López A.J., Castañeda Patiño M. A., Velázquez Contreras, C.A. RESUMEN G. Lamblia es una causante de enfermedad diarréica crónica o aguda en humanos. En muchas regiones del mundo, la giardiasis es endémica y prácticamente universal en niños de dos años de edad. La infección fecal ocurre, debido a la contaminación de aguas recreacionales, o esparcimiento de persona a persona en guarderías y hogares. El curso de las infecciones es altamente variable entre individuos; algunos casos son de portadores asintomáticos y otros cursan con diarrea leve a severa, en este último caso se puede presentar malabsorción seguido por problemas de desnutrición. No obstante que G. Lamblia es uno de los principales parásitos intestinales mas comúnmente identificados en todo el mundo, nuestro conocimiento acerca de la biología del parásito, así como de los mecanismos de patogénesis involucrados en la giardiasis humana son realmente limitados, por lo tanto es de gran relevancia el desarrollo de estudios encaminados a incrementar nuestro conocimiento a cerca de la respuesta inmune durante la infección intestinal por G. Lamblia, lo cual contribuiría a desarrollar mejores estrategias de control y erradicación de esta infección. El presente trabajo se enfoca en la identificación y caracterización inmunológica y bioquímica de los antígenos inmunodominantes de G. lamblia en el modelo murino. En este trabajo se expondrán todos los resultados de la caracterización bioquímica e inmunológica de los antígenos solubles de g. Lamblia obtenidos hasta MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL el momento y se discutirán el significado inmunológico de los mismos. INTRODUCCIÓN Giardia lamblia (Giardia duodenalis o Giardia intestinalis) es el agente causal de giardiasis en el hombre causadas por la contaminación de depósitos de agua con los quistes de este parásito (Jurank 1979), o por la transmisión de quistes vía oral-fecal, como en guarderías y orfanatos, entre personas que viajan (Brodsky y otros, 1974) y homosexuales (Schemerin y otros, 1978). En muchas regiones en desarrollo donde las condiciones básicas de higiene son deficientes, las infecciones por Giardia lamblia (g.lamblia) son casi universales, principalmente en niños (Mata 1978). La fase de trofozoíto es el estado del parásito responsable de los síntomas asociados con la giardiasis, (comúnmente diarrea, flatulencia, dolor de estómago, nauseas, vómito y eructos malolientes y en algunos casos anorexia). Después de haber sido infectado con los quistes que son liberados por las heces. En los casos más severos ocurre malabsorción. Alrededor de 10 a 100 quistes son suficientes para infectar al 100 % de quienes han sido inoculados experimentalmente (Rendtorff 1954ª,b); y esta extrema infectividad aunado con la excreción aproximada de 107 quistes por gramo de heces son la razón más importante por la cual existe una alta prevalencia de este enfermedad (2), (3), (4). 193 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Aspectos Inmunológicos OBJETIVOS La importancia de la respuesta inmune humoral fue inicialmente sugerida por la ocurrencia de la giardiasis sintomática severa y prolongada en pacientes con hipogammaglobulinemia. la actividad de los anticuerpos IgM, IgG, e IgA de suero y secretoria anti-giardia contra los trofozoítos in vitro ha sido documentada en varios estudios. La proliferación de los linfocitos TCD4 se observan en ratones infectados con Giardia muris y Giardia lamblia y se relaciona con la resolución de la infección. Los ratones atímicos desarrollan giardiasis crónica, sugiriendo que las células T juegan un importante papel en la eliminación de la infección. También existe evidencia de que en pacientes con SIDA hay una disminución de la respuesta por anticuerpos durante la infección por G. lamblia (7). 1.- Establecer un modelo de infección intestinal por G. lamblia en la cepa de ratón C3H/HeJ. 2- Aislar y caracterizar bioquímica e inmunológicamente antígenos solubles de G. lamblia. 3.- Analizar la respuesta proliferativa de células T provenientes de diferentes órganos linfoides (placas de peyer, nódulos linfáticos mesentéricos y bazo) de ratones infectados con G. lamblia. 4.- Evaluar la respuesta inmune humoral sistémica de ratones infectados con G. lamblia. CICLO DE VIDA Morfología Quistes MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Trofozoitos 194 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS MATERIALES YMÉTODOS Obtención de Antígenos Cultivo de G. lamblia GSH7 Infección en ratón C3H/HeJ Fraccionamiento por cromatografía Suero Órganos Evaluación de la respuesta inmune celular Evaluación de la respuesta inmune humoral RESULTADOS Para establecer las condiciones óptimas de infección intestinal por G. lamblia en el murino, se infectaron ratones de la cepa C3H/HeJ con dosis variables de trofozoítos. El grado de infección de los ratones se realizó contabilizando el número de trofozoítos recuperados del duodeno de los ratones inoculados con G. lamblia. Tabla 1. Evaluación del tamaño del inoculo de G. lamblia para la inducción de giardiasis en ratones. Dosis de infección con trofozoítos [ ] / ml 1x106 5x106 10x106 1 1.2 x104 9x105 5.6x106 2 0 3.5x106 9.25x105 3 2.2x106 1.7x106 0 Ratón MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 195 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Se seleccionó la dosis de 5x106 de trofozoítos debido a que con este inoculo se observó una infección evidente y reproducible en los animales utilizados. Evaluación de la respuesta inmune humoral y celular de ratones infectados con 5x106 trofozoítos de G. lamblia a diferentes tiempos post-infección. Tabla 2. Recuperación de trofozoítos a diferentes tiempos post-infección Número de trofozoítos / ml Ratón 1 Días post- infección 8 5 4.37x10 2 3.11x10 3 7.5x10 5 16 5 8x10 1.28X10 4 4 0 Fraccionamiento de antígenos solubles de G. lamblia GSH7 por cromatografía en filtración en gel. Picos Mililitros KDa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8.04 9.94 10.76 11.59 13.56 14.24 13.92 19.39 26.50 29.25 945.58 502.84 382.2 289.86 150.38 119.8 68.50 21.56 2.01 0.807 CONCLUSIÓN Se cuenta con un modelo de infección con G.lamblia GsH7en el murino C3H/HeJ GSH7, con el cual se podrán estudiar las diferentes fracciones de antígenos solubles recuperados de los cultivos de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL G.lamblia e identificar y caracterizar las mismas, así como conocer cual es la función de estas en la inducción de la respuesta de linfocitos T y B en el ratón. 196 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFÍA Edward K. Markell; Marieta Voge y col. (1990), Parasitología Médica, Ed. MacGraw-Hill – Interamericana de España, 6ta. Edición, Madrid España. Patrick R. Murray, Ellen Jo Baron y col., 1999, Manual of Clinical Microbiology, American Society of Microbiology, 7th edition. Paul Chester Beaver; Rodney Clifton Jung. (1986), Parasitología Clínica, Salvat Editores, S. 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(2001), Efecto de la Desnutrición y la Inmunosupresión en la Inducción de Giardiasis en Ratas Sprague-Dawley, Tesis Profesional, Universidad de Sonora, Departamento de Químico-Biólogo. 197 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS CROMATOGRAFIA DE HIDROFOBICIDAD APLICADA EN EL AISLAMIENTO DE INMUNOGLOBULINAS SÉRICAS López Soto L.F., Candia Plata M.C., Mata Pineda A.L. RESUMEN Las inmunoglobulinas, son proteínas con amplias funciones de defensa y, al mismo tiempo, son herramientas de investigación valiosas. El aislamiento de estas proteínas, frecuentemente es realizado bajo condiciones que afectan tanto su estructura como su función, debido a que los métodos menos riesgosos son extremadamente caros y de bajo rendimiento. En consecuencia, uno de los grandes retos de la Biotecnología es encontrar matrices o condiciones cromatográficas que sustituyan a las técnicas de uso común. El objetivo de este trabajo fue el de aplicar la cromatografía de interacciones hidrofóbicas (HIC) para el aislamiento de inmunoglobulinas séricas, usando un adsorbente HIC sintetizado con Sefarosa 6B altamente acetilada (Sefarosa HA). El suero humano, diluido a 35 mg/mL, fue aplicado en Na2 SO4 , PBS (amortiguador de fosfatos salino) pH 7.6 a la columna con Sefarosa HA y las proteínas no adsorbidas, conteniendo principalmente albúmina, fueron removidas lavando la columna con el amortiguador con el que se aplicó la muestra. Las inmunoglobulinas adsorbidas a la Sefarosa-HA, fueron eluídas con PBS 20 mM, pH7.6. La capacidad de la SefarosaHA, estimada por el método de Bradford y usando inmunoglobulinas como proteínas estándares, fue de 3.8 mg/mL con una recuperación mayor de 99%. Los resultados demostraron que este método es ideal para separar las principales MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL inmunoglobulinas (IgG, IgM e IgA), del resto de las proteínas séricas, bajo condiciones que preservan su conformación. INTRODUCCIÓN Las inmunoglobulinas son glicoproteínas denominadas gamaglobulinas por su movimiento electroforético. La función de estas proteínas es defender al organismo contra una gran variedad de microorganismos y agentes patógenos. Pueden localizarse en diferentes zonas anatómicas como la sangre, los líquidos intersticiales y en los linfocitos B (1). Algunas enfermedades se caracterizan por presentar alteraciones en las inmunoglobulinas séricas, tal es el caso de la diabetes mellitus tipo 2, hipogammaglobulinemia y mieloma múltiple. Uno de los más grandes retos de la investigación es conocer y entender los mecanismos que intervienen en estas patologías y conocer la asociación que existe entre las alteraciones que se presentan en estas enfermedades con los cambios estructurales en las inmunoglobulinas. De ahí la importancia de aislar a estas inmunoglobulinas para caracterizarlas bioquímicamente (8). En la actualidad existen varios métodos para el aislamiento de las inmunoglobulinas. La elección del método depende principalmente de 2 factores: el tipo de muestra (tejido, suero ó líquido intersticial) y del propósito de la obtención de las inmunoglobulinas (analítico o comercial). Los métodos más comunes para el aislamiento de 198 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS inmunoglobulinas son la precipitación con sulfato de amonio, precipitación con polietilenglicol, cromatografía de intercambio iónico y cromatografía de afinidad. En este trabajo, se utilizó la cromatografía de interacciones hidrofóbicas (HIC, por sus siglas en inglés), un método de introducción relativamente reciente que tiene grandes ventajas por su bajo costo, estabilidad y rapidez. Esta técnica se basa en las interacciones hidrofóbicas (5-7) entre las cadenas laterales de los aminoácidos hidrofóbicos de las proteínas y los ligandos hidrofóbicos de la fase estacionaria (9, 10). MATERIALES Y MÉTODOS Síntesis de Sefarosa-6B Altamente Acetilada En este proceso de aislamiento se utilizó una matriz de Sefarosa-6B altamente como fase estacionaria. Esta matriz se sintetizó a partir de 51g del gel de Sefarosa-6B CL deshidratado (Pharmacia Biotech., Uppsala, Sweden). El gel fue lavado con 51 mL de etanol al 95%, 51 mL de acetona y 51 mL de piridina y acetilado con 34 mL de anhídrido acético (4, 12, 13). Acondicionamiento del Adsorbente Hidrofóbico La Sefarosa-6B altamente acetilada fue empacada en un sistema de baja presión a una velocidad de flujo de 0.5 mL/min en una columna de 2.5 x 10 cm. Se acondicionó con 5 volúmenes de una solución de Na2 SO4, 0.5 M en PBS 20 mM, pH 7.6 y 5 volúmenes de PBS 20 mM, pH 7.2. El volumen de cama fue de 10 mL (4). Aislamiento de las Inmunoglobulinas Séricas Se aplicaron dos mL de suero humano diluido 1:1 con Na2 SO4 1 M en PBS 20 mM pH 7.6 a la fase estacionaria equilibrada con Na2 SO 4, 0.5 M en PBS 20 mM, pH 7.6, a una velocidad de flujo de 0.5 mL/min. Las proteínas no adsorbidas fueron lavadas con la solución de equilibrio y las MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL inmunoglobulinas adsorbidas a la fase estacionaria, fueron eluidas en un solo paso con PBS 20 mM, pH 7.2. La columna fue regenerada con una solución de guanidina-HCl 6 M, pH 7.6. La corrida cromatográfica fue monitoreada espectrofotométricamente a 280 nm y la concentración de proteína de las fracciones de lavado y elución fue determinada a 595 nm por el método de Bradford (4). Electroforesis PAGE-SDS La pureza de las fracciones fue determinada con electroforesis discontinua en geles de poliacrilamida en condiciones desnaturalizantes y reductoras usando 12.5% de poliacrilamida para el gel separador y 4% para el gel concentrador. La tinción de los geles se hizo con el colorante azul de Coomasie R-250 (9). Resultados y Discusión En el cromatograma típico (Figura 1) se observó un primer pico que correspondió a la fracción de proteínas no adsorbidas a la matriz (fracción de lavado). El segundo pico del cromatograma corresponde a la fracción de elución que contiene a las inmunoglobulinas totales. La capacidad determinada, con un flujo de 0.5mL/min fue de 3.1 mg de inmunoglobulinas totales por mL de matriz. Esta capacidad es dos veces mayor a la reportada por otros autores (11). Electroforesis SDS-PAGE La caracterización electroforética de las fracciones de elución obtenidas, mostró que el aislamiento de inmunoglobulinas presenta una ligera contaminación con otras proteínas séricas que también tienen cierto carácter hidrofóbico como la albúmina y la transferrina. Sin embargo, la fracción de elución está claramente enriquecida con las inmunoglobulinas A, G y M (Figura 2). Otros métodos tradicionales para el aislamiento 199 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS de inmunoglobulinas como el fraccionamiento plasmático con etanol, a pesar de sus ventajas, son mucho menos específicos que la cromatografía de interacciones hidrofóbicas (HIC) y tienen el riesgo adicional de desnaturalización proteica (2-4, 11-12). En contraparte, en este estudio se demuestra que las condiciones cromatográficas usadas en HIC mantienen la forma nativa de las inmunoglobulinas y tienen la ventaja adicional de que la capacidad de la columna puede mejorarse modificando las condiciones reportadas por otros autores (12). Este método de aislamiento Cromatográfico, además es más económico que otros (2), altamente reproducible y con un excelente rendimiento (4, 11). CONCLUSIONES Los resultados demostraron que la cromatografía de interacciones hidrofóbicas, es un método ideal para separar las principales inmunoglobulinas (IgG, IgM e IgA) del resto de las proteínas séricas, bajo condiciones que preservan su conformación. El método, a diferencia de los usados comúnmente, utiliza adsorbentes altamente estables y de relativamente bajo costo. 1.8 1.6 1.4 OD280 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Fracciones 1 5 9 1 3 1 7 21 25 29 33 3 7 4 1 4 5 4 9 53 a MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL b 200 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS ALBUMINA α1 Figura 2. Electroforesis en gel de poliacrilamida al 10%, en condiciones desnaturalizantes y reductoras. El primer carril corresponde a suero humano (a) a partir del cual se aislaron las inmunoglobulinas totales (b), utilizando Sefarosa 6B Altamente Acetilada, posteriormente la IgA (c) fue aislada de las inmunoglobulinas totales usando Agarosa-anti-IgA y la IgA1 (d) fue obtenida con Agarosa-jacalina. BIBLIOGRAFÍA Abbas, K. A. 1996. Inmunología Celular y Molecular. 