Tesis Doctorado
Interacción de arsenico membranas celulares
Autor
Rivera-Castro, Cecilia Andrea
Institución
Resumen
Con el propósito de contribuir al conocimiento sobre el mecanismo de la
toxicidad del arsénico a nivel de membranas celulares, se estudió la interacción del
arsenito de sodio [As(Ill)], arseniato de sodio [As(V)], metil arseniato disódico [MMA] y
ácido dimetilarsínico (ácido cacodílico) [DMA] con modelos de membranas artificiales
en base a fosfolípidos, eritrocitos humanos intactos, membranas de fantasmas de
eritrocitos humanos y tejidos de animales de experimentación. Se usaron como
modelos moleculares de membranas multicapas, liposomas multilaminares (MLV) y
unilaminares (LUV) de dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC) y
dimiristoilfosfatidiletanolamina (DMPE) que representan fosfolípidos que se ubican en
la monocapa externa e interna de la membrana plasmática, los que fueron estudiados
por difracción de rayos X, calorimetría diferencial de barrido (DSC) y espectroscopia
de fluorescencia. Los resultados en estos modelos indicaron que sólo tres de tos
compuestos perturbaron significativamente las bicapas: As(lll) y MMA a DMPE y el
DMA a el DMPC, siendo el compuesto menos activo el As(V). Estas perturbaciones
ocurrieron preferentemente en la zona hidrofílica-hidrofóbica de las cabezas polares,
las cuales se relacionarían principalmente para el caso del As(lll) y MMA a
interacciones mediante fuerzas intermoleculares por la formación de puentes
hidrógeno entre los compuestos y el grupo fosfato de los fosfolípidos. En tanto para el
DMA, y en general para los compuestos pentavalentes estas interacciones serian de
tipo electrostático con el grupo amino del fosfolípido.
La interacción de estos compuestos con eritrocitos humanos intactos y
membranas aisladas no selladas (TUM) de eritrocitos se determinaron por microscopia
electrónica de barrido y espectroscopia de fluorescencia. Ambas técnicas indicaron
que los cuatros compuestos interaccionaron con la membrana de eritrocitos indicando
una interacción preferente con las proteínas, siendo el compuesto que ocasionó la mayor perturbación el MMA seguido del As(lll), DMA y As(V), observado por la
interacción preferentemente con la monocapa externa de la membrana con la
formación de equinocitos. El efecto que pueden causar los compuestos arsenicales
sobre el transporte de sodio, epitelial fue obtenido por mediciones electrofisiológicas
de corriente de corto circuito [CCC] y diferencia de potencial [DP] mediante el modelo
de Ussing. Los resultados indican que el compuesto que causó la mayor perturbación
fue el As(lll) seguido del MMA, As(V) y DMA. Los valores de 1050 permiten concluir
que el As(Ill) es aproximadamente 10 veces más tóxico que los otros compuestos. El
arsénico es siempre más tóxico por el lado interno que por el externo de la piel, cuya
acción sobre el transporte de sodio no es inmediata, además de ser irreversible. En
tanto, los resultados obtenidos a través del test de amilorida indicaron que tanto el
As(Ill) como el As(V) inhiben parcialmente el potencial de la bomba de sodio (EN a ), lo
que indicaría la existencia de otros mecanismos por los cuales el arsénico estaría
inhibiendo el transporte de sodio.
El conjunto de todos los resultados experimentales permitió comprobar que el
arsénico interacciona con la membrana celular con las bicapas lipídicas y proteínas,
alterando su morfología como en el caso de los eritrocitos humanos e influyendo sobre
funciones biológicas como el transporte de sodio. En tanto, la toxicidad de los
compuestos arsenicales está dada en gran medida por las características químicas de
cada compuesto. PFCHA-Becas Doctor en Ciencias Mención en Química 128p. PFCHA-Becas TERMINADA