El petróleo en la vía de señalización Wnt B-catetina Y la proliferación celular

Efecto del petróleo en la vía de señalización Wnt B-catetina en relación con la proliferación celular

Colombia es considerada un país con grandes reservas de crudo y es clasificado como el número veintiocho según el marco mundial de producción de hidrocarburos. En 2012 se producían 931.000 barriles diarios [1] y se calculaba un incremento a un millón en el 2015 y a 1,3 millones para el 2020 [2]. El petróleo con sus cuatro fracciones, hidrocarburos saturados, hidrocarburos aromáticos, resinas y asfaltenos, es un compuesto muy complejo, considerado el contaminante más extendido en la biosfera y en el ambiente marino, por lo tanto un problema global [3] [4] [5] Representa la mayor fuente energética y la base para la obtención de materias primas para la industria. Su explotación, transporte y refinación generan problemas ambientales, especialmente por derrames accidentales y de prácticas inadecuadas de eliminación de fuentes, como industrias y refinerías de petróleo [4], [6], [7], [8]. Las fallas técnicas y frecuentes atentados por partes de grupos al margen de la ley han ocasionado derrames de hidrocarburos que implican diversos impactos a nivel ambiental, más del 70% de los derrames de hidrocarburos en Colombia afectan ríos y caños. [9] un ejemplo es la evidente contaminación de la cuenca del rio Magdalena que presenta un deterioro en la calidad de sus aguas debido al alto grado de contaminación por actividades agro- industriales, y petróleo, [10] las manchas de este último imposibilita o reduce el área donde es posible la fotosíntesis y, por tanto el desarrollo de plantas verdes. [11]

La persistencia de estos contaminantes en el ambiente se ve influenciada por varios factores como la naturaleza del contaminante, su concentración y su capacidad para interactuar con las condiciones químicas, geológicas, físicas y biológicas del sitio contaminado. La fracción aromática del petróleo compuesta por di cíclicos, tri cíclicos y heterocíclicos (naftaleno, antraceno, fenantreno y dibenzotiofeno), conlleva un problema ambiental en aguas y suelos, con gran impacto ecológico y efectos recalcitrantes y tóxicos en los seres vivos, siendo los poliaromáticos y los heterocíclicos los más remanentes, o persistentes, generando como consecuencia efectos a largo plazo sobre las comunidades bentónicas en sedimentos marinos, debido a que su remoción natural es muy lenta [12] [13][14]

La república de Colombia es rica en recursos hídricos, siendo así, el segundo país con más especies de peces a nivel mundial [15] La comunidad íctica es el principal indicativo de producción comercial de un cuerpo de agua por representar el componente acuático de mayor relevancia entre la población que lo aprovecha. [16] [17]. Además es el grupo faunístico que evidencia mayor cantidad de individuos muertos después de una contingencia ambiental, tal es el ejemplo en la cuenca del rio Magdalena medio en la cual se ha generado la disminución en las capturas en 32 especies [18] que habitan allí y en las principales especies comerciales. En los últimos años se ha registrado una alarmante disminución en el número de sus individuos pasando de 60.721 toneladas promedio/año en la década del 70 a 6.075 toneladas promedio/año en los años 2009 y 2012 [19] [20]

Los efectos más comunes están asociados son una inhibición de la sensibilidad superficial, perdida de equilibrio y alteraciones metabólicas que pueden conducir a la muerte directa o a alterar el comportamiento del animal. [21]