3a. Edición. Editorial McGraw Hill Interamericana. Bueno Aires, Argentina. Burnouf, T. 1995. Chromatography in plasma fractionation: benefits and future trends. J Chromatogr B. 664: 3-15. Candia-Plata, M.C. 1995. 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Resumen Prescripción médica.- Los antibióticos deben ser siempre prescritos por un profesional de la El abuso y mal uso de los antibióticos es una de medicina, pues, en muchas ocasiones se recurre las principales causas del incremento de la erróneamente a las medicinas que almacenamos resistencia bacteriana y uno de los mayores en nuestra farmacia particular para socorrer las problemas de salud pública. Dentro del abuso y dolencias más recurrentes. En realidad, ante los mal uso de los antibióticos tenemos: el aumento menores síntomas de enfermedad debemos de la automedicación, el incumplimiento de consultar con el médico para que nos guíe tratamientos, prescripción inadecuada de profesionalmente hacia el diagnóstico y el antibióticos. Todos estos problemas han causado tratamiento más adecuado. que los antibióticos pierdan su eficacia, de tal forma que mmientras siga existiendo el uso Las dosis.- Es de vital importancia respetar las inadecuado de antibióticos se seguirá generando dosis de todos los medicamentos y, por supuesto, más cepas resistentes a estos, con lo cual habrá también de los antibióticos, así como tomar la pocos antibióticos efectivos. cantidad justa de principios activos para favorecer la curación. INTRODUCCIÓN Temporalidad.- El médico recomendará seguir un En 1928, Alexander Fleming descubrió tratamiento durante un período determinado y el inesperadamente la penicilina. Este fue el primer paciente debe ajustarse a él, de tal forma que no eslabón de un increíble avance médico. En poco hay que alargarlo ni abreviarlo. menos de un siglo se han desarrollado un centenar de antibióticos que luchan contra las más diversas Idoneidad.- Cada bacteria debe tratarse con un enfermedades. Los antibióticos han sido desde antibiótico determinado y sobre todo, hay que hace aproximadamente cien años, aliados recordar que el antibiótico no es el único imprescindibles para nuestra salud y los científicos medicamento ni el mejor, ya que, es apropiado en se han esforzado en multiplicar la efectividad de determinadas circunstancias y completamente éstos. Durante todo este tiempo han sido inútil en otras. extensivamente utilizados para tratar infecciones bactrianas, pero también en muchas ocasiones se La evolución de la resistencia es un problema han recetado, vendido y consumido de forma complejo que depende de varios factores entre empírica, sin restricciones y con automedicación. ellos: La dinámica de las poblaciones de bacterias resistentes dentro de los huéspedes (la cual, a su Lo que determina el uso correcto de los antibióticos vez depende de la tasa de crecimiento relativa entre son los siguientes aspectos: bacterias sensibles y resistentes, y de la intensidad de la respuesta inmune del huésped); las MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 202 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS interacciones farmacodinámicas y farmacocinéticas entre las drogas y los patógenos; las bases genéticas de la resistencia. En cualquier caso es preferible escoger aquellos antibióticos que atacan específicamente a las bacterias que causan la enfermedad, en vez de recurrir a los de amplio espectro, que actúan de forma mucho más indiscriminada. El abuso y mal uso de los antibióticos en el humano ha mermado sus propiedades terapéuticas. Se ha favorecido la generación de microorganismos resistentes que no ceden ante la acción antibiótica. Los antibióticos actúan contra las bacterias, pero su efectividad es completamente nula con los virus. No ofrecen una solución médica para las enfermedades virales. La resistencia de las bacterias a los antibióticos trae consigo un aumento en la morbimortalidad ,se complica el tratamiento, se aumentan los costos, etc. MATERIALES Y MÉTODOS Se hizo una revisión bibliográfica en el Internet acerca del uso inadecuado de los antibióticos en el humano. RESULTADOS Las principales formas que se han señalado respecto al abuso y mal uso de antibióticos son: Elevada automedicación, a lo que contribuyen las características de nuestro sistema sanitario, la demanda de la población y la permisividad de farmacias. Todo esto causa a mediano o largo plazo ineficacia terapéutica. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL La automedicación con antibióticos antes de acudir al médico se asoció con un aumento significativo de riesgo de demorar e incluso enmascarar o equivocar el diagnóstico de las enfermedades infecciosas. El incumplimiento terapéutico, en el que influye principalmente la percepción de poca gravedad y mejoría clínica, la falta de información respecto a su importancia y la relativa complejidad de algunos tratamientos; de esto proceden también las conductas automedicadoras . Las enfermedades infecciosas de las vías respiratorias altas son uno de los problemas de salud más frecuentes y cuyo tratamiento se utilizan los antibióticos. La aparición de cepas del neumococo resistentes a numerosos antibióticos, son favorecidas por la automedicación y mal uso y abuso de los antibióticos. Prescripción inadecuada sobre todo en infecciones respiratorias de presumible origen viral, en lo que influye la percepción del médico de las expectativas del paciente de recibir antibióticos, el desconocimiento o la incertidumbre en relación con algunos aspectos de la patología infecciosa. Una infección tratada con el antibiótico inadecuado, o por un periodo muy corto, tiene como resultado que la mayoría de las bacterias mueren, pero sobreviven las más resistentes para multiplicarse. El uso de antibióticos para las infecciones virales, para las cuales son ineficaces, promueve el crecimiento y la propagación de microorganismos resistentes en los pacientes, sus familias, y la comunidad En un estudio realizado con una muestra de 2.470 casos de enfermedades infecciosas, en 680 casos se prescribieron innecesariamente antibióticos; en 294 el tratamiento con antibióticos era necesario pero se eligió uno no recomendado. El 70% de las infecciones respiratorias son ya resistentes a los antibióticos más comunes, 60% 203 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS de las infecciones hospitalarias son ya multirresistentes, es decir, no responden a dos, tres o más antibióticos. En Estonia, Letonia y muchas zonas de Rusia y China, más del 10% de los enfermos de tuberculosis están infectados por cepas bacterianas resistentes a los dos medicamentos antituberculosos más potentes. Todo lo anterior debido principalmente al abuso y mal uso de antibióticos. Promoción de antibióticos de forma inadecuada por parte de la industria farmacéutica, esto debido a razones comerciales, en las que las empresas intentan obtener ganancias por las ventas de antibióticos lo más rápidamente posible, sin importar el problema de la resistencia. Permisividad y pasividad de la administración sanitaria respecto al problema del uso inadecuado de antibióticos. La venta de antibióticos sin prescripción médica aumenta los riesgos de desarrollo de resistencias; las evidencias de la falta de eficacia no modifican el hábito de esta prescripción por parte de los médicos, pero la información a los pacientes sobre los riesgos potenciales sí podría alterarlo. DISCUSIÓN Las investigaciones no se detienen y se procura hallar la medicina adecuada para aniquilar estas mutaciones bacterianas que nos hacen enfermar. Pero, paralelamente hay que trasmitir una nueva cultura médica que se apoye en el antibiótico sólo cuando sea imprescindible. Gran parte de la población considera a los antibióticos como sustancias milagrosas que curan toda enfermedad o malestar físico, cuando en realidad no es así. CONCLUSIÓN La mala utilización de los antibióticos no sólo impide que los médicos curen determinadas enfermedades sino que incrementa la resistencia de las bacterias, lo que dificulta su posterior tratamiento. Además, muchos de estos antibióticos pierden su eficacia precisamente por ese mal uso. Mientras siga existiendo un uso indiscriminado de los antibióticos el panorama es malo ya que se están desarrollando muy pocos nuevos antibióticos. BIBLIOGRAFÍA http://www.cadime.com.ar/comunidad/antibioticos.htm http://www.medicoadomicilio.com.ve/noticias/antibiot_inaprop.htm Chest. Infectious Disease Clinics of North América. 1997. 11:803812, Resistencia a los Antibióticos: Un problema Mundial. http://www.mipediatra.com.mx/boletin/jul00.htm Colomer Rosas A. 2000. Antibióticos y Resistencia Bacteriana: Un problema de todos. 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La revista de la Organización Panamericana de la Salud.7(1):1http://www.uniondeconsumidores.com/quehacemos/ notas%20de%20prensa/42-Antibi%F3ticos%2030-04-02..htm MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 204 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS APLICACIÓN DE LA LECTINA JACALINA EN LA PURIFICACIÓN DE LA INMUNOGLOBULINA A1 SÉRICA HUMANA De La Ree-Fierros C.N., Candia Plata M.C., Mata Pineda A.L. RESUMEN Las lectinas, son proteínas de origen no inmune con afinidad altamente específica hacia carbohidratos, lo que las hace útiles para desarrollar técnicas cromatográficas para la purificación de glicoproteínas. Una de las lectinas que es de gran utilidad en procesos de purificación de proteínas es la Jacalina (Artrocarpus integrifolia), que tiene la propiedad de reconocer específicamente al antígeno T ( Gal a1-3 GalNAc). Este antígeno, forma parte de la estructura de la inmunoglobulina A1 (IgA1) humana, una glicoproteína perteneciente al sistema de defensa del organismo que, al mismo tiempo, parece estar vinculada con la patogénesis de enfermedades como la nefropatía por IgA y la diabetes mellitus tipo 2. Para estudiar las características bioquímicas de la IgA1 y su relación con diferentes enfermedades, es necesaria su adecuada purificación. Sin embargo, con los métodos de purificación tradicionales, se corre el riesgo de alterar su conformación y obtener preparaciones de IgA1 de baja pureza. En este trabajo, se preparó un adsorbente AgarosaJacalina y se desarrollaron condiciones cromatográficas no desnaturalizantes para purificar a la IgA1. El adsorbente fue empacado y acondicionado en una columna para cromatografía de baja presión. Posteriormente, una preparación de IgA en PBS (amortiguador de fosfatos salino) MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL fue aplicada a la columna y la IgA2 fue obtenida lavando la columna con PBS. La IgA1 fue eluida de la columna aplicando galactosa 0.8 M, pH 7.2. Los resultados mostraron que este método es ideal para conservar la estructura y actividad de la IgA1 y para obtener preparaciones de IgA1 al 100% puras. INTRODUCCIÓN Las lectinas (8) son glicoproteínas que reconocen carbohidratos y que presentan la capacidad de aglutinar células y precipitar glucoconjugados (3, 6). Existe una gran variedad de lectinas, una de las cuales proviene de la semilla de Artrocarpus integrifolia, una planta endémica de Sudamérica (7-9). El nombre común de esta lectina es jacalina (4, 7) y tiene una masa molecular de 65-66 kDa; es una glicoproteína que contiene 7-10% de carbohidratos, con heptasacáridos del tipo a -Dmano-(1-3)-[ a-Dmano (1-6)]-[ b-D-Xylo-(1-2)]b-D-maop-a-GlcNAc-(1-4)]-[ a-Fuc-(1-3)]-DGlcNAc (1, 2, 9), y tiene la propiedad de reconocer al azúcar como Gal â1-3 GalNac conocido como antígeno de Thomsen-Friedenreich (5). Este antígeno es muy abundante en ciertas proteínas séricas como la inmunoglobulina A1 (IgA1). Actualmente, la caracterización bioquímica de la IgA1 es de gran importancia porque se ha encontrado una asociación entre la alteración en sus oligosacáridos y algunas enfermedades como la diabetes mellitus tipo 2, la nefropatía por IgA y la artitritis reumatoide entre otras (2). Por ello, en 205 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS este trabajo se preparó un adsorbente AgarosaJacalina y se desarrollaron condiciones cromatográficas no desnaturalizantes para purificar a la IgA1 con un alto grado de pureza sin poner en riesgo la estructura nativa de la proteína. MATERIALES Y MÉTODOS con las dos subclases de IgA. En el cromatograma típico (Figura 1) se pueden observar cuatro, de los cuales el primero corresponde a la fracción de lavado obtenida con PBS pH 7.2, que contiene a la IgA2. La IgA1 fue obtenida en un solo paso, utilizando galactosa 0.8 M y corresponde al segundo pico. La pureza fue evaluada por SDSPAGE al 10% (Figura 2). Síntesis de Agarosa-Jacalina El adsorbente agarosa-jacalina fue sintetizado con 70 mg de jacalina (Sigma Chem, Co.) y 2 g de agarosa activada con Divinilsulfona (Kem-En-Tec, Copenhagen, Denmark). El gel, fue empacado en un sistema de baja presión, a una velocidad de flujo de 0.5 mL/min, en una columna de 4 x 1 cm. El sistema fue acondicionado y equilibrado con 3 volúmenes de una solución de fosfatos salina (PBS), pH 7.2, galactosa 0.8 M en PBS pH 7.2 y Glicina ácida, pH 2.6 Purificación de la Inmunoglobulina A1 Se aplicaron 1.5 mg de IgA sérica en solución salina de fosfatos, pH 7.2 (PBS) a una velocidad de flujo de 0.5 mL/min. La IgA2 fue eliminada lavando con la misma solución de equilibrio (PBS, pH 7.2) y la IgA1 unida específicamente fue eluida con galactosa 0.8M en PBS. La columna fue regenerada con una solución de Glicina-HCl, pH 2.6. El proceso Cromatográfico fue monitoreado espectrofotométricamente a 280 nm y la pureza de las fracciones fue evaluada por electroforesis en condiciones desnaturalizantes y reductoras (SDS-PAGE). RESULTADOS Y DISCUSIÓN La IgA1 fue purificada a partir de una solución MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Entre los métodos tradicionalmente usados para la purificación de la IgA1 se encuentra la filtración en gel, la cromatografía de intercambio iónico, la cromatografía en fase normal y fase reversa (1). Sin embargo, con algunos de estos métodos es difícil obtener preparaciones de alta pureza, mientras que con otros se corre el riesgo de alterar la conformación de la IgA1 (1, 2). En cambio, la utilización de la matriz agarosa-jacalina acoplada a otros pasos previos como la cromatografía de interacciones hidrofóbicas o la cromatografía de afinidad con metales inmovilizados, permite obtener a la IgA1 100% pura (2, 9). CONCLUSIONES La lectina jacalina tiene la propiedad de interaccionar con los O-oligosacáridos de la región bisagra de la IgA1. Por ello, su acoplamiento a agarosa y su utilización en cromatografía de baja presión permitió la purificación de la IgA1, una glicoproteína que es parte del sistema de defensa del organismo humano. A diferencia de otros métodos, el uso de agarosa-jacalina nos permitió obtener una preparación de IgA1 al 100% de pureza, ideal para realizar la caracterización inmunológica y bioquímica de la IgA1 de pacientes con enfermedades en las que se ha involucrado a esta proteína. 