Perfeccionan un método de detección de mercurio en peces

Un grupo de científicos realiza análisis metaloproteómicos para estudiar la expresión de proteínas que exhiben mercurio en sus estructuras

Por Fabio Reynol

Agência FAPESP – El mercurio, un metal potencialmente tóxico y con capacidad para acumularse en el organismo, se halla presente en los ríos amazónicos como residuo de la actividad minera, y en algunos sitios, también en estado natural. Esta presencia afecta a la fauna acuática y puede afectar a los seres humanos que consumen pescado con mercurio.

En el marco de un proyecto que tuvo inicio en 2011, coordinado por el Instituto de Biociencias de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), con sede en la ciudad de Botucatu (interior de São Paulo), se emplearon herramientas de la biología molecular para perfeccionar métodos de detección de mercurio en los principales pescados consumidos en la cuenca del río Madeira, en el estado de Rondônia.

En este proyecto, que contó con el apoyo de la FAPESP bajo la modalidad de Ayuda a la Investigación – Regular, intitulado Desarrollo de métodos analíticos para el estudio metalómico del mercurio en peces del área de influencia de Aprovechamiento Hidroeléctrico (AHE) Jirau cuenca del río Madeira, se analizaron tres especies de peces que se ubican entre las más consumidas de la región: el dorado (Brachyplatystoma rousseauxii), la palometa o garopa (Mylossoma sp., Myleus sp.) y el yaraquí o sapuara (Semaprochilodus sp.).

Este trabajo prosiguió con el perfeccionamiento de técnicas elaboradas en otro proyecto, intitulado Desarrollo de metodologías analíticas para la evaluación de metaloproteínas de tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus), que contó también con una Ayuda a la Investigación –Regular de la FAPESP y se concretó entre 2008 y 2010, con peces de esa especie, existente en el estado de São Paulo.

El primer estudio mencionado se restringió a los peces extraídos en el área de influencia de la central hidroeléctrica de Jirau, que represó en 2010 una parte del río Madeira en un tramo ubicado a 120 kilómetros de Porto Velho (Rondônia). “Este tipo de construcción altera la dinámica del río, con lo cual éste puede remover especies mercuriales que se encontraban inertes en el lecho del río y que pueden entonces ser absorbidas por la biota acuática”, explicó el químico Pedro de Magalhães Padilha, docente de la Unesp y coordinador del proyecto.

De acuerdo con Padilha, con este trabajó se logró optimizar los métodos de especiación de metales, echando mano de un área de conocimiento reciente: la metalómica. Es una unión de la proteómica con técnicas de detección de metales, y apunta a verificar la distribución de las especies metálicas y metaloides, y dilucidar aspectos fisiológicos y funcionales de las biomoléculas que contengan iones metálicos en sus estructuras.

Padilha sostuvo que existen dos maneras de que una proteína cargue metales. La primera es cuando el metal forma parte de la propia molécula de proteína. Es el caso de la hemoglobina, una metaloproteína que posee átomos de hierro que se utilizan para transportar oxígeno.

La otra manera de transportarlo es cuando un metal o metaloide aparece unido a una proteína por ligandos no específicos, formando una proteína denominada metal-binding. De este último grupo, el equipo de investigación seleccionó proteínas capaces de actuar como posibles biomarcadores de la presencia de mercurio en peces.

“Detectamos ocho tipos de proteínas y 16 isoformas como fuertes aspirantes a erigirse en biomarcadores”, informó el profesor. Las isoformas son proteínas con una misma función, pero codificadas por distintos genes y que presentan pequeñas diferencias en sus secuencias peptídicas. La definición de un biomarcardor eficaz se llevará a cabo en una etapa siguiente del trabajo. En este proyecto, los investigadores perfeccionaron los métodos de estudio metaloproteómico del mercurio, de acuerdo con el profesor de la Unesp.

La rutina de investigación empezaba en Rondônia con la captura de los peces, la ejecución de la biometría y la extracción de tejido muscular y hepático para la realización de análisis. Las muestras se congelaban a -190 °C en nitrógeno líquido y se enviaban a la Unesp. En los laboratorios de Botucatu, los científicos se abocaron a la concreción de una de las partes más complicadas del trabajo: la extracción de las proteínas.

“El reto consiste en extraer la proteína sin destruir ni alterar su estructura, aunque esto implique la destrucción del tejido que la contenía”, comentó Padilha. Se optó por un método sencillo: la maceración del tejido en nitrógeno líquido y en agua ultra pura.