El primer efecto que surte un derrame de petróleo en ecosistemas dulceacuícolas, es una reducción sustancial de la concentración de oxígeno disuelto en las aguas, principalmente porque la película de crudo reduce la difusión del oxígeno de la atmósfera a la columna de agua, de igual forma impide el paso de la luz reduciendo el aporte de oxígeno generado por los procesos fotosintéticos. Por otra parte el crudo como cualquier compuesto orgánico requiere del oxígeno para su degradación. La reducción de la concentración de oxígeno disuelto en los cuerpos de agua trae como consecuencia la muerte masiva de organismos vivos en especial de la fauna íctica, los peces que logran sobrevivir a los efectos inmediatos del crudo, al ingerir los hidrocarburos pueden sufrir modificaciones en su metabolismo y alteraciones genéticas en el desarrollo de huevos y larvas [22] Por otro lado, suelen aparecer alteraciones morfológicas en los peces, como la aparición de una aleta más, algo de gigantismo o enanismo, alteración en la coloración, perturbación del desarrollo larval y presencia de tumores [23]

La ß-catenina es miembro de la familia de las cateninas, se localiza en el citoplasma y núcleo de la célula. Participa en la formación de uniones adherentes de epitelios de mamíferos, ayudando a anclar las cadherinas al citoesqueleto de actina [24] La vía Wnt/ß-catenina, actúa regulando la proteolisis de la ß-catenina, la que a su vez juega un papel decisivo en los procesos de regulación, diferenciación, proliferación y muerte celular, por lo que es fácil entender que su alteración afecte numerosas anormalidades del desarrollo, crecimiento y homeostasis en organismos animales. [25] Esta vía se interrelaciona con un significativo número de vías de señalización celular, la intercomunicación entre vías de señalización conllevando a diferentes respuestas celulares dependiendo del estímulo externo. Estas vías juegan papeles preponderantes durante la vida adulta, mantienen la homeostasis de diferentes tejidos como: intestino, mama, piel, sangre, cerebro y regulan los nichos de células madre somáticas. Esta vía se interrelaciona con un significativo número de vías de señalización celular, entre ellas Notch, Hedgehog, Rac/K-RAS y mTOR, vías que también tienen como objetivo central coordinar el desarrollo de órganos o mantener en homeostasis ciertos tejidos. Así mismo, un grupo importante de moléculas bien conocidas, como el factor de crecimiento fibroblastico (FGF) y el factor de crecimiento transformante beta (TGF-ß), también interaccionan con Wnt-ß-catenina, regulando su actividad y el control de procesos celulares específicos. Aunque la activación aberrante de una vía en particular puede resultar en carcinogénesis, estas vías raramente funcionan solas o aisladas. La intercomunicación entre vías de señalización es absolutamente compleja conllevando a diferentes respuestas celulares dependiendo del estímulo externo. [26]

Estas vías juegan papeles preponderantes durante la vida adulta, mantienen la homeostasis de diferentes tejidos como: intestino, mama, piel, sangre, cerebro y regulan los nichos de células madre somáticas. Diversas enfermedades se originan como consecuencia de alteraciones en la vía Wnt. Por ejemplo, en ausencia de la proteína ß-catenina, los genes diana de la vía de señalización Wnt son normalmente inhibidos por un complejo proteínico que incluye al factor estimulador linfoide (LEF) y al factor de células T (LEF-1/ TCF) unidos a la proteína co-receptora Groucho, La inhibición de la degradación de ß-cateninas ocasionada por el ligando Wnt da como resultado la acumulación de dichas proteínas citoplasmáticas y su posterior translocación al núcleo para formar un complejo con LEF-1/TCF, que desplaza a la proteína Groucho y adopta la función de co-activador al inducir la transcripción de los genes diana de la vía Wnt.12-14 . Entre los genes diana activados por esta vía de señalización se encuentran: c-Myc, c-Jun, CCND1, PPARD, FOSL1 y UTERIN, relacionados con el crecimiento y la proliferación celular. [35] [36] [37]