206 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS 0.12 0.1 Figura 1. La IgA fue aplicada en PBS 20 mM a una columna de Agarosa-jacalina (a). La IgA2 fue lavada con PBS y la IgA1 eluida con galactosa 0.8 M. La columna fue regenerada con glicina ácida (c) y PBS (d). OD 280 0.08 0.06 0.04 0.02 0 a Albúmina b c 41 37 33 29 25 21 17 13 9 5 1 Fracción d α1 Figura 2. Electroforesis, en condiciones desnaturalizantes y reductoras, al 10%. El primer carril corresponde a suero humano (a) a partir del cual se aislaron las inmunoglobulinas totales (b), utilizando Sefarosa 6B Altamente Acetilada, posteriormente la IgA (c) fue aislada de las inmunoglobulinas totales usando Agarosa-anti-IgA y la IgA1 (d) fue obtenida con Agarosa- BIBLIOGRAFIA Burnouf, T. 1995. Chromatography in plasma fractionation: benefits and future trends. J Chromatogr B. 664: 3-15. [artocarpus integrifolia (jack fruit) agglutinin]. Biochem J . 284:95101. Candia-Plata, M.C. Caracterización de los oligosacáridos del Fc de la IgA1 sérica de pacientes con DM2. Tesis. CIAD, A.C. Hermosillo, Sonora, México. Murray, R.K., Granner, D.K., Mater, P.A., Rodwell, V.W. 1993. Harper´s Biochemistry. 23th. Ed. Pg. 622-633. Hernández-Díaz, P., Martínez, G., Rodríguez, A., Félix, C. 1999. Aplicación de las lectinas. Revista Cubana Hematol Inmunol Hemater. 15 (2): 91-5. Kabir, S. 1998. 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A pesar de las propiedades medicinales que poseen las hierbas, no se puede descartar la presencia de componentes químicos propios de su naturaleza que pueden generar deterioro en la salud del consumidor. Así muchos remedios herbales pueden interactuar con medicamentos prescritos por su médico.(2) Desde la aparición del hombre sobre la tierra, la naturaleza ha representado un medio para que éste consiga alivio, curación o prevención de los malestares que afectan su organismos, esto a través de plantas. A pesar de las propiedades medicinales que poseen las hierbas, no se puede descartar la presencia de componentes químicos propios de su naturaleza que puedan generar deterioro en la salud del consumidor. (1) Es común pensar en las hierbas como sustancias naturales y por lo tanto, inofensivas, sin embargo, muchos remedios herbales pueden interactuar con medicamentos prescritos por su médico.(1) Algunas hierbas pueden llegar a ser tóxicas si son tomadas conjuntamente con ciertos medicamentos y hasta pueden ocurrir interacciones fatales.(1) En nuestros días existen un aumento mundial en el interés y consumo de plantas medicinales para múltiples padecimientos del ser humano.(1) También se ha encontrado en las plantas medicinales contaminación microbiológicas la cual representa un riesgo potencial para la salud del consumidor. La presencia de coliformes fecales aumentando la posibilidad de que estén presentes otros patógenos como Escherichia coli , Shigella y salmonella, ya que la contaminación puede de verse a un proceso inadecuado o el riego con agua negra.(2) MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL En nuestro siglo, los grandes avances científicos y tecnológicos permitieron desarrollar sustitutos artificiales a los productos naturales. Sin embargo, el nivel de deterioro del ambiente, a raíz de la contaminación, ha producido un vuelco de mentalidad, sobre todo en países desarrollados, donde en los últimos veinte años se ha verificado una tendencia de volver a los productos naturales, libres de contaminación, al uso de hierbas medicinales, plantas aromáticas o de esencias y plantas condimentarías.(6) Es común pensar en las hierbas como sustancias naturales y por lo tanto, inofensivas. Sin embargo, muchos remedios herbales pueden interactuar con medicamentos prescritos por su médico. Algunas hierbas pueden a ser tóxicas sin son tomadas conjuntamente con ciertos medicamentos y hasta pueden ocurrir interacciones fatales.(2) Las ventajas del empleo de las plantas son que 208 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS junto a sus principios activos existen en muchos casos otros constituyentes de acción sinérgica, que potencian su acción y la hacen más completa y duradera que el principio o principios activos aislados. No obstante, no debemos olvidar que ciertas plantas medicinales no han mostrado las propiedades que les atribuye la experiencia popular, e incluso algunas han resultado peligrosas.(6) El uso de medicamentos naturistas se ha incrementado dramáticamente ya que las personas prefirieren usar plantas medicinales para curar cierta enfermedad como la depresión, hipertensión, pérdida de peso y migraña. Además las hierbas medicinales pueden ser vendidas además sin el menor conocimiento acerca de su mecanismos de acción y prácticamente sin ninguna restricción o control para su uso.(6) El único requerimiento legal para la venta de estos productos es que no sean promocionados para prevenir o tratar enfermedades.(1) Los tratamientos alternativos deberían ser sometidos a pruebas científicas no menos rigurosas que las requeridas para los tratamientos convencionales.(1) MATERIAL Y MÉTODOS. Se realizó una búsqueda bibliográfica en Internet y revistas médicas de la localidad en relación a los distintos riesgos a la salud debido a la ingesta de medicamentos herbales. RESULTADOS. Los efectos adversos relacionados al consumo de plantas medicinales pueden dividirse en dos Interacción de las sustancias activas de las plantas con ciertos medicamentos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Riesgo microbiológico Los suplementos dietéticos tienen beneficios potenciales para los consumidores, los suplementos dietéticos etiquetados con atributos no probados contra determinadas enfermedades , es decir aquellos que no han reunido los requisitos para su autorización como tratamiento médico reconocido o su aprobación como nueva droga, pueden representar riesgo serios para el usuario.(2) Dichos atributos benéficos pueden animar a los consumidores a la automedicación, sin el beneficio de un diagnóstico o tratamiento médico. (2) También pueden causar que los consumidores sustituyan terapias comprobadas por productos naturales potencialmente ineficaces, sacrificando o retardando un tratamiento eficaz para enfermedades serias e incluso mortales. (2) Ginkgo biloba: Los estudios sugieren que el ginkgo puede mejorar la circulación, memoria y función mental. Los efectos colaterales incluyen dolor de cabeza e ingestión.(2) Se ha visto que puede interactuar con otras drogas, contribuyendo al efecto anticoagulante de la Aspirina, clopidogrel, dipiridamol (persantine), ticlopodina (ticlid) y warfarina y puede causar sangrado espontáneo y/o excesivo.(2) Echinacea: Vendida como un inmuno -estimulante, la echinacea es aclamada como un tratamiento para las infecciones del tracto respiratorio superior y se estudia como tratamiento que acorta la duración del resfriado común e influenza.(2) Los posibles efectos colaterales son diarrea, acidez, pesadez intestinal, problemas hepáticos y salpullido de la piel. 209 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Infecciones con otras drogas: Echinacea puede alterar los efectos de drogas: esteroides anabolizantes, amiodarona, metotrexato, ketoconazol, ciclosporina.(2) El contenido de anetol, principio activo predominante, puede causar un cuadro de excitación del SNC que se caracteriza en los niños por hiperexitabilidad al tacto o al ruido, llanto continuo y taquicardia. En ocasiones pueden presentarse alucinaciones y crisis epileptiformes, así como hematuria, albuminuria y alteraciones apáticas. (4) La Damiana ha sido utilizada como un tónico medicinal desde tiempos remotos. Recomendada para la debilidad y como afrodisíaca. Su reputación como afrodisíaca ha recorrido todo el mundo y Algunos estudios han mostrado la presencia de sigue siendo hoy en día uno de los afrodisíacos bacterias y hongos en las plantas medicinales ya herbales más famosos.(6) que la presencia de microorganismos contaminantes en las infusiones de hierbas Tradicionalmente considerada como tónico- medicinales representan un riesgo potencial para estimulante del SNC y afrodisíaco.(6) la salud del consumidor, más si en su preparación se utilizan condiciones que permitan la sobre Los usos de esta droga no han aprobados por la vivencia de estos.(1) Comisión E, que recomienda abstenerse de su uso mientras no esté documentada su utilidad El recuento de coliformes totales es un indicador terapéutica.(6) de higiene. Por otro lado la presencia de coliformes fecales en las muestras evidencia la posibilidad Popularmente se emplea en el tratamiento de la de que estén presentes otros agentes etiológicos astenia psico-física, depresiones e impotencia.(6) de infecciones para el ser humano, tales Escherichia coli, Shigella y Salmonella entre otro. Contraindicaciones Esta contaminación puede originarse a partir del riego con aguas negras, inadecuado Embarazo, lactancia (por la presencia de almacenamiento o contaminación post – alcaloides). Ansiedad, insomnio, taquicardia, proceso.(1) síndrome del intestino irritable (por su efecto estimulante sobre el sistema nervioso central )(6) El alto porcentaje de positibilidad por Pseudomonas sp., especialmente en el infusión de Recomendamos no asociar a otras drogas menta, pone de manifiesto un riesgo potencial para estimulantes (café, te, guaraná, cola, ginseng, etc.). la salud de personas con algún tipo de compromiso En dosis elevadas es purgante.(6) inmunológico. Aun cuando esta bacteria se encuentra naturalmente en suelos, aguas, y se ha El anís es una planta herbacea cuyo fruto se extrae asociado con infecciones oportunistas, y en una aceite esencial su principios activos son anetol, diferentes estudios ha sido aislada a partir de aceites etéreos (aceite de anís) de penetrante alimentos en hospitales , escuelas, de las olor.(4) soluciones de alimentación parenteral y de productos farmacéuticos de uso oral y tópico.(1) La administración de infusiones de anís y de hinojo, al mismo tiempo que facilitan la eliminación La contaminación de las infusiones de hierbas de gases ( por su acción carminativa), pueden medicinales proviene, al igual que en otras hierbas producir diarrea con dolor abdominal de tipo cólico y especies, a partir de la forma y sitio donde se ( gastroenteritis, en ocasiones severa). (4) cultivan o de su procesamiento. Este MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 210 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS procesamiento incluye el secado, el cual puede realizarse de forma artesanal al aire libre, o bien utilizando calor, pero a una temperatura inferior a los 30 ° C con el fin de que las plantas y hierbas conserven sus características organolépticas.(1) CONCLUSIÓN Se recomienda que antes de empezar a ingerir tipo de hierba medicinal, se tomen todas las precauciones y sobre todo leer atentamente las indicaciones del producto ya que este puede tener efectos colaterales por lo que hay que suspender inmediatamente la ingesta de este, y acudir al médico. Por otro lado siempre hay que informarle al médico si se está haciendo uso de algún tipo de hierba ya que la sustancia activa de este pudiera reaccionar con el medicamento que se recete, ó bien al anestesiólogo por el caso de que la hierba pueda interactuar con la anestesia. Es importante tomar en cuenta la calidad del producto ya que pudiera existir algún tipo de contaminación microbiana que pudieran causar algún tipo de enfermedad gastrointestinal en la persona que lo vaya a ingerir. BIBLIOGRAFÍA Arias, ML, Chavez C., Alfaro L.D. 1999. Análisis microbiológico de algunas infusiones de hierbas medicinales. Rev. Biomed. 10:1-6. food in hospital, cateens and school lancet 1971; 21 390-2. Mateu S.J. 1988. Toxicología Médica. Ed Doyma. P. 508 www.lonaturalnoessiempreloseguro.com http:www.saludhoy.com/htm/noticias. Shooter R, Faiers M, Cooke M, Breaden A, O´Farrel S. Isolation of Escherichia coli, Pseudomonas aeuruginosa and Klebsiella from MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL http://members.fortunecity.es/natural2001/plmd/plantas.htm 211 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS FACTORES DE RIESGO PARA LA ATEROSCLEROSIS García Baltierrez N. C., Ochoa Miramón. N., Reyes Márquez V., Zamorano O. S. La palabra aterosclerosis proviene del vocablo griego athero (pasta) y sklero (duro). Arteriosclerosis significa endurecimiento de las arterias, e involucra la presencia de depósitos a lo largo de las mismas. 1) Capa exterior de tejido conjuntivo. 2) Capa intermedia. 3) Células endoteliales o capa externa. Las arterias tienen paredes que poseen tres capas o túnicas y un centro hueco, denominado lumen o luz a través del cual fluye la sangre. La capa o túnica interna (íntima), está compuesta de un revestimiento de endotelio que entra en contacto con la sangre, una membrana basal, y una capa de tejido elástico que recibe el nombre de lá mina clásica interna. La capa intermedia o túnica media por lo general es una capa más gruesa, la cual consiste de fibrinas elásticas y de musculatura lisa. La capa o túnica externa (adventicia), está compuesta principalmente de fibras elásticas y colágeno. Después de que surge la lesión, los monocitos empiezan a adherirse al endotelio interno liso de la túnica interna de las arterias. Acto seguido, penetran en el endotelio, entre las células endoteliales y se transforman en macrófagos. En dicho tejido los macrófagos empiezan a captar colesterol y lipoproteínas de baja densidad oxidada, para formar las células espumosas. Tanto las células espumosas como las plaquetas liberan factores de crecimiento que causan la proliferación de las células de la musculatura lisa y la deposición MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL de los elementos del tejido conectivo. El agrandamiento de las células espumosas con lípidos y quizá por hipoxia (local)aparentemente causa necrosis celular y la aparición de esteres de colesterol desde las células espumosas para producir el núcleo lipídico y la oclusión de la arteria. La célula espumosa es la marca de la lesión aterosclerótica y el paso clave en el desarrollo de estas células está en la ingestión de la LDL oxidada o modificada a través de los macrófagos. El colesterol acumulado y las células forman una lesión que finalmente dará lugar a la placa aterosclerótica. La placa tiene un aspecto gris perla o de una prominencia amarillenta de tejido. En la medida que crece, puede obstruir el flujo sanguíneo de una arteria afectada. En los países industrializados, la aterosclerosis es la causa mas frecuente de muerte e incapacidad, debido a que es el principal problema en un gran número de personas. Dentro de los factores de riesgo, se encuentran los modificables, entre los cuales están: 1.-El tabaquismo.- representa un problema social de gran importancia en todo el mundo. Los estudios epidemiológicos han demostrado la relación entre el consumo de cigarrillo, la mortalidad general y cardiovascular principalmente. También se ha demostrado mayor extensión y gravedad de la aterosclerosis entre individuos fumadores. Como mecanismos aterogénicos se plantea: El contenido de monóxido de carbono en el humo del cigarrillo es de 2.7 a 7%.Esta cantidad puede 212 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS dañar el endotelio vascular al potenciar la reactividad plaquetaria y aumentar la síntesis de fibrinógeno y llevar a episodios trombóticos. El monóxido de carbono también reduce la liberación de oxígeno a los tejidos. emocional estimula el sistema adrenérgico, lo que aumenta la frecuencia cardiaca y la presión arterial, así como la producción de ácidos grasos libres que terminan por depositarse en la íntima arterial engrosando la placa de ateroma. La nicotina a la concentración que se alcanza durante el acto de fumar, estimula la liberación de catecolaminas y vasopresinas. Las catecolaminas circulantes o la nicotina puede provocar vasoconstricción coronaria a través de la estimulación de los receptores alfa de las arterias coronarias. 