La solución acuosa obtenida pasaba por electroforesis bidimensional y luego por fluorescencia de rayos X por radiación sincrotrón, una etapa realizada en las instalaciones del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) en Campinas (São Paulo).

El trabajo implicó la concreción de un mapeo cualitativo que determinó los llamados spots proteicos o posibles proteínas que contenían mercurio. La determinación cuantitativa del mercurio en los spots proteicos se llevó a cabo mediante espectrometría de absorción atómica en horno de grafito y con la realización de cálculos estequiométricos complejos. Por tal motivo, uno de los resultados de la investigación fue el perfeccionamiento de una nueva tecnología destinada a la determinación del mercurio, publicada en Food Chemistry en diciembre de 2013.

Una de las revelaciones más importantes del proyecto radicó en la especial relación del mercurio con las proteínas pequeñas. Se halló el metal principalmente en las proteínas de baja masa molar, que serían sus principales portadoras y las más fuertes aspirantes a erigirse en biomarcadores.

En tanto, las células del tejido hepático son particularmente importantes para este estudio, pues en presencia de algunos metales el hígado produce las llamadas metalotioneínas, proteínas detoxificadoras y directamente relacionadas con la presencia de metales en el organismo.

En los animales estudiados durante el proyecto no se hallaron cantidades de mercurio iguales o superiores a 500 microgramos por kilo de carne, el límite máximo estipulado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para este metal.

Con todo, Padilha advirtió acerca de los efectos a largo plazo. “Debemos considerar que, cuando un metal se ha unido con una proteína, es porque ha desplazado a algún elemento esencial que podrá hacerle falta al organismo”, dijo.

Asimismo, el científico recuerda que el mercurio, al igual que otros metales similares, tiene la propiedad de acumularse en el organismo, provocando efectos sobre la salud cuando llega depositarse en cantidades mayores, con el correr del tiempo.

Mercurio en la leche materna

Hasta el momento, este proyecto de investigación ha producido cuatro artículos científicos publicados y la tesis doctoral intitulada Desarrollo de métodos analíticos para el estudio metalómico del mercurio en peces recolectados en el área de influencia del AHE Jirau, cuenca del río Madeira, de la bióloga Paula Martin de Moraes, quien contó con beca de la FAPESP en la modalidad de Doctorado Directo.

El trabajo también redundó en la investigación de maestría intitulada Estudio metaloproteómico del mercurio en muestras de tejido hepático de peces recolectados en el área de influencia del AHE Jirau, cuenca del río Madeira, del biólogo José Cavalcante Souza Vieira, también becario de la FAPESP. Ambos contaron con la dirección de Padilha.

Felipe André dos Santos participó en el proyecto analizando durante su doctorado otro tipo de muestra. En lugar de peces, Santos aplicó técnicas de metalómica en la leche materna recolectada entre la población ribereña del río Madeira, con el objetivo de detectar rastros de mercurio y hallar biomarcadores para el metal.

La investigación generó la tesis doctoral Estudio metalómico del mercurio en leche materna recolectada entre la población ribereña del área de influencia del AHE Jirau, cuenca del Río Madeira. “La propuesta se basó en la hipótesis de que la población ribereña, debido a que consume más pescado de río con relación a la población urbana, estaría más sujeta al mercurio presente en los pescados”, explicó Padilha, quien también dirigió a Santos.

Al igual que en el proyecto mayor, el objetivo de la investigación de Santos consistió en detectar proteínas encargadas del transporte de mercurio, pero en este caso en muestras de leche materna. Inicialmente, el estudiante seleccionó a mujeres en amamantamiento que estaban contaminadas con mercurio. Esta etapa se ejecutó mediante el análisis del pelo de dichas mujeres, toda vez que el cabello tiene la propiedad de acumular metales potencialmente tóxicos.

Posteriormente se analizaron muestras de leche del grupo con contaminación confirmada. Santos obtuvo el proteoma de cada muestra mediante el empleo de electroforesis bidimensional y, luego de someter el material a otras técnicas analíticas, seleccionó proteínas en las cuales el mercurio se encontraba presente. Este trabajo sugirió que la proteína lisozima C puede ser un posible biomarcador del mercurio.

El proyecto de investigación coordinado por Padilha contó con la participación de expertos de la Universidad Federal de Rondônia (Unir), la Universidad de Brasilia (UnB), la Universidad de Campinas (Unicamp), el Instituto Nacional de Investigaciones de la Amazonia (Inpa), la Pontificia Universidad Católica de Goiás (PUC-Goiás) y Energia Sustentável do Brasil (ESBR), el consorcio que administra la central hidroeléctrica de Jirau.