La proliferación celular es el incremento del número de células por división celular, esta es más activa durante la embriogénesis y el desarrollo de un organismo y es fundamental para la regeneración de tejidos dañados o viejos. Es característica de cada tipo celular por lo que está controlada de forma muy específica. El genoma codifica un conjunto complejo de proteínas que regulan la división celular y por tanto la proliferación de las células. Asimismo cada tipo celular presenta una serie de receptores de factores de crecimiento característicos que también regulan la proliferación celular al controlar la respuesta a tales factores.El proceso de diferenciación hace que cada tipo celular exprese un perfil de genes característico. Este perfil de expresión marca la capacidad proliferativa de cada tipo celular y su forma de responder a cada tipo de estímulo. Hay células, como las epiteliales o las hematopoyéticas, con una alta capacidad proliferativa que están en constante renovación y otras, como las neuronas, que tienen una capacidad proliferativa muy baja.El control de la proliferación celular es esencial para el correcto funcionamiento del organismo. La pérdida de esta regulación es la causa de enfermedades como el cáncer donde una célula forma una línea celular con capacidad de proliferación celular ilimitada e incontrolada debido a mutaciones genéticas. Por el contrario una pérdida de la capacidad de proliferación celular es uno de los factores que originan el envejecimiento. [38]

BIBLIOGRAFIA

[1] Agencia nacional de hidrocarburos. Indicadores de Actividad del Sector de Hidrocarburos. Agencia nacional de hidrocarburos. 2015

http://www.anh.gov.co/Sala-de-Prensa/Documents/Colombia%20Genera%202015.pdf

[2] ECOPETROL. (2011). Reporte Integrado de Gestión Sostenible Informe Anual 2011. Ecopetrol. 2011. http://www.cecodes.org.co/reportes/archivos/ecopetrol/Reporte-Integrado-Sostenibilidad-2011.pdf

[3] Alexander, M. Factors affecting microbial biodegradation. En: Alexander M, editor. Biodegradation and Bioremediation. Academic Press,New York; 1999. p. 302–63.

[4] Al-Mailem D, Sorkhoh N, Salamah S, Eliyas M, Radwan S. Oilbioremediation potential of Arabian Gulf mud flats rich in diazotrophic hydrocarbon-utilizing bacteria. International Biodeterioration & Biodegradation. 2010; 64: 218-225.

[5] Allsopp D, Seal K, Gaylarde C. Introduction to biodeterioration, 2a ed. Cambridge University Press, UK; 2004.

[6] AL-Saleh E, Drobiova H, Obuekwe C. Predominant culturable crude oil-degrading bacteria in the coast of Kuwait. International Biodeter Biodegr . 2009; 63: 400-406.

[7]. Bacosa H, Suto K, Inoue C. Preferential degradation of aromatic hydrocarbons in kerosene by a microbial consortium. International Biodeterioration & Biodegradation. 2010; 64:702 – 710.

[8]. Bracho M, Díaz L, Soto L. M. Biodegradación de hidrocarburos aromáticos policíclicos y heterocíclicos por Pseudomonas spp. Ciencia. 2004; 12:269-275.

[9] MIRANDA, D., y R. RESTREPO. Los Derrames de Petroleo en Ecosistemas Tropicales, Un Atentado Contra el Futuro. Innovation y Ciencia. 2002; vol.(1): p. 45-51

[10] Villa, F. La variable ambiental en el contexto de la pesquería de la cuenca del Magdalena. Fundación Rio Magdalena. Mem.Sem. Presente y Futuro del Rio Magdalena. Honda (Tol.), Colombia. 1990

[11]MIRANDA, D., y R. RESTREPO. Los derrames de petróleo en ecosistemas Tropicales – impactos, consecuencias y Prevención. La experiencia de Colombia. International oil spill conference.2005; vol (1) p. 572-575

[12] Chaerun S, Tazaki K, Asada R, Kogure K. Bioremediation of coastal areas 5 years after the Nakhodka oil spill in the Sea of Japan: isolation and characterization of hydrocarbon degrading bacteria. Environmental International. 2004. 30: 911–922.

[13]. Chesneau H. The silent fuel killers (stability and microbiologicals). En: Proceedings of 2000 International Joint Power Generation Con ference; 2000. P. 1–8.