4.- El colesterol circulante.- es conocido que el colesterol acumulado en las diferentes lesiones ateroescleróticas proviene en su mayoría de las partículas de lipoproteína de baja densidad (LDL) circulantes. Es aceptado que los valores elevados de LDL en el plasma se asocian fuertemente con la formación de lesiones ateroescleróticas, lo mismo sucede con la hipercolesterolemia y con Reducción de la concentración plasmática de los bajos niveles de lipoproteínas de alta densidad HDL. (HDL), también con los valores mayores que 5 del índice colesterol total/lipoproteínas de alta Potenciación de la reactividad plaquetaria y densidad asociadas con el colesterol (HDL-c) alteración de la producción de prostaglandinas. El mientras que cuando estos valores son inferiores humo del tabaco contiene sustancias como óxidos a 5 se asocian con una baja incidencia de de nitrógeno que probablemente causen agregación enfermedad cardiaca coronaria (ECC). De estos plaquetaria acelerada. resultados es que esta índice se utiliza como posible predictor de ECC. Aumento en la síntesis de fibrinógeno. Los fumadores tienen niveles más altos de fibrinógeno 5.- Obesidad.- enfermedad crónica originada por que los no fumadores. La nicotina también inhibe muchas causas y con numerosas complicaciones, la liberación de prostaciclinas (un vasodilatador la obesidad se caracteriza por el exceso de grasa de los tejidos vasculares), lo que puede resaltar en en el organismo y se presenta cuando el índice de vasoconstricción. masa corporal, en el adulto es mayor a 25 unidades. La obesidad no debe de ser valorada únicamente Los fumadores tienen niveles más bajos de la en términos de peso absoluto, la forma en que la subfracción de las lipoproteínas potencialmente grasa se distribuye y el porcentaje de la misma protectoras, el colesterol de lipoproteínas de alta son los factores determinantes. Las personas que densidad (HDL). acumulan grasa principalmente en el abdomen (forma de manzana) y no en la cadera (forma de 2.- Hipertensión arterial.- ha sido reconocida como pera) son los que se encuentran en mayor riesgo uno de los factores aterogénicos fundamentales. de desarrollar ateroesclerosis. La obesidad se El efecto mecánico y la distensión pulsátil de la relaciona frecuentemente con otros factores de arteria es fundamentalmente lo que provoca riesgo como lo son diabetes, hipertensión arterial, proliferación de la íntima y aumento de la capa colesterol alto y falta de ejercicio. En los años media arterial aunque también puede incrementar recientes los investigadores han descubierto la la permeabilidad para el uso del colesterol. presencia de resistencia periférica a la insulina como factor en común en individuos que presentan 3.- Estrés.- se a constituido en un factor de riesgo obesidad, hipertensión arterial, alteración en los aterogénico. De esta manera, el estado de tensión lípidos e intolerancia a los carbohidratos MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 213 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS incrementando significativamente el riesgo cardiovascular. La manera mas sencilla para obtener la distribución de la grasa corporal en la obesidad es la proporción cintura/cadera; en donde la proporción o relación cintura cadera debe ser menor de 0.8 para disminuir el factor de riesgo para ateroesclerosis. transporta el colesterol del hígado a los tejidos y se correlaciona con un aumento a largo plazo del riesgo a isquemia del corazón. El principal problema radica en la dificultad inherente para alterar sus niveles. 6.- Inactividad física o sedentarismo.- La inactividad física es un factor de riesgo bien definido para el desarrollo de ateroesclerosis. La realidad es que el ejercicio es el mejor amigo del corazón. El ejercicio regular aumenta los niveles de HDL-colesterol, disminuye el sobrepeso, ocasiona el desarrollo de circulación colateral (formación de vasos nuevos de arterias enfermas a sanas), disminuye la presión arterial, mejora el control de la glucosa en diabéticos, normaliza los factores de coagulación disminuyendo la probabilidad de formación de trombos, disminuye la presión emocional, etc. Existe gran controversia en la actualidad en cuanto a la Homocisteína; algunos investigadores consideran que pronto será reconocido como un factor de riesgo mayor para el desarrollo de ateroesclerosis. Algunos estudios han demostrado que niveles altos de Homocisteína aumentan, la incidencia de enfermedad cardiaca, enfermedad vascular cerebral y la formación de trombos venosos. Lo que hace tan interesante a la Homocisteína para los médicos, es el hecho que puede ser fácilmente manipulada con cambios dietéticos. Las personas que no consumen cantidades adecuadas de ácido fólico y vitamina B6 tienden a tener niveles altos de Homocisteína por lo tanto la administración de estas sustancias, ya sea a través de suplementos alimenticios o la misma dieta puede corregir el problema. El ácido fólico se encuentra en buenas cantidades en el brócoli y el jugo de naranja y la vitamina B6 en el frijol, nueces, legumbres, huevos, carne, cereales y pan integral. 7.- Diabetes.- los cambios aterogénicos del diabético se relaciona con: elevación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL), sobre todo por las del tipo B; el incremento de concentración de triglicéridos, transportado principalmente por lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), y con disminución de proteínas de alta densidad (HDL) que es manifestación del aumento de triglicéridos circulantes así como hiperglicemia y obesidad. Entre los factores no modificables se encuentran: el sexo, los antecedentes previos de enfermedad ateroesclerótica, historial familiar de antecedentes del corazón y la edad. Entre otros factores, se encuentran aquellos que están bajo investigación de ser también modificables, entre los que se encuentran: Lipoproteina (a): La lipoproteína (a) es un compuesto que forma parte de la molécula de LDL-Colesterol que MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Homocisteina: Proteina C-Reactiva: La proteína C-Reactiva durante muchos años se ha empleado como un marcador inespecífico de inflamación. En los últimos años se ha observado que niveles altos de esta sustancia se correlacionan con un aumento en la incidencia de infartos y los pacientes que sufren de angina de pecho tiene un mayor riesgo de sufrir un evento mayor o infarto al corazón. La proteína C-Reactiva no es considerada oficialmente un factor de riesgo, pero cada vez se emplea con mayor frecuencia en pacientes internados con angina inestable, en donde el empleo de la aspirina puede ayudar a disminuir sus niveles. 214 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFIA Cheitlin, Melvin D./Sokolow, Maurice/McMroy, Malcom B. 1995. Patogénesis de la Cardiopatía Coronaria Aterosclerótica. Cardiología Clínica. 5ª. ed. Ed. Manual Moderno. Henry, J. B. 1997. Lípidos, Lipoproteínas y Enfermedad. Diagnóstico y Tratamiento Clínico por el Laboratorio. 9a. ed. Ed. Masson-Salvat Medicina. Malian, L Kathleen/Escott-Stump. Sylvia. 2001. Nutrición en las enfermedades cardiovasculares. Nutrición y dietoterapia de KRAUSE. 10ª. ed. Ed. McGraw-Hill. http\www.geocities.com/enrique_guadian/pagc16.html MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Philip H. 1995. Relación Daño Vascular, Hipertensión Arterial y Dislipidemia. Vascular Rev. 3-7. 215 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS PRUEBAS DE LABORATORIO UTILES EN LA REPRODUCCIÓN ASISTIDA Antúnez L E., Leyva G M., Quintero I E., Zamorano O. S.L. A la fecundación asistida, también llamada “ fertilización in vitro”, “procreación, fecundación o “inseminación artificial”, consisten en diversos procedimientos técnicos, encaminados a lograr la concepción de un ser humano, por una vía diversa de la unión sexual del varón con la mujer. El principal factor a ser tomado en cuenta por el medico es una historia clínica debidamente elaborada de la pareja, para poder detectar deficiencias en el momento de la concepción o para detectar el verdadero defecto físico-orgánico que imposibilitaría a la misma. La FIV implica la utilización de métodos diagnósticos auxiliares para confirmar una hipótesis previamente formulada y para elegir el método adecuado a ser utilizado. Los métodos auxiliares pueden dividirse en: Para análisis del factor femenino: la evaluación de la funcionalidad hipotalámica/hipofisaria/ ovárica se realiza, mediante la determinación de la hormona folículo estimulante (FSH), hormona luteinizante (LH), progesterona, estrógenos, así como el análisis del PH, examen microbiológico del moco cervical; pruebas bioquímicas y test postcoitales (TPC) llamada también prueba de inseminación (PI), la prueba continúa siendo una de las más utilizadas en el estudio de la fertilidad, ya que algunos investigadores prefieren estudiar ecográficamente la maduración folicular con el objeto de establecer con más MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL precisión el momento ovulatorio, se realiza entre 15-12 hrs después del coito. Cuando se libera la FSH del folículo en la mujer, fomenta la maduración de los folículos ováricos que a su vez producen estrógenos. Conforme los valores de estrógenos se elevan se produce LH, la cual junto con la FSH inducen a la ovulación. Los valores de FSH en orina son más útiles que los séricos porque la recolección durante 24hrs refleja tanto valores máximos como los mínimos en la secreción intermitente de la FSH. Esta prueba de orina ayuda para el diagnóstico inicial de hipogonadismo, infertilidad, trastornos menstruales y pubertad precoz. Los estrógenos son hormonas producidas por el ovario, testículos, placenta y cápsula suprarrenal que influyen en el desarrollo y conservación de los órganos sexuales femeninos. Los valores de estos en las mujeres fluctúan a lo largo del ciclo menstrual, con valores máximos durante la ovulación y valores mínimos en la fase tardía del ciclo. La disminución de estrógenos y la elevación de la progesterona, indican al cuerpo que no ha habido embarazo. Las pruebas sérica y urinaria pueden realizarse de manera independiente. La prueba de progesterona consiste en la valoración del cuerpo lúteo y de la función placentaria y es una prueba auxiliar para determinar los días probables de la ovulación. Podemos considerar al estudio hormonal 216 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS citológico, como una prueba optativa que consiste en la evaluación microscópica de la morfología celular de las capas superficiales del epitelio escamoso vaginal, que refleja el equilibrio entre estrógenos y progesterona. y en condiciones estándar la capacidad de penetración y la vitalidad de los espermatozoides en moco cervical; pruebas bioquímicas como sería la prueba de acrosina, que es particularmente indicada en casos de infertilidad idiopática y es uno de los análisis útiles, antes de realizar una Los test post coitales son también considerados inseminación artificial o fertilización in vitro como un análisis optativo, que se usan para (FIV); otra prueba importante de realizar es la determinar el número de espermatozoides activos determinación de creatincinasa (CK), la cual ha en el endocérvix y evaluar su tiempo de demostrado ser un buen predictor, de fertilización supervivencia y conducta horas después del coito. en sémenes oligospérmicos a utilizar en La técnica se basa en insertar un espejo vaginal no inseminación intrauterina; finalmente la lubricado dentro de la vagina aspirándose una determinación de ácido cítrico es importante, ya muestra de la parte posterior de la misma, para su que es un indicador de la función prostática la cual observación al microscopio. En la muestra cervical también se utiliza para valorar la respuesta es importante observar tanto el número, estado y fisiológica de la glándula al estímulo andrológico. vitalidad como anormalidades de los espermatozoides. La presencia de menos de 5 Recientemente se han desarrollado nuevas técnicas espermatozoides por campo, observados en 40x , para detectar inmunoglobulinas unidas a la y con movimientos lentos o circulares, es membrana plasmática de los espermatozoides, indicación de disminución en la cantidad y/o entre las cuales se encuentra el test del movilidad de los espermatozoides o anormalidad inmunobeads, que son unas esferas de del moco cervical. poliacrilamida que tienen antiinmunoglobulinas humanas obtenidas en conejo, unidas mediante En la muestra endocervical se cuenta el número enlaces covalentes. Con esta prueba se explora la de espermatozoides presentes, que alcanzan su presencia de anticuerpos IgG, IgA.e IgM unidas al pico de 2 ó 3 horas después del coito y el valor plasmalema del espermatozoide. El test puede ser permanece relativamente constante por 24 horas; usado también indirectamente para la detección por lo tanto de 6 a 10 horas post coito, deben de inmunoglobulinas en suero, moco cervical y encontrarse más de 10 espermatozoides por campo plasma seminal. en un campo ,en objetivo de 40X. Otra prueba para evaluar la presencia de Para el análisis del factor masculino: la anticuerpos antiespermatozoides unidos a la evaluación de la funcionalidad hipotalámica/ superficie de los gametos, en pacientes con hipofisaria/testicular, se establece mediante la enfermedad autoinmune está el MAR-test ( mixed determinación de la hormona folículo estimulante atiglobulin reaction) la cual se realiza, mezclando (FSH), testosterona y hormona estimulante de las semen fresco, no tratado, con partículas de látex, células intersticiales ( ICSH). Dentro de las o con eritrocitos de carnero revestidos de IgG pruebas de laboratorio del liquido seminal, se humana, a la cual se le agrega antisuero anti-IgG encuentra la determinación de PH, aspecto, humana. La formación de aglutinados mixtos entre volumen, consistencia, recuento y movilidad de las partículas y los espermatozoides móviles espermatozoides, análisis de las características demuestran la presencia de anticuerpos IgG en los morfológicas , viabilidad y supervivencia , espermatozoides. recuperación de espermatozoides móviles (REM), test de penetración espermática que valora in vitro MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 217 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFÍA Chernecky Cynthia. Berger Barbara. 1999. Pruebas de Laboratorio y Procedimientos diagnósticos. Ed. McGraw-Hill Iberoamericana, México. Pag 1178. Krupp, Marcus A. Et al. 1986. Manual de Diagnóstico Clínico y de Laboratorio. 8ª ed. Ed. Manual Moderno. Farías, Guillermo. 1999. Química Clínica. Ed. Manual moderno, México. Pag. 830 . Organización Mundial de la Salud. 1991. Manual de Laboratorio de la OMS para el examen del semen humano y de la interacción entre el semen y el moco cervical. Ed. Medica Panamericana, Buenos Aires. Pag. 80 . Frances, Talaska F. 1997. Manual de Pruebas diagnosticas. Ed. McGraw-Hill Iberoamericana, México. Pag.1149. Pérez, Efraín. 1995. Infertilidad, Esterilidad y Endocrinología de la Reproducción, un enfoque integral. 2a ed. Ed. Salvat. México. