I.3.5 Transformaciones morfológicas causadas por el vanadio en sistemas celulares.

En células Swiss 3T3 tanto el vanadato como el vanadilo producen transformaciones morfológicas del citoplasma y disminución de las conexiones intercelulares (Cortizo et al 1997). Además, en células osteoblásticas (MC3T3-E1) complejos de vanadio (IV) y (V) con maltol indujeron cambios en la morfología celular (Salice et al 1999). Por otro lado, el vanadato disminuye la adhesión y spreading celular en matrices de fibronectina, posiblemente por la alteración de los microtúbulos del citoesqueleto (Marchisio et al 1988; Edwards et al 1991; Brautigan et al 1981). La quinasa póOsrc interactúa con el citoesqueleto y su fosforilación se asocia con los cambios en la morfología celular (Rohrschneider y Rosok 1983). El vanadato produce la activación de esta proteína, sugiriendo que éste sería un mecanismo involucrado en las transformaciones morfológicas causadas por el vanadio en células en cultivo (Brown y Gordon 1984).

Introducción

2.3.2 Acciones biológicas del vanadio in vivo.

El normal funcionamiento de los organismos vivos requiere de un balance cuidadoso y un equilibrio delicado de los diferentes elementos que ellos necesitan para realizar sus funciones vitales. Por lo tanto, un elemento esencial puede transformarse en tóxico, cuando se sobrepasan ciertos límites de concentración o en deficiente si está en defecto, causando también importantes daños.

La esencialidad de los elementos se determina sobre la base de criterios como: a) Una ingesta insuficiente produce deficiencias funcionales, las que pueden revertirse cuando el elemento recupera sus valores fisiológicos normales; b) El organismo no puede desarrollar su ciclo vital normal sin el elemento; c) El elemento debe poseer una influencia directa sobre el organismo y estar involucrado en sus procesos metabólicos; d) El efecto de un elemento no puede ser logrado totalmente por ningún otro elemento.

Los elementos esenciales forman parte, entonces, de un balance y equilibrio que puede esquematizarse en diagramas como los de Bertrand. Estos diagramas ilustran la relación entre la dosis o concentración de un determinado elemento y su efecto o respuesta biológica. Un diagrama alternativo, mediante el cual se puede comparar el comportamiento de un elemento esencial con el de uno tóxico, se muestra en el diagrama 6 (Baran 1995).

Diagrama 5. Efecto de la dosis de un elemento esencial sobre la respuesta biológica (Diagrama de Bertrand) (Baran 1995).

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Diagrama 6. Comparación del efecto de la dosis de un elemento esencial y otro tóxico sobre la respuesta biológica (Baran 1995).

Para el caso del vanadio, pueden diagramarse curvas como las mostradas para los elementos esenciales. Sin embargo, si bien el vanadio es un elemento esencial para plantas y animales, aún no se considera un elemento esencial para el hombre. La esencialidad del vanadio fue sugerida por diferentes autores y hay un consenso de que es muy probable que así resulte (Nielsen 1990). En cabras sometidas a dietas libres de vanadio se observaron deformaciones de los huesos (Anke et al 1991). Sin embargo, la composición de estas dietas libres de vanadio no fue monitoreada con los actuales métodos analíticos de gran presición para elementos traza. En formas inferiores de vida, como pueden ser los tunicados, algas marinas y bacterias el vanadio resulta también ser un elemento esencial. Además, fue sugerido como nutricionalmente importante para los mamíferos debido a que estimula la mineralización de los dientes (Cecchetti et al 1966) y la formación ósea (Nemsadze 1977). Hopkins y Mohr (Hopkins y Mohr 1974) propusieron que el vanadio se comportaría como un nutriente traza esencial. Sin embargo, los efectos observados se deberían a su acción farmacológica en animales alimentados con una dieta mal balanceada (Nielsen 1985), además no cumple con todos los criterios de esencialidad. Los signos más importantes, en tomo a la esencialidad del vanadio, surgieron cuando a cabras se les administró una dieta balanceada y carente en vanadio. Los animales presentaron abortos espontáneos y las crías dolor en las extremidades y deformaciones óseas, entre las afecciones más importantes (Anke et al 1991).

Introducción

Estudios en ratas mostraron que el vanadio tendría un papel fisiológico en el metabolismo del iodo y el funcionamiento de la tiroides (Uthus y Nielsen 1990). Los dos sitios más importantes, donde el vanadio tendría una función fisiológica en animales superiores, serían el metabolismo de la tiroides y el hueso (Nielsen 1995).

Todos estos hallazgos sugieren la esencialidad del vanadio, sin embargo aún no esta claramente demostrado y aceptado. Uno de los criterios de esencialidad para un elemento es la presencia de un mecanismo homeostático para regular su contenido en el cuerpo, el cual no ha sido aún descripto para el vanadio, aunque se piensa que estaría regulado a través de la absorción, excreción y almacenamiento.

Si existe un requerimiento de vanadio en humanos, es muy pequeño. Hasta el momento no se ha definido ningún síndrome de deficiencia de este metal en humanos. El consumo diario de vanadio en la dieta se estima que va de 10 pg a 2 mg, dependiendo de los niveles ambientales que se encuentren en la región estudiada, algunos autores sugieren que esta cantidad podría ser propuesta como un requerimiento diario (Nielsen 1990). El hombre puede obtener el vanadio de los alimentos tales como carnes, leguminosas, cereales, hígado, pescado, espinacas, hongos, etc., en orden decreciente. Las cantidades de vanadio presentes en estos alimentos van desde 40 ng / g hasta 1 ng / g (Byrne y Kosta 1978).

Se estimó que no más del 1 % del vanadio ingerido normalmente con la dieta es absorbido. Una vez que el vanadio llega a la sangre, es transportado en su mayoría por la transferrina y la albúmina. Es rápidamente removido del plasma y retenido en diferentes tejidos. El vanadilo tiene poca capacidad para atravesar las membranas biológicas como catión libre (Heinz et al 1982), pero el vanadato ingresa a la célula a través de canales de fosfatos e iónicos no específicos; luego es reducido intracelularmente a vanadilo, principalmente por el glutatión (Cantley et al 1978; Rubinson 1981; Heinz et al 1982; Nielsen 1990). El vanadato y el vanadilo forman rápidamente complejos con el glutatión, el citrato, las catecolaminas y proteínas como la albúmina y la transferrina, lo cual hace difícil y, en algunos casos, imposible conocer qué especie de vanadio es la responsable de los efectos (Chasteen et al 1986).

El hueso parece ser el mejor almacenador de vanadio seguido por el riñón y el hígado. Diferentes estudios muestran la misma afinidad del vanadio para acumularse en los tejidos, sin embargo el tipo de ligando modifica la relación, por ejemplo para el complejo BMOV la relación de acumulación en hueso : riñón : hígado es 8 : 3 : 2, mientras que para el VOSO4 es

de 6 : 4 : 1 (Byrne y Kosta 1978, Yuen et al 1993; Setyawati et al 1998). La mayoría del vanadio ingerido de esta forma es excretado con las heces (Byrne y Kosta, 1978). Sin embargo, cuando el vanadio es administrado intravenosamente a ratas, 96 horas después un 30 a 40 % es excretado en orina y un 9 a 10 % en las heces (Hopkins y Tilton 1966; Nielsen

1995).