[14] Cho B H, Chino H, Tsuji H, Kunito T, Nagaoka K, Otsuka S, et al. Analysis of oil components and hydrocarbon-utilizing microorganisms during laboratory scale bioremediation of oil-contaminated. 1997

[15] SIBColombia.net. Biodiversidad en cifras. SIBColombia.net [2015] Disponible en: http://www.sibcolombia.net/web/sib/servicios-de-informacion

[16] GREEN, J. and M.W. TRETT. The Fate and Effects of Oil in Freshwater. Elsevier.1st Edition. USA: Science Publishers LTD; 1989.

[17] MOJICA, J.I. y G. VINA. Ictiologia del Rio Catatumbo y su relación con un derrame de Petroleo. ECOPETROL-DCC. Cucuta. 1990.

[18] Cala, P.. Occurrence of mercury in some commercial fish species from the Magdalena and Meta riversin Colombia. Dahlia(Rev.Asoc. Colomb. Ictiol.) 4: 15-19.

[19] Rivas T, Conto B, Puentes E, Cuesta E, Mena M, Ramírez A, et. Estado actual de la pesca en la cuenca media del río Atrato, Choco – Colombia. Revista Universidad Tecnológica del Chocó. Vol (15) 2002: 25–32.

[20] Mojíca JI, Castellanos C, Usma S, Álvarez R. Libro rojo de los peces dulceacuícolas de Colombia. Edición 1. Bogotá- Colombia: La serie libros rojos de especies amenazadas de Colombia. Instituto de Ciencias Naturales, Universidad Nacional de Colombia, Ministerio del Medio Ambiente. 2002.  

[21] T Yvanka de Soysa†, Allison Ulrich†, Timo Friedrich, Danielle Pite, Shannon L Compton, Deborah Ok, et. Al. Macondo crude oil from the Deepwater Horizon oil spill disrupts specific developmental processes during zebrafish embryogenesis. BMC Biology.2012. Vol () : pag. 10-40. Disponible en: http://www.biomedcentral.com/1741-7007/10/40

[22] Duarte, R. Efectos de los derrames de petróleo en ecosistemas de agua dulce y marina. 2010. Consultado el 07 Junio de 2015. http://calidadambiental.blogspot.com/2010/06/efectos-de-los-derrames-de-petroleo-en.html

[23] IPIECA. Biological Impacts of oil pollution: fisheries. IPIECA Reporte Series 8.. 2000. Disponible en http://www.ipieca.org/publication/biological-impacts-oil-pollution-fisheries

[24] Hülsken, J; Birchmeier W, Behrens J (1994). «E-cadherin and APC compete for the interaction with beta-catenin and the cytoskeleton».J. Cell Biol. 127 (6): 2061-2069. PMID 7806582.

[25] Ochoa-Hernández AB, Juárez-Vázquez CI, Rosales-Reynoso MA, Barros-Núñez P. La vía de señalización Wnt-B-catenina y su relación con cáncer. Cirugía y Cirujanos 201280389-398. Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=66224459015

[26] Takebe N, Harris PJ, Warren RQ, Ivy SP. Targeting cancer stem cells by inhibiting Wnt, Notch, and Hedgehog pathways. Nat Rev Clin Oncol 2011;8:97-106.

[27] Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Signaling Pathways That Depend on Regulated Proteolysis. En: Molecular Biology of the Cell. (Eds) Garland Science 4th. Edición. New York: Garland Science, 2005 p. 893-899.

[28] Willert K, Jones KA. Wnt signaling: is the party in the nucleus Genes Dev 2006;20:1394-1404.

[29] Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes. KEGG PATHWAY Database.

2006. 18. C h e n AE, Ginty DD, Fan CM. Protein kinase A signalling via CREB controls myogenesis induced by Wnt proteins. Nature 2005;433:317- 322.

[30] medmol.es. Término del glosario correspondiente a: Proliferación Celular. [sede web] medmol; 2008. [Fecha de actualización 7-10-2008] Disponible en http://medmol.es/glosario/104/

Autor:

Daniela Alejandra Quintero Contreras

Estefany Molina

Daniela Chaparro

María Garibello