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 218 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS FERTILIZACIÓN IN VITRO ( FIV) Acosta S. A.L., Ballesteros O. H.G., Ruiz B. P., Zamorano O. S.L La técnica de la FIV consiste en facilitar la fusión del ovocito y del espermatozoide en el laboratorio en lugar de las Trompas de Falopio. el mundo. serían, problemas en el moco cervical, formación de anticuerpos anti-espermatozoides, y por alteraciones del sistema neuroendocrino. Una de las razones por las cuales se utiliza la FIV, es en el daño irreversible de las trompas de Falopio, que puede ser consecuencia de una inflamación (provocada por una infección bacteriana o traumatismo) o cirugía previa. El uso de la FIV ha sido una de las técnicas de fertilización microasistida, para tratar problemas de esterilidad e infertilidad en la pareja.(1) Otra de las causas en las cuales se aplica la FIV es en la esterilidad primaria (que puede existir desde el principio del matrimonio) o aquella que puede aparecer después de un parto o aborto, conocida como esterilidad secundaria. Para que los resultados sean lo mas satisfactorios posibles, se deben de tomar en cuenta los requisitos de inclusión del donador, como sería la edad, la cual se establece en un rango de 18 a 40 años. Para la donación de semen, únicamente deben utilizarse muestras congeladas y descongeladas. En el momento del cribaje inicial y al final del Entre las causas, que pueden ocasionar esterilidad período de donación, deben ser negativas las en el caso del hombre, están las alteraciones en: la siguientes parámetros : las pruebas para el VIH1 espermatogénesis, que son las que afectan tanto a y 2; la prueba para el virus linfotrófico humano la calidad como la cantidad de producción de (HTL V) conforme a las preferencias locales; espermatozoides; entre las causas más comunes VDRL y RPR, marcadores para hepatitis B y C; están la oligozoospermia o disminución de la detección de Neisseria gonorrhoeae y Chlamydia cuenta total por ml. , astenoszoospermia o trachomatis en semen u orina, así como la de anticuerpos contra el disminución de la motilidad, teratozoospermia o detección citomegalovirus(CMV). disminución de las formas normales, necrozoospermia que es el observar espermatozoides muertos, azoospermia o ausencia La donación de gametos no debe ser utilizada con de espermatozoides en el líquido seminal. A estas fines eugénicos, debiéndose prohibir el comercio alteraciones se les asocia con enfermedades con gametos humanos.(2)(3) infecto-contagiosas de transmisión sexual, fármacos, estrés emocional, radiación por rayos La técnica de FIV requiere la estimulación ovárica para que se obtenga cierta cantidad de ovocitos, X, entre otras. de manera que puedan estar disponibles mas En el caso de la mujer pueden ocasionar gametos, para así aumentar las posibilidades de esterilidad, diversos tipos de causas, como lo son, embarazo. La respuesta a la estimulación de la la endometriosis pélvica, obstrucción en las ovulación va a controlar mediante la Trompas de Falopio; otras de las anormalidades monitorización de los niveles de estradiol y por la MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 219 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS medición del ultrasonido. crecimiento folicular con En el momento en que este crecimiento sea correcto, los folículos son puncionados para aspirar su contenido y obtener los ovocitos (captación o cazamiento de óvulo). Estos ovocitos serán incubados con espermatozoides capacitados del donador y si ocurre fecundación dentro de las primeras 48 horas, los preembriones resultantes, serán transferidos a la cavidad uterina entre 2 y 6 días después de la punción folicular, para que la implantación tenga lugar en los días adecuados. El proceso de transferencia se realiza en forma ambulatoria. No requiere analgesia ya que es indoloro. En posición ginecológica se coloca un espejo para ver el cuello uterino. Los preembriones a transferir estarán sumergidos en un medio de cultivo, colocándose en un catéter de transferencia (tubo estéril largo y delgado), suavemente se guía este catéter a través del cuello uterino y se coloca el contenido en la cavidad uterina. El seguimiento y recomendaciones post–transferencia es que, una vez concluido el proceso, la paciente tenga reposo, reducir actividades pesadas, así como también recibirá una medicación hormonal (progesterona) hasta confirmar el resultado del test de embarazo. El mismo deberá ser realizado cuando el profesional así lo considere, alrededor de 12 días después de realizada la transferencia. Los requerimientos primordiales para llevar a cabo la FIV son que exista un donador apto, cavidad uterina funcionalmente normal y capacidad de respuesta ovárica.(3) La eficacia de la FIV es alta, quedando embarazadas aproximadamente una de cada 4 ó 5 que lo intentan. La FIV es una acción terapéutica en medicina reproductora que tiene las más altas posibilidades de éxito por intento en cada ocasión . Existen inconvenientes específicos a la técnica, como el riesgo de la hiperestimulación ovárica, la necesidad de limitar el numero de preembriones que deben de ser implantados, para evitar la posibilidad de embarazos múltiples.(3) En general, como todo proceso complicado, requiere de ciertos cuidados tanto por parte del especialista como del paciente. Cabe mencionar, que la FIV, no puede considerarse como un método 100% seguro, ya que pueden ocurrir abortos, por lo que se debe tener paciencia y mente abierta a toda posibilidad que se pueda presentar. BIBLIOGRAFÍA Córdova M.A., Fierros M.Y., Zúñiga S., Zamorano O. S.L. 2001. Artículo de la XIX Muestra Estudiantil. Importancia del perfil andrológico en el diagnóstico de la esterilidad en la pareja. Revista de organon sobre la mujer y la salud Orgyn. ISSN09281339. Dirección de Internet WWW. scbbs-bo.com/bolaj/medcool/ FECUNDACIÓN.HTM Organización Mundial de la Salud. 1991. Manual de Laboratorio de la OMS para el examen del semen humano y del interacción entre el semen y el moco cervical. Ed. Médico Panamericana. Buenos Aires, Argentina. Pág. 80. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 220 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS IMPORTANCIA DEL LABORATORIO CLINICO EN EL DIAGNOSTICO DE b-TALASEMIA De La Ree B. C.G; Durón J.C.F; Reséndiz S.M.G; Zamorano O.S.L. La hemoglobina ocupa alrededor del 33% del volumen del eritrocito y el 90% del peso seco de la célula, en donde cada eritrocito contiene de 2732 pg de hemoglobina. En los estados anémicos, la célula puede contener menos hemoglobina, reduciendo la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, como ocurre en las anemias hipocrómicas . Aunque la hemoglobina es sintetizada desde la etapa del proeritroblasto , la mayor parte de la hemoglobina se sintetiza en la etapa policromatófila. Aproximadamente el 65% de la hemoglobina es sintetizada antes de la expulsión del núcleo. La carencia de este organelo impide al reticulocito programar RNA nuevos; pero su RNA y mitocondrias residuales le permiten producir el 35% de hemoglobina celular restante(2). de succinil coenzima A más glicina, para formar el ácido 5 amino-levulínico (ALA). La reacción ocurre en las mitocondrias en presencia de fosfato de piridoxal, hierro en estado ferroso, la enzima ALA sintetasa y CoA. Fuera de la mitocondria dos ALA se condensan para formar el pirrol porfobilinógeno por acción de la ALA deshidrasa. Después, cuatro moléculas de porfobilinógeno se condensan para formar un tetrapirrol lineal que al sufrir ciclización formará uroporfirinógeno III por acción de una uroporfirinógeno sintetasa y uroporfibirinógeno cosintetasa; posteriormente por acción de una uroporfirinógeno descarboxilasa se producirá coproporfirinógeno III. Dentro de la mitocondria por acción de una coproporfirinógeno descarboxilasa se forma protoporfirina III; luego sigue la quelación del hierro en el anillo de La concentración de hemoglobina en la sangre es protoporfirina, catalizada por una ferroquelatasa ( el resultado de un equilibrio entre la producción y 2,3). destrucción de eritrocitos. La molécula de hemoglobina está formada por cuatro subunidades, La síntesis de las cadenas de globina se realiza en cada una de las cuales contiene un grupo hem los ribosomas y puede estar formada por cadenas anidado en una grieta hidrofóbica de una cadena alfa, beta, gamma, delta o epsilon, dando lugar a proteínica, la globina. diferentes tipos de hemoglobinas, en donde el tipo de cadena sintetizada está bajo control genético, El hem está compuesto de un anillo de porfirina en la cual los polímeros de a y b globina son con un átomo de hierro ferroso, instalado en una traducidos en sus respectivos RNAm. La mayor bolsa hidrofóbica cerca de la superficie. La parte de las células producen cadenas a y b para la formación del anillo de porfirina se inicia en la formación de hemoglobina A. mitocondria, continúa en el citoplasma y posteriormente regresa a la mitocondria para la La talasemia nos habla de una deficiencia en la incorporación del hierro, finalmente el hem síntesis de las cadenas que forman la globina ya abandona la mitocondria para combinarse con los sea de la cadena a o en la cadena b principalmente. dos pares de globina en el citoplasma ( 2 ). La cadena b es la que se altera en el caso de las b La síntesis del hem comienza con la condensación talasemias y existe una heterogeneidad MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 221 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS considerable de los defectos moleculares. La mayor parte son sustituciones de una base única que producen defectos de transcripción, un proceso de unión del RNA o de traducción, con el resultado de una disminución del RNA mensajero o de un RNA mensajero inestable. En la Talasemia heterocigota b 0 /b la síntesis de la cadena b0 está ausente y los genes de la cadena b globina, se encuentran intactos produciéndose cadenas b globinas en cantidades reducidas, elevándose la producción de HbA2 y HbF, en tanto que la HbA1 esta disminuida.(1 ). El cromosoma que codifica la cadena a (formada por 141aminoácidos) de la globina, es el cromosoma 16 y el gen que codifica a la cadena b (formada por 146 aminoácidos) de la globina, es el cromosoma 11, las anormalidades se asocian a una alteración en el gen 87 y 88 del RNA m (1, 3). fragilidad osmótica disminuye como causa primaria , a la presencia de células en diana o codocitos, los niveles de fierro y ferritina en suero por lo general suelen también ser normales; los reticulocitos estan aumentados pero no en el grado esperado de acuerdo con la intensidad de la anemia pudiéndose encontrar además eritrocitos nucleados.(1) (2) (3) El ADE (Ancho de Distribución eritrocitaria) o RDW. puede estar aumentado. La talasemia puede confundirse con anemia por deficiencia de fierro y anemia sideroblástica, por lo cual se deberá de determinar las concentraciones de protoprofirina libre del eritrocito (PLE) u otro índice del metabolismo del hierro para diferenciarlas. El valor de la PLE es normal en talasemia y aumenta en la deficiencia de fierro; sin embargo es posible que aumente cuando coexiste el envenenamiento con plomo y Las formas graves de Talasemia heterocigotica son talasemia, en donde la ferroquelatasa es inhibida raras, en muchos individuos se comprueba leve por el plomo y produce un aumento de la PLE. anemia hipócromica y microcítica, con ligera Otros estudios son útiles para diferenciar a la ictericia hemolítica y esplenomegalia. No obstante talasemia de la anemia por deficiencia de fierro y la mayoría de los efectos de talasemia menor, no la anemia sideroblástica como sería la ferritina, la muestran síntomas ni signos físicos anómalos, solo capacidad de fijación de fierro y la saturación de se muestran síntomas en periodos de estrés y la transferrina, entre otras. (1) (4) (5) embarazo.(2) En la mayoría de los pacientes se revela una El diagnóstico de este padecimiento se basa en hemólisis crónica debida a un aumento en la los exámenes del laboratorio, siendo la bilirrubina no conjugada. En medula ósea por lo electroforesis la más importante, debido a que es general se muestra una hiperplasia eritroide muy el único tipo de anemia en que varía la notable. Los eritroblastos tienen aspecto normal electroforesis. Son característicos en la mayoría en citoplasma, membranas citoplásmica desiguales de los casos cifra de hematíes normales y y punteado basófilo notable. La tinción con azul disminución de la hemoglobina y el hematocrito. de Prusia revelan abundancia de hierro. En La HCM es baja, habitualmente menor a 22 pgr, ocasiones se observan unos cuantos sideroblastos al igual que el VCM y la CHCM , aunque en en anillo. Se pueden encontrar células fagocíticas ciertos casos esta última puede ser normal. En la espumosas. La espuma tal vez resulte de los lípidos extensión de sangre periférica, las células muestran de la membrana eritrocítica digeridos parcialmente microcitosis y poiquilicitosis moderada habiendo y vinculados con la intensa eritropoyesis ineficaz. esquistocitos, ovalocitos, dacriocitos, eliptocitos, células en diana y presencia de punteado basofilo. La electroforesis de la hemoglobina muestra Las células anormales pueden ser atrapadas por el resultados variables según los genes de talasemias bazo y ser destruidas y la bilirrubina indirecta heredados. (1) (2) (5) Las transfusiones sanguíneas puede encontrarse en niveles elevados; la regulares evitan hiperestimulación de la medula MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 222 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS ósea y las complicaciones resultantes. Sin embargo, esta terapéutica conduce a las complicaciones vinculadas con la sobrecarga de hierro. Se practica en ciertos casos esplenectomía , en un intento de reducir la hemólisis y propagar la supervivencia de los eritrocitos. Durante los últimos años se han intentado transplantes de medula ósea en un esfuerzo para proporcionar al paciente células progenitoras con capacidad de producir eritrocitos normales. Aunque el transplante de medula ósea es una opción para los pacientes con talasemias que disponen de un donante apropiado, podemos concluir que la btalasemia es una hemoglobinopatía cualitativa debido a que se altera el número de aminoácidos que forman la molécula de la hemoglobina para formar hemoglobinas inestables, lo cual trae como consecuencia el aumento de otras clases de hemoglobina, como lo son la HbA2 y HbF. ( 1 ) ( 2 ) BIBLIOGRAFÍA Jonh Bernard Henry. 1997. Hematología y Coagulación Diagnóstico Clínico por el Laboratorio. 9a. ed. Ed. Masson- Salvat Medicina. Pag. 677 - 680 Shirlyn McKenzei. 2000. Anemias por defectos en la Síntesis del Hem. Hematología Clínica. 2a . ed. Ed. Manual Moderno. Pag. 196 - 211. William J. Williams, Ernest Beutler, Allan J Erslev, Marshal A. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Lichtman.1990.Hematology. 4a . ed. Ed. Mc Graw Hill. Pag. 510 515. Carrillo Farga. 1992. Hematología Casos Clínicos. 2a . ed. Ed. Interamericana. Mc Graw – Hill. Pag. 45 Guillermo Farias M. 1993. Síntesis de ácidos nucleicos. Química Clínica.10a . ed. Ed. Manual Moderno. Pag. 471. 223 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS AVANCES DE LA MEDICINA AMENAZADOS POR Enterococcus sp Alvarez Ainza M. L., Briseño Estrada D. , Núñez Mejía G.,Vázquez Arreola V., Moreno Ibarra G., Navarro Navarro M. RESUMEN INTRODUCCIÓN La OMS ha lanzado una alerta global por el aumento de la resistencia a los antibióticos de diferentes microorganismos, esta resistencia constituye un problema de primera línea en la salud pública global que pueden llegar a aumentar la morbilidad y mortalidad de las infecciones así como los costos sanitarios. Se ha encontrado que son varios los microorganismos que han desarrollado resistencia a los antibióticos y que entre ellos se transfieren los genes de resistencia. El uso indiscriminado de medicamentos (en EU) y el uso de avoparcina y otros promotores de crecimiento utilizados en cerdos y pollos ( en Europa ) es una razón importante por la cual aparecen cepas resistentes. Los Enterococcus multiresistentes reciben especial atención ya que adquieren resistencia a nuevos antibióticos utilizados en humanos de manera muy rápida. El último informe de la OMS advierte que el aumento de la fármaco resistencia podría arrebatarnos la oportunidad de curar muchas enfermedades y poner freno a las epidemias, ya que muchas enfermedades hoy curables (desde infecciones de garganta y de oído hasta la OBJETIVO tuberculosis y el paludismo) podrían convertirse en incurables. Los pacientes hospitalizados son Realizar una revisión bibliográfica acerca de los especialmente vulnerables ya que adquieren Enterococcus sp. relacionados con la microbios fármaco resistentes ahí mismo. Estas farmacoterapia en infecciones nosocomiales y resistencias pueden llegar a aumentar la morbilidad comunitarias que afectan ó amenazan los avances y la mortalidad causada por infecciones, así como de la medicina. los costos sanitarios (9). Se ha encontrado que son varios los microorganismos que han desarrollado resistencia a los antibióticos como Los Enterococcus son microorganismos distribuidos ampliamente en la naturaleza, en el tracto intestinal de humanos y animales. Son agentes causales de diversas infecciones intrahospitalarias. La causa más importante de la sobrevivencia de Enterococcus es su habilidad para adquirir resistencia a todos los antibióticos disponibles en la actualidad ya sea por mutación , por adquirir material genético de otra fuente a través de la transferencia de plásmidos y transposones, además de su resistencia intrínseca. Cada vez es más frecuente el aislamiento de cepas de Enterococcus multirresistentes a partir de muestras clínicas, infecciones que dificultan la terapia e incrementan la morbimortalidad. Se han clasificado dentro del género alrededor de 20 especies de las cuales se han identificado a E. fecalis (80-90 %) y E. faecium (5-15 %) responsables de la mayoría de las infecciones humanas. Son microorganismos muy fáciles de identificar en el laboratorio y es recomendable practicar pruebas de susceptibilidad a los antibióticos al aislarlos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 224 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Staphylococcus aureus, Mycobacterium sp, Enterococcus sp. Existen reportes de la presencia de Enterococcus resistentes a la vancomicina (VRE) en personas asintomáticas y que no han estado en tratamiento u hospitalizados recientemente, lo cual nos lleva a pensar que no sólo en los hospitales es donde se corre el riesgo de contraerlo o ser portadores de ellos. (8) En los pacientes con quemaduras infectados con Enterococos identificados, éstos adquirieron resistencia a la vancomicina suministrada a las semanas de iniciar el tratamiento. A su vez se observa que Enterococcus tiene una capacidad de diseminación muy rápida ya que en semanas se desarrolló bacteremia en estos pacientes, las cuales muchas veces los llevan a la muerte.(4) La importancia del VRE aparte de afectar el tratamiento en cuanto a aumentar los días de la farmacoterapia y originar de insuficiencia renal y neutropenia; es la capacidad de transferir estos genes de resistencia a otros microorganismos. (6) Enterococcus y su significancia clínica. Originalmente fue clasificado en 1930 en el grupo D de los Streptococcus, los Enterococcus fueron oficialmente integrados en este género en 1984 después de que estudios de hibridación de ácido nucleico mostraron diferencia con los Streptococcus. Los Enterococcus son cocos Gram positivos, agrupados en cadenas o en pares. (Figura 1) Son parte de la flora normal del tracto gastrointestinal y tracto genital femenino de muchos organismos, incluyendo los humanos. Resiste temperaturas de 10 a 45°C. Esta bacteria puede ser diseminada por transmisión vía oralfecal, con el contacto de fluidos corporales infectados o superficies contaminadas . Son microbios resistentes o tolerantes a concentraciones relativamente altas de sal y ácido, también resisten bajos niveles de detergentes (6). Además los Enterococcus son los causantes de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL alrededor del 12% de todas las infecciones nosocomiales, segundo después de E. coli (4).Las infecciones por Enterococcus pueden causar infecciones abdominales, infecciones cutáneas y subcutáneas, infecciones del tracto urinario, bacteremias, etc. Pueden ser difíciles de tratar en donde las cepas son resistentes a los antibióticos utilizados en el tratamiento de la infección, especialmente en pacientes inmunodeprimidos (8). Las infecciones enterocócicas pueden ser debidas por lo menos a 12 especies que incluyen a Enterococcus avium, E. casseliflavus, E. durans, E, faecalis, E.faecium, E. gallinarum, E. hirae, E. malodoratus, E. mundtii, E. pseudoavium, E. raffinosus y E. solitarius, especies adicionales como E. cecorum, E. columbae, E. saccharolyticus, E. dispar, E. sulfureus, E. seriolicida, y E. alavenses pueden ser propuestos como adicionales en esta lista. La mayoría de las infecciones críticas pueden ser debidas a E. faecalis o E. faecium, ocasionalmente las infecciones pueden ser debido a E. gallinarum, E. raffinosus. E. casseliflavus, E. avium, E. pseudoavium, E. malodoratus, E. mundtii, E. durans o E. hirae, sin embargo nos enfocamos predominantemente en E. faecalis y E. faecium ya que son los más frecuentes en las infecciones nosocomiales. (3). E. faecium no es el más común pero es el que adquiere resistencia más rápidamente que E. faecalis que causa la mayoría de las infecciones (79%). En un estudio realizado entre 1995 y 1997, se aislaron 15,000 cepas de Enterococcus de los cuales, menos del 2% de E. feacalis fueron encontrados resistentes a ampicilina y vancomicina, mientras que el 83% de los E. faecium aislados fueron resistentes a ampicilina y un 52% a vancomicina.(3) E. faecium es conocido por tener resistencia a varios tipos de antibióticos incluyendo quinolonas y aminoglucósidos. La resistencia a penicilina fue observada por primera vez en E. faecium en 1983 y en 1988 el primer caso de resistencia al “antibiótico de ultima opción”, vancomicina, fue detectado en Europa. (6) 225 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Resistencia a los antibióticos. Hay por lo menos tres razones causantes de la emergente multirresistencia de los Enterococcus: resistencia intrínseca a diversos antibióticos, a la adquisición de genes móviles de resistencia en plásmidos y transposones y en transferencia de cromosomas (7). Los Enterococcus tienen resistencia intrínseca a antibióticos como los â-lactámicos (particularmente cefalosporinas y penicilinas resistentes a penicilinasas), bajas concentraciones de aminoglucósidos, clindamicina, fluoroquinolonas, trimetroprin y sulfametoxazol, y adquirida, a elevadas concentraciones de âlactámicos, a través de la acción de los PBP’s o a la producción de â-lactamasas, elevadas concentraciones de aminoglucósidos, glicopéptidos (vancomicina y teicloplanina), tetraciclina, eritromicina, fluoroquinolonas, rifampicina, cloranfenicol, ácido fusídico y nitroflurantoina.(7). Ver figura 2. En muchas ocasiones con la identificación de un coco Gram positivo presente en alguna infección se le suministra al paciente vancomicina sin aún haber identificado al 100 % al género, una vez identificado género y especie muchas veces resulta ser otro microorganismo en el cual la vancomicina no tendría porqué ser suministrada por lo cual se cambiaba el tratamiento dejando al antiguo, incompleto. (6) Los alimentos transgénicos es otra causa de adquisición de genes que codifican para la resistencia a antibióticos el cual puede ser incorporado por la bacteria al estar en contacto con dicho alimento de manera directa o indirecta; directa cuando el alimento se contamina o indirecta cuando la bacteria pertenece a la flora normal del individuo que consumió el alimento transgénico.(5) Así mismo, hay alimentos como el pollo, que en la crianza de éstos se les dan suplementos MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL alimenticios como promotores de crecimiento, como la avoparcina que es un compuesto glicopéptido y la tylosina que es un macrólido, parecidos en su estructura química a los antibióticos de uso humano, razón por la cuál las bacterias adquieren resistencia al estar en continuo contacto con ellos.(5) Se han probado nuevos medicamentos contra las infecciones causadas por E . faecium resistentes a vancomicina, como es la linezolida, que en un principio de la farmacoterapia parecía ser bueno, y después no servía contra este microorganismo. Entonces se cree que el microorganismo adquiere la resistencia en el transcurso de la terapia especialmente si es prolongada. (3). La determinación oportuna de los Enterococcus resistentes es muy fácil en el laboratorio de Microbiología, ya que sólo se procesa la muestra (generalmente heces), inoculando caldo KF que selecciona la población de Enterococcus, de ahí se pasa a BHI salado, agar KF y BEM (Medio de bilis esculina), una vez dadas estas pruebas positivas a estos microorganismos, se procede a realizar un antibiograma, de esta manera podremos saber a que antibióticos es resistente el Enterococcus. (1)(2) El empleo de técnicas genéticas son ampliamente recomendadas, ya que es posible identificar los genes específicos de cada microorganismo directamente de especímenes clínicos en aproximadamente una hora, para poder dar un tratamiento adecuado y oportuno, presentando el único inconveniente que resulta una metodología de alto costo, y se requiere tener una base datos de todos los genes de las bacterias más representativas de las infecciones de la región.(2). CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Los criadores de pollo deberían mostrar conciencia al problema que ocasiona la administración de 226 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS suplementos alimenticios a los diferentes animales de engorda, y no sólo pensar en el beneficio económico que les da la rápida distribución y venta de estos animales, ya que en un futuro se puede restringir la venta de estos productos debido a su inconciencia y/o ignorancia. La educación oportuna a los criadores así como a los empresarios, es algo que se necesita hacer para evitar la formación y diseminación de bacterias resistentes a los antibióticos a través de los productos alimenticios. Se ha visto que el cambio en las fórmulas de los antibióticos que actualmente se usan son capaces de aumentar la mortalidad en bacterias resistentes, pero por otro lado, pueden disminuir la susceptibilidad a ciertas bacterias; al final es cuestión de tener prioridades en cuanto a cuál bacteria está causando más problemas, y cual se está diseminando más en ese momento. Figura 1: Enterococcus sp. Figura 2. Resistencia a los antibióticos por Enterococcus faecalis. BIBLIOGRAFÍA Arthur1, Michel and Richard Quintiliani Jr. Regulation of VanAand VanB-Type Glycopeptide Resistance in Enterococci 2001. Antimicrobial Agents and Chemotherapy . Vol. 45, No. 2; 375-381. Bergeron Michel G and Marc Ouellette. . 1998. 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Clinical Microbiology Reviews. Vol. 13, No. 4; p. 686-707. www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi La fármaco resistencia amenaza a los avances de la medicina. www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi . Epidemiology of vancomicycin-resistant enterococci in the community and the relevant of form animals to human infection. www.healthig.com/resistencia/resistencia12.html Antibióticos; la OMS lanza una alerta global por el aumento de la resistencia. 227 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS VIRUS DEL NILO: CARACTERÍSTICAS GENERALES, ASPECTOS EPIDEMIOLÓGICOS Y MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y CONTROL Barroso Herrera y Cairo I. E., González Martín R., Moreno Ibarra G. M., Navarro Navarro M., Castillón Campaña L. G. RESUMEN INTRODUCCIÓN: Los peligros de las enfermedades infecciosas emergentes y reemergentes no son una simple invención de los medios de comunicación. Aunque el mundo desarrollado tiene más recursos para prepararse contra estas amenazas, con el aumento de viajes internacionales, los cambios ecológicos y la mutación vírica natural, la enfermedad emergente de un país es potencialmente la próxima epidemia de otro. Uno de los agentes infecciosos emergentes, es el virus del Nilo también conocido como West-Nile o virus del Nilo occidental. Es transmitido por un vector y las aves actúan como huésped reservorio natural. El método más eficaz para prevenir la transmisión del virus del Nilo es reducir la exposición humana a los mosquitos, educando y concientizando al público sobre esta enfermedad y su prevención. Tanto los profesionales como las personas en general deben recibir entrenamiento ya que sólo con el esfuerzo coordinado de los gobiernos, las fundaciones, los establecimientos científicos y las organizaciones internacionales permitirá mantener a las enfermedades infecciosas del futuro bajo control. El virus del Nilo fue aislado por primera vez en 1937 en Uganda, Las primeras epidemias registradas ocurrieron en Israel durante los años cincuenta. Posteriormente, se observó en Egipto, Israel, India y algunas áreas de África. OBJETIVO Revisión bibliográfica sobre los últimos avances relacionados a la epidemiología, transmisión, mecanismos de patogénesis y formas de prevención y control del virus del Nilo. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL En América, la primera epidemia registrada ocurrió en el área metropolitana de Nueva York en 1999(1). Durante esta epidemia/epizootia, el virus se detectó en 4 estados: Connecticut, Maryland, New Jersey y Nueva York. En el 2000, se detectó una actividad alta de epidemia en Connecticut, Delaware, Maryland, Massachusetts, Nuevo Hampshire, New Jersey, Nueva York, Carolina del Norte, Pensilnania, Rhode Island, Vermont, Virginia u el Distrito de Columbia (2). Hasta el 31 de julio del 2002, se han confirmado 36 casos en humanos y una muerte en EU(9). Debido a la cercanía de nuestro país con los Estados Unidos y la aparición de varios casos (algunos letales) en el nuestro, es necesario lanzar un llamado de alerta a las autoridades sanitarias y tratar de manera más eficaz de concientizar a la comunidad, de las consecuencias que esto puede acarrear en un futuro. El virus del Nilo también conocido como West Nile, o virus del Nilo occidental, es un virus 228 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS transmitido por mosquitos que puede causar enfermedades tan severas como la encefalitis , es un flavirus que pertenece taxonómicamente al serocomplejo de la encefalitis japonesa, que se propaga a una amplia gamma de vertebrados a través de mosquitos infectados(5). Vector del virus del Nilo La forma de transmisión del virus del Nilo es a través de mosquitos infectados. Solamente los mosquitos hembras muerden para obtener nutrientes de la sangre para ovopositar. El mosquito Culex pipiens y la especie Aedes japonicus se han relacionado con el virus del Nilo occidental(17). Los mosquitos Culex ponen huevos en agua estancada alrededor del hogar, las malas hierbas y la hierba alta. Los mosquitos Aedes japonicus frecuentemente en neumáticos desechados. Los mosquitos de Culex son más activos entre la oscuridad y el amanecer, sin embargo, pueden estar presente en cualquier momento del día. Los mosquitos Aedes japonicus se alimentan durante el día y el anochecer, el Centro de Enfermedades de los EU (CDC) también ha estudiado a garrapatas , es importante entender que las garrapatas infectadas no se pueden eliminar como los mosquitos (3). Los principales reservorios en la mayoría de las veces son las aves (gorrión inglés cuervo corvidae, palomas), infectándose y enfermándose . En el humano el periodo de incubación es de 3-14 días después de ser picado por el mosquito. Los mosquitos contraen la infección al picar aves silvestres infectadas, transmitiendo de la misma forma a personas y otros animales (8, 11, 12). La figura 1 ejemplifica el ciclo de transmisión del virus del Nilo. Significancia clínica del virus del Nilo, Diagnóstico y Tratamiento: La infección en el hombre es usualmente asintomática o con manifestaciones parecidas a los de influenza. Los síntomas incluyen fiebre de MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL moderada a alta, fatiga, conjuntivitis, náuseas, dolor abdominal y toráxico, cefalea, diarreas, así como amigdalitis severa y complicaciones respiratorias. Puede ocurrir una erupción roseolar en tronco, extremidades y cabeza. En algunos pacientes la infección resulta severa y letal (4,16). Durante el brote de 1999 en New York, se identificó a través de la experiencia con un grupo de pacientes que muchos presentaron rigidez de nuca, vómitos, convulsiones, confusión, temblores de las extremidades, paresia y coma. Aproximadamente el 15% de las infestaciones de carácter agudo por Virus del Oeste del Nilo llevan al paciente a la muerte o a un daño neurológico permanente. La muerte ocurre típicamente entre el 3 - 15% de los casos. Las personas con alto riesgo para la infección aguda y morir son los ancianos, los niños y aquellos con un sistema inmunológico comprometido como los pacientes de VIH o los que reciben quimioterapia (4, 16) . Para arribar a un resultado acertado acerca de la presencia del virus en los seres humanos se requieren pruebas de diagnóstico especializadas y la disponibilidad de laboratorios que puedan proveer el soporte de laboratorio mínimo . Los laboratorios de salud estatales, veterinarios y de referencia deben contar con locales de bioseguridad de nivel 3 con la capacidad para conducir exámenes que identifiquen anticuerpos de flavivirus específicos. Con el propósito de suministrar los exámenes iniciales en muestras tanto en animales como en humanos es conveniente establecer las pruebas de inmunoensayos vinculadas para detección de anticuerpos de tipo IgM e IgG (5, 17). El tratamiento es sintomático , dirigido fundamentalmente a la inflamación cerebral y a la pérdida de la frecuencia respiratoria. Actualmente no han sido desarrollados antivirales eficaces y no se cuenta con una vacuna comercialmente disponible contra la entidad(14,15). 229 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Prevención y Vigilancia La forma fundamental para prevenir el Virus del Nilo Occidental es mediante el establecimiento de campañas de fumigación con el objetivo de eliminar las poblaciones de mosquitos infectados, por ser estos los vectores de mayor prevalencia en la transmisión del virus al hombre. Las estrategias de control contra los mosquitos incluyen la vigilancia y el estudio de los mosquitos, la fumigación aérea y en tierra. Una forma efectiva y económica para controlar los mosquitos es mediante la reducción de las fuentes larvales a través de programas de disminución consolidados localmente que monitoreen poblaciones de mosquitos e inicien controles después de ocurrida la transmisión de la enfermedad. Estos programas también pueden emplearse como la primera línea de la respuesta de emergencia para contrarrestar la enfermedad si ésta ha sido detectada en humanos o animales domésticos (3, 9) . El hombre puede llevar a cabo actividades para reducir el riesgo de ser picado por algún mosquito, independiente de que éste transmita o no el virus. Primeramente, es conveniente permanecer al amanecer, la caída de la tarde y al anochecer en lugares bajo techo y donde no penetren fácilmente los insectos, pues estos son los horarios típicos de alimentación de los mosquitos. Si es necesario salir afuera debe cubrirse la piel completamente tanto como sea posible y las áreas del cuerpo que queden expuestas deben ser tratadas con repelente contra insectos. Como una precaución extra se deben fumigar con repelente las ropas, ya que los mosquitos pueden picar a través de éstas. Resulta válido señalar que las áreas de alto riesgo son aquellas con clima templado, en las cuales las poblaciones de mosquitos pueden proliferar, así como aquellas zonas cercanas a donde se deposita chatarra u objetos inservibles, lugares muy propicios para la acumulación de agua. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Con la introducción en 1999 del Virus del Oeste del Nilo en el noreste de Estados Unidos se impuso la creación de una serie de lineamientos copatrocinados por expertos de CDC y el Departamento de Agricultura de ese país, con el propósito de estudiar las características del brote y contar con una fuente de información idónea para el monitoreo de la actividad del virus y la prevención de futuros brotes de la entidad. Estos lineamientos son válidos como experiencia a seguir, debido al peligro potencial que puede constituir esta enfermedad para cualquier país de la región, y se pueden consultar en la siguiente dirección electrónica: www.cdc.org, donde se destaca como prioridad intensificar la vigilancia de las aves migratorias en aquellas zonas que presentan un peligro potencial de infestación o ya están afectadas(3). Los moquitos de Culex pueden desarrollarse en cualquier agua que esté estancada por más de cuatro días. Para reducir la población del mosquito alrededor su hogar, por lo que: Reduzca o elimine toda agua estancada Quite todos los neumáticos desechados, Perfore los envases de reciclar en los fondos. Cerciórese de que los canales de la azotea se drenen y limpien correctamente. Vuelque las piscinas plásticas y las ruedas de carretillas cuando no estén en uso. Cambie el agua en los baños de pájaros. Limpie la vegetación y los escombros de los bordes de las charcas. Limpie las piscinas y saunas con cloro caliente. Drene el agua de las piscinas cubiertas (3). Aunque no es necesario limitar ninguna actividad al aire libre, a menos que las autoridades locales le aconsejen lo contrario, usted puede ayudar a reducir el riesgo de ser mordido por los mosquitos. Además de reducir el agua estancada en su yarda, cerciórese de que todas las ventanas y puertas tengan pantallas metálicas, y que todas las pantallas estén en buena condición. También puede protegerse usando repelente. 230 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS El Uso Apropiado del Repelente DEET posible a través de un monitoreo intensivo de las concentraciones de aves de invierno y sus posibles DEET - el producto químico N-N-dietil-m- pérdidas, de la recolección y análisis de los toluamida – es un repelente que puede reducir el resultados de los exámenes de laboratorio riesgo de las mordeduras del mosquito. Se debe obtenidos a partir del hallazgo de aves muertas, usar con precaución. Los productos que contienen así como a partir de la implementación de medidas DEET se han asociado ocasionalmente con de control adecuadas contra los mosquitos que algunos problemas de salud (reacciones de la piel, proliferan en los sitios donde han ocurrido dichos incluyendo la erupción y la hinchazón, irritación hallazgos. Actualmente los especialistas se de los ojos y con menos frecuencia, la esfuerzan por llegar a definir ciertos criterios que confusión).Se recomienda leer todas las incrementarían los niveles de prevención y control instrucciones en la escritura de la etiqueta. Al de la entidad, tales como son el hecho de predecir aplicar DEET, evite la cara y las manos del niño. dónde el virus podría desencadenarse en un Evite el uso prolongado y excesivo de DEET. Úselo próximo brote, así como aspectos tan vitales como escasamente en la piel expuesta: no trate la piel la definición de la duración de la viremia o la no expuesta. NO aplique repelentes en áreas frecuencia del ciclo del virus activo en varios cerradas (3). poblaciones aviarias y de mosquitos expuestas a éste. Investigaciones futuras pretenderán dar CONCLUSIONES respuesta sobre la persistencia a largo plazo del virus activo en la sangre de las especies de aves El peligro potencial para México, el Caribe y del nuevo mundo, pues son cuestiones de las que Suramérica está latente hoy día, sin embargo, hasta ahora nada se conoce, como también muy minimizar los efectos del virus en humanos poco se sabe acerca de la viremia a largo plazo de constituye una actividad de primera línea sólo otras especies de aves. Aves reservorio del virus del Nilo Fig.1 Ciclo de transmisión del virus del Nilo MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 231 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS BIBLIOGRAFÍA Andreadis T.G. et al. 2001. Mosquito Surveillance for West Nile Virus in Connecticut, 2001: Isolation from Culex pipiens,Cx. restuans, Cx. salinarius, and Culiseta melanura. Emerging Infectious Diseases. 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La cepa de Salmonella Typhimurium DT 104 se seleccionó en el ganado y es resistente a cinco antibióticos, ésta cepa ha causado brotes de infección en el humano y se ha diseminado a muchos países europeos y Estados Unidos. El consumo de avoparcina como promotor de crecimiento de animales seleccionó cepas resistentes a glucópeptidos en cepas de enterococos. Las cepas de Escherichia coli y Campylobacter provenientes de animales de engorda se relacionan con incremento en el grado de resistencia a quinolonas. Ellas han causado brotes o infecciones en humanos que complican el tratamiento y la recuperación. Por eso es que hoy en día existe una gran preocupación por el desarrollo de resistencias a antibióticos en bacterias de interés en medicina humana y veterinaria, así como la necesidad de reglamentaciones para su uso y aplicación. últimos años , diferentes publicaciones hacen referencia al impacto que puede tener el consumo de antibióticos por animales en el desarrollo de resistencias en microorganismos de interés en medicina humana (1). En los animales se utilizan antibióticos con tres finalidades: terapéutica, profiláctica y como promotores del crecimiento, especialmente en monogástricos (aves y cerdos), disminuyendo de este modo el costo de la producción (2). Los antibióticos son sustancias químicas producidas por diferentes especies de microorganismos que suprimen el crecimiento de otros microorganismos y pueden, eventualmente, destruirlos. Los mecanismos mediante los cuales los antibióticos aceleran el crecimiento y favorecen un mayor aumento de peso en los animales que los consumen no se conocen bien. Se cree que la forma en que promueven el crecimiento se deben a la eliminación de microorganismos causantes de infecciones subclínicas, a la reducción de sustancias tóxicas, como el amoníaco, que retardan el crecimiento, y en la menor destrucción y competencia por nutrientes en el tracto INTRODUCCIÓN gastrointestinal. Como consecuencia existe una mayor capacidad de adaptación de los animales a Tras las recientes crisis registradas en Inglaterra los cambios de alimentación y manejo, y una por el mal de las vacas locas y en Bélgica por la disminución de enfermedades causadas por el identificación de Dioxinas en pollos, la sanidad y transporte y cambio de ambiente, con lo cual se la nutrición animal están siendo punto de control logra mayores ganancias de peso, con menor primordial dentro de la unión Europea. En los cantidad de alimento consumido en períodos MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 233 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS menores de tiempo (6). En los últimos años, el uso veterinario de antibióticos, especialmente los empleados como promotores de crecimiento animal, están siendo objeto de duras críticas y presiones legales. La razón se debe a que estos agentes podrían ser los causantes directos del incremento de los casos de resistencia a los medicamentos antimicrobianos usados en medicina humana (1). Los agentes antimicrobianos deberían utilizarse exclusivamente con dos fines perfectamente definidos: con fines profilácticos, solamente en aquellos casos en que este demostrado su importancia para prevenir una infección. Con fines terapéuticos, como tratamiento de una infección documentada. Esta es la forma ideal del tratamiento antimicrobiano, conociendo el agente causal. Muchas veces el tratamiento se comienza de forma empírica en casos de sospecha de infección cuando se considera urgente la necesidad del mismo (1). Los antibióticos con fines terapéuticos en animales se consumen a dosis relativamente elevadas durante cortos períodos de tiempo. Por el contrario, cuando se consumen con fines de engorda se consumen en bajas dosis durante largos períodos de la vida del animal (2). El empleo indiscriminado de estos productos está relacionado con la aparición de gérmenes resistentes a los antibióticos que a su vez, crea la necesidad cada vez mayor, de nuevas drogas, estas cepas llegan al humano a través de los alimentos de origen animal (1). MATERIALES Y MÉTODOS Se realizó una revisión bibliográfica acerca de la problemática en salud humana debido al uso de antibióticos en animales. Existe evidencia que el uso de antibióticos en los animales de engorda selecciona cepas de Salmonella sp, Campylobacter sp y Enterococcus sp multirresistentes (7). RESULTADOS La cepa de Salmonella Typhimurium DT 104 se seleccionó en el ganado y es resistente a cinco MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL antibióticos. Esta cepa ha causado brotes de infección en el humano y se ha diseminado a muchos países europeos y Estados Unidos (7). Salmonella typhimurium DT 104 es un serotipo particularmente importante. La resistencia va en aumento. En 1995, de 11.083 salmonellas examinadas en el Laboratorio Veterinario Central del Reino Unido, 62.2% fueron resistentes a todos los antimicrobianos estudiados, mientras que en 1994, 49% fueron resistentes (4). En 1985 en el estado de California, se les administraron antibióticos a los cerdos los cuales desarrollaron cepas resistentes de Salmonella, lo que llevó a la población a desechar los alimentos procedentes de cerdo, res, huevo y otros alimentos, esto ocasiono una epidemia que se relacionó al consumo de hamburguesas lo cual provoco daños a la salud en aproximadamente 1000 habitantes (3). El uso de avoparicina en el alimento animal seleccionó cepas de Enterococcus resistentes a la vancomicina que han causado infecciones hospitalarias difíciles de tratar, contribuyendo a un aumento en la morbimortalidad (7). En los últimos años, diferentes trabajos llevados a cabo en Europa han puesto de manifiesto la diseminación de cepas de Enterococos resistentes a glucopéptidos, pertenecientes al genotipo van A, en muestras de diferentes orígenes: animal, aguas residuales, alimentos y heces de individuos voluntarios sanos ( 2 a 28% ). Este hecho se ha relacionado con el consumo de avoparicina como promotor de crecimiento de animales, que pudo haber condicionado la selección de dichas cepas resistentes a glucopéptidos en animales y su posterior diseminación en humanos. Los animales pueden representar, por tanto, un reservorio importante de cepas resistentes a glucopeptidos, y un reservorio de genes van A (2). La vancomicina ha sido utilizada desde la década de los 50 en medicina humana y desde 1980 en animales de granja, donde ha sido identificada como una fuente de resistencia para enterococos. Los enterococos resistentes a la vancomicina fueron cultivados 234 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS primeramente de vegetales en la Gran Bretaña y El incremento vertiginoso en la resistencia a en Alemania, posteriormente se cultivaron de ciprofloxacino que se observa en Campylobacter muestras de cerdos y otros animales de granja (3). en la década de 1990 fue del 1 al 12%, 30 a 50% en 1991-1993, y para 1996 fue de 80%. Por otro Después de la introducción de las fluoroquinolonas lado van den Bogaard y cols (2) relacionan el para uso terapéutico en pollo se presentó una alza consumo de quinolonas en animales con el en la prevalencia de cepas de Campylobacter desarrollo de resistencias en E. coli aislados tanto resistentes a estos antibióticos; esto ha llevado a de animales ( pavo: 49% de resistencia a fallas terapéuticas en el humano (5). La influencia ciprofloxacino) como de los humanos que los del consumo de antibióticos en veterinaria sobre cuidan ( 29% ), planteando que el uso de el desarrollo de resistencia en aislamiento en enrofloxacino selecciona dicha resistencia en E. humanos es el caso de la resistencia a las coli de la flora intestinal de estos animales, y que fluoroquinolonas en Campylobacter y Escherichia las cepas resistentes se diseminan y colonizan a coli. El enrofloxacino es una quinolona utilizada humanos. Otros autores también refieren altos en el terapéutica animal, cuyo principal metabolito grados de resistencia a quinolonas ( 13 a 30% ) en es el ciprofloxacino, existiendo resistencia cruzada cepas de E. coli procedentes de pollo (6). entre ellos. Este antibiótico se autorizo en veterinaria en España en 1990 y en otros países CONCLUSIONES europeos, algunos años antes, como en el caso de Holanda en 1987. En estudios realizados en Debemos ser conscientes que el uso América, México fue el país con el mayor número indiscriminado y descontrolado de los antibióticos de pacientes que adquirieron infecciones con cepas nos llevará en corto o mediano plazo a sufrir las resistentes de C. jejuni. En México, la cantidad de consecuencias, terapias fallidas y aumento en la carne de puerco producida tuvo un incremento de morbimortalidad en humanos, causado por cepas 0.77 billones de Kg en 1990 y de 1.45 billones de de bacterias resistentes originadas en la flora Kg en 1997. Las sales de quinolonas utilizadas en normal de animales de engorda y que se transmiten cerdos, incluían las fluoroquinolonas por la cadena alimenticia. ciprofloxacina, enrofloxacina, y danofloxacina. Por lo tanto el uso de fluoroquinolonas en México En la actualidad se está generando una gran puede contribuir a que los turistas contraigan preocupación por el desarrollo de resistencia a los infecciones con cepas resistentes de C. jejuni como antibióticos, lo cual sugiere que se tenga un mayor ha sido reportado recientemente (5). control y reglamentaciones oficiales para el uso y aplicación de estas drogas en animales de engorda. BIBLIOGRAFÍA 1. Cancho Grande, B.; García Falcón, M.S.; Simal Gándara, J. 2000. El uso de los antibióticos en la alimentación animal: Perspectiva actual. Ciencia y Tecnología de alimentos. 3 (1): 39-47. 2. Diez P., Calderón V. 1997. Empleo de antibióticos en veterinaria. Revista Española de Quimioterapia. 10 (4): 15-21. 3. Khachatourians G.G. 1998. Agricultural use of antibiotics and the evolution and transfer of antibiotic-resistant bacteria. Canadian Journal Medical Association. 159 (9): 1129-1136. 4. RIMSA11/10 ( Esp. ). 1999. El uso de antibióticos en producción MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL animal y la resistencia antimicrobiana. XI Reunión Interamericana de Salud Animal a Nivel Ministerial. 5.Smith K.E., Besser J.M. 1999. Quinolone-Resistant Campylobacter jejuni Infections in Minnesota, 1992-1998. New England Journal of Medicine. 340 (20): 1524-1532. 6. Torres C. y Zarazaga M. 1998. Repercusiones en el hombre del consumo de antibióticos por animales. Revista Española de Quimioterapia. 11 (1): 14-21. 7. WHO/EMC/ZOO/97.4. 1997. The Medical Impact of the use of antimicrobials in food animals. Berlin, Germany. 235 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS EFECTO DEL ESTER FENETÍLICO DEL ÁCIDO CAFEICO (CAPE) EN EL PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENO Castañeda-Patiño M.A., Granados Lopez A.J., Velázquez Contreras C.A., Hernández Martinez J. RESUMEN El propolio, es una sustancia que utilizan las abejas para construir y mantener sus colmenas, ha sido en muchas culturas un remedio casero utilizado durante siglos para luchar contra las infecciones. El ester fenetílico del ácido cafeico (CAPE) es un compuesto activo aislado del propolio, el cual posee diferentes actividades biológicas tales como: efectos anti-inflamatorios, anti-virales, anti-tumorales, anti-oxidantes y efectos inmunoreguladores los cuales no están ampliamente caracterizados. Dentro de los mecanismos de acción que tiene el CAPE se encuentra la inhibición del factor de transcripción nuclear NF-kB, el cual juega un papel crítico en diversas respuestas inmunes del hospedero, mediante la inducción de la transcripción de genes involucrados en el proceso inflamatorio, como por ejemplo la expresión de diversas citocinas inflamatorias, así como la expresión de moléculas del complejo principal de histocompatibilidad y proteínas involucradas en los procesos de adhesión celular. El propósito de nuestro trabajo fue evaluar el efecto del CAPE en el procesamiento y presentación del antígeno. Para esto se utilizó un sistema de procesamiento y presentación, en el cual utilizamos a la proteína lisozima como nuestro modelo de antígeno y a diferentes líneas celulares como. células presentadoras del antígeno (CPA) y .linfocitos T . MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL Nuestros resultados preliminares sugieren que el CAPE tiene un efecto en el procesamiento y presentación del antígeno. En estos momentos estamos desarrollando diferentes experimentos para conocer a que nivel el CAPE esta inhibiendo este proceso. En este trabajo se expondrán todos los resultados obtenidos hasta el momento y se discutirá el efecto biológico del CAPE como un agente inmunomodulador. INTRODUCCIÓN La palabra propolio se deriva del griego, que significa defensa de la ciudad (o colmena ). A partir del propolio se han podido aislar varios compuestos, como es, el CAPE al cual se le han encontrado diversas propiedades biológicas. tales como: efectos anti-inflamatorios, anti-virales, antitumorales, por ejemplo. en el caso de las células HL-60 de leucemia ( line celular obtenida de un paciente con leucemia promielocitica aguda) en las cuales el CAPE induce muerte celular programada ( apoptosis ). Efectos anti-oxidantes, estudios realizados demuestran que esta actividad depende de los grupos hidroxilos y de las características estructurales de la porción ester (2). y efectos inmunoreguladores los cuales no están ampliamente caracterizados.(3) El presente trabajo es enfocado a evaluar el efecto del CAPE en la actividad proliferativa de células transformadas (tumorales), así como su posible efecto en el procesamiento y presentación de 236 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS anfígeno mediante las moléculas del complejo de histocompatibilidad clase II. MATERIAL Y METODOS (epitope HEL48-61), y a la proteína lisozima de la clara de huevo de gallina (HEL), como modelo de antígeno. La línea celular CTLL-2 se utilizo como un sistema biológico para determinar la presencia de IL-2 en el sobrenadante de cultivo. Líneas celulares Las líneas celulares que se utilizaron en este estudio fueron: M12.C3.F6 (línea de células B, utilizada como Célula Presentadora del Antígeno ) y 3A9 ( hibridoma de células T especifico para el epítope de la proteina lisozima HEL 48-61) y CTLL-2 (línea celular-linfocito T dependiente de IL-2). El ensayo de activación celular de la línea 3A9 (célula T) se llevo a cabo en presencia del antígeno HEL (0-0.1 mM) así como diferentes concentraciones de CAPE (0-2 mg/ml). Este ensayo se realizo por triplicado • CAPE • Linea celular M12.C3.F6 (Célula presentadora de antígeno ) • Hibridoma de células T (3A9 ) Cultivo celular • Células dependientes de IL-2 ( CTLL-2 ) Las líneas celulares se mantuvieron en cultivo en medio DMEM suplementado al 10% con suero fetal bovino, a una temperatura de 37°C, y en una atmósfera de CO2 al 5%. . • Proteína lisozima antigeno modelo (HEL ) • Timidina marcada con tritio A B C CAPE HEL A B Síntesis del CAPE La ruta mas eficiente para la síntesis del CAPE fue mediante la reaccion de esterificacion del acido cafeico con alcohol fenetilico, catalizada por acido p-toluensulfonico en benceno, dando un rendimiento del 40%. El CAPE se purifica por recristalizacion en benceno y su estructura fue identificada espectroscopicamente por IR, RMN y por espectroscopia de masas. 3A9 APC INCUBADO por 24 horas. retirar el sobrenadante y pasarlo a una nueva placa Se agregan células CTLL -2 Procesamiento y presentación del antígeno. Con el propósito de evaluar si el CAPE tiene un efecto en el procesamiento y presentación de antígeno mediante las moléculas del MHC clase II, se utilizó un sistema in vitro de procesamiento y presentación de antígeno, utilizando como célula presentadora a la línea celular M12.C3.F6, a la línea celular 3A9 como linfocito T, la cual es un hibridoma de células T específico para uno de los epitopes inmunodominantes del antígeno HEL MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL C Incubado por 24 horas Se agrega H-Timidina 3 tritiada 237 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS Efecto del CAPE en la actividad proliferativa de la línea celular M12.C3F6. • CAPE • Linea celular M12.C3.F6 ( célula presentadora de antigeno) A A Efecto del CAPE en el Procesamiento y Presentación del epitope de HEL 48-61 Proliferación de Células CTLL (c.p.m.) Para conocer el efecto del CAPE en la actividad proliferativa de la línea celular M12.C3.F6, se cultivo esta línea celular en presencia de diferentes concentraciones de CAPE (0-10 mg/ml), y se evaluó la concentración celular mediante el uso de un hemacitómetro a diferentes tiempos posterior al inicio de la incubación. CVEXP# 7 100000 2.0 µg/ml CAPE 75000 1.0 µg/ml CAPE 0.5 µg/ml CAPE 50000 0.25 µg/ml CAPE 0.0 µg/ml CAPE 25000 0 0.001 0.01 0.1 Concentración de HEL (µ M) Se observó que el CAPE tiene un efecto en el procesamiento y la presentación del epítope de HEL 48-61 a una concentración de 1.0-2.0 mg/m. Como lo muestra la grafica CAPE APC DISCUSIÓN El propolio es un compuesto natural producido por las abejas, el cual ha sido en muchas culturas un remedio casero utilizado durante siglos, para luchar contra las infecciones. Se incuba por 24, 48 y 72 hrs. Y se cuentan las células viables 1 DIA 2 DIA 3 DIA RESULTADOS CV-EXP# 10 de junio de 2002 Concentración celular (células/ml) Efecto del CAPE en la proliferación de la línea celular C3.F6 CAPE 1000000 750000 500000 250000 0 0 24 48 72 10 µg/ml 5.0 µg/ml 2.5 µg/ml 1.2 µg/ml 0.62 microgramos/ml 0.32 microgramos/ml 0.16 microgramos/ml 0 microgramos/ml 0.5% etanol (vehículo) Tiempo (h) El CAPE tuvo un efecto muy marcado en la proliferación de la línea celular M12.C3.F6, este efecto fue dosis-dependiente, observándose una completa inhibición de la proliferación celular a concentraciones de 5-10 mg/ml. Las células expuestas a concentraciones menores no tuvieron un efecto tan claro como el de 5-10 mg/ml, comparadas con células no expuestas al CAPE. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL En este trabajo, mostramos que el CAPE, el cual es un componente activo del propolio, posee propiedades que afectan la proliferación de células transformadas. Esta actividad anti-proliferativa se observa a concentraciones de 5-10 mg/ml de CAPE. Adicionalmente, en experimentos preliminares se observó que el CAPE posee un efecto en el procesamiento y presentación de antígeno mediante las moléculas del MHC clase II. Actualmente estamos enfocados en entender como el CAPE afecta este fenómeno biológico, así como también identificar a que nivel molecular se esta llevando acabo la inhibición del procesamiento y presentación del antígeno. CONCLUSIÓN Se observó que el CAPE tiene un efecto en el procesamiento y la presentación del epítope de HEL 48-61 a una concentración de 1.0-2.0 mg/m. 238 ACADEMIA DE ANÁLISIS CLÍNICOS El CAPE tuvo un efecto muy marcado en la proliferación de la línea celular M12.C3.F6, este efecto fue dosis-dependiente, observándose una MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL completa inhibición de la proliferación celular a concentraciones de 5-10 mg/ml. 239 ASESORES ACADÉMICOS Academia de Análisis ClÌnicos Academia de TecnologÌa de Alimentos Aída Chaparro Peña Alejandro Monserrat García Alegría Araceli Hernández Hernández Carlos Arturo Velásquez Contreras César Manzano Mayoral Edilia Soufflé Grijalva Griselda Macrina Moreno Ibarra Lucía Guadalupe Castillón Campaña María del Carmen Candia Plata María Lucila Rascón Moisés Navarro Navarro Sandra Luz Zamorano Ochoa Rosalina Ramírez Olivas Armando Burgos Hernández María Engracia Arce Corrales Clara Rosalía Álvarez Chávez Francisco Javier Parra Vergara María Isabel Tapia López Dagoberto Urbina Williams Isabel Dorado Auz Francisco Javier Cinco Moroyoqui Reyna Isabel Sánchez Maríñez María Virginia Fernández Ramírez Academia de QuÌmica y BiologÌa Amir Dario Maldonado Arche Antonio Romo Paz Blanca Delia Gracia Alvarez Carmen Alicia Villegas Osuna Eva Irma Véjar Rivera Francisca Ofelia Muñoz Osuna Gilberto Alcántar Monroy Héctor Armando Olguín Arredondo Iliana Celina Infanta Muñoz Palma Isabel Dorado Auz Jesús Rubén Garcilaso Pérez Jorge Sandoval Chávez José Gregorio Mares Martínez María Guadalupe Cáñez Carrasco María Guadalupe Corella Madueño María Teresa de Jesús Yocupicio Anaya Olga Lidia Sotelo Valenzuela Oralia Orduño Fragozo Raúl García Llamas Rosa Estela Lerma Maldonado Rosaura Teresita Pérez Armendariz Rosa Marina Arvayo Ortíz MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 240 RESPONSBLES DE LA EDICIÓN M.C. ROSALÍA ÁLVAREZ CHAVEZ M.C. MARIA ISABEL TAPIA LOPEZ I.Q. SOCORRO HERRERA CARBAJAL Compuedición M.C. MARÍA VIRGINIA FERNÁNDEZ RAMÍREZ Q.B.P. ALEJANDRO MONSERRAT GARCÍA ALEGRÍA MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 241 NOTA ACLARATORIA Los artículos publicados en este documento fueron proporcionados por los autores y aceptan cualquier responsabilidad en la redacción u omisión de los mismos. MEMORIAS XX MUESTRA ESTUDIANTIL 242