En el estudio del metabolismo celular, ahora se pueden medir procesos relacionados con el grado de acidez o pH intracelular.

 

Investigadores de la Universitat Jaume I de Castellón (UJI) han diseñado, junto con científicos de la Universidad East Anglia (Reino Unido), una molécula fluorescente que mide el pH intracelular. La molécula emite luz fluorescente de mayor o menor intensidad según el grado de acidez de la muestra. Al tratarse de una pseudoproteína, es compatible con los organismos vivos. Investigación del “Grupo de Fotoquímica y Sensores” junto con el “Grupo de Química Sostenible” de la UJI y responsable de la investigación el catedrático de Química Orgánica Santiago Luis Lafuente.

 

El compuesto desarrollado por los investigadores de la UJI: derivados de TRIARILPIRILIO, permite detectar el óxido nítrico de forma más selectiva y eficiente, de gran utilidad para la industria médica y farmacéutica ya que el óxido nítrico está implicado en diversos procesos de bioquímica celular.

 

En la actualidad se conocen numerosas funciones del NO en los seres vivos, tanto en animales como en plantas. Se ha detectado NO en neuronas, macrófagos, hepatocitos, células de músculo liso, miocitos cardíacos, etc. La variedad de funciones del NO en seres vivos va desde:
• Neurotransmisor
• Sistemas de transducción intra e intercelulares
• Cardiovascular: control de la presión sanguínea
• Contracción del músculo cardíaco
• Movilidad gástrica
• Respiración
• Regulación de la contracción del músculo esquelético
• Regulación de la actividad plaquetaria
• Sistema inmunitario y neurológico: Párkinson o el Alzhéimer
• Agente antimicrobiano y antitumoral
• Procesos cancerígenos

 

Así resulta fundamental para la prevención y tratamiento de numerosas enfermedades, de gran utilidad en la industria médica y farmacéutica.
Cuenta con la ventaja de que:
• Es altamente selectivo, al no reaccionar con otros interferentes típicos que pueden encontrarse en el medio biológico (especialmente con el ácido deshidroascórbico ADHA), que suele ocurrir con muchas de las sondas de óxido nítrico actuales. Puede resultar de gran utilidad en la industria médica y farmacéutica.

 

• Gran versatilidad de síntesis, importante para seleccionar la molécula más apropiada según la fuente de excitación disponible, ya sea láser u otra fuente de luz.

 

• Las moléculas desarrolladas se obtienen mediante un procedimiento sencillo, que permite sintetizar gran cantidad de producto en pocos pasos y de forma económica a partir de productos comercialmente accesibles.

 

La presencia de óxido nítrico a nivel biológico se detecta actualmente mediante el uso de moléculas denominadas “sondas fluorescentes”, cuyo principal problema es que reaccionan con otros compuestos, dando falsos positivos.
Dichas sondas pertenecen a dos grupos principalmente:
a) Sondas basadas en complejos oganometálicos, las cuales al reaccionar con NO dan lugar a la aparición de fluorescencia.
b) Sondas basadas en un anillo aromático con dos grupos amina en posición orto. Este tipo de sondas reaccionan con NO en medio aeróbico para dar compuestos fluorescentes.

 

En un futuro sería interesante a nivel celular desarrollar nuevos sensores con gran potencial diagnóstico, el sensor de acidez podría llegar a utilizarse como una herramienta para el diagnóstico de cáncer, ya que las células tumorales presentan una mayor acidez que las normales. Sería deseable que la síntesis de la sonda se realizara en pocos pasos y con alto rendimiento mediante un método que permita introducir modificaciones estructurales.

 
El gas sencillo óxido nítrico (NO) es una molécula señalizadora paracrina fundamental en los sistemas nervioso, inmune y circulatorio. Es capaz de difundirse directamente a través de la membrana plasmática de sus células diana. En vez de unirse a un receptor que regule la transcripción, el NO altera la actividad de enzimas diana intracelulares.
El óxido nítrico se sintetiza a partir del aminoácido arginina mediante la enzima nítrico sintasa. Una vez sintetizado, el NO difunde fuera de la célula y puede actuar localmente afectando a células próximas. Su acción se restringe a estos efectos locales ya que el NO es extremadamente inestable, con una vida media de sólo unos pocos segundos. El NO difunde hasta las células vecinas del músculo liso donde reacciona con el hierro unido al centro activo de la enzima guanilato ciclasa. Esto aumenta la actividad enzimática, dando lugar a la síntesis del segundo mensajero GMP cíclico, el cual induce en la relajación de las células musculares y la dilatación de los vasos sanguíneos.

 

Los procedimientos químicos específicos pueden proveer información detallada acerca de la función de las células, los métodos histoquímicos y citoquímicos pueden tener su fundamento en la unión específica de un colorante, en la actividad inherente de un elemento constitutivo de las células. Muchos de estos procedimientos pueden usarse en preparados tanto para la microscopia óptica como para la microscopía electrónica. Los colorantes fluorescentes (fluorocromos) son sustancias químicas que absorben luz de longitudes de onda diferente y luego emiten luz visible de una longitud de onda específica (verde, amarillo, rojo).

 

Bibliografía:

 

• Luis Lafuente, Santiago Vicente; Burguete Azcarate, María Isabel; Altava Benito, Belén; “Introducción a la Química Orgánica”, Ed. Universitat Jaume I, 1997.

 

• Beltran, Alicia; Burguete Azcarate, María Isabel; Abánades, Daniel R; Pérez-Sala, Dolores; Luis Lafuente, Santiago Vicente; Galindo, Francisco;“Turn-on fluorescent probes for nitric oxide sensing based on the ortho-hydroxyamino structure showing no interference with dehydroascorbic acid” Chemical Communications, 2014
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/cc/c3cc49555h#!divAbstract

 

• Michael H. Ross, PhD; Wojciech Pawlina, MD; “Histología”, Ed. Panamericana, 2013.

 

• Geoffrey M. Cooper; Robert E. HausMan; “La Célula”, Ed. Marban, 2016

 

Links relacionados:

• Instituto de Biología Integrativa de Sistemas. Valencia
https://www.uv.es/instituto-biologia-integrativa-sistemas-i2sysbio/es/investigacion/programas-investigacion/programa-biologia-sistemas-aplicada-biologia-sintetica/grupos-investigacion.html

 

• Fotoquímica y Sensores para Aplicaciones Ambientales y Biomédicas. Universitat Jaume I

http://www.uji.es/serveis/ocit/base/grupsinvestigacio/detall/?codi=266&p_idioma=es&antiguedad=10

 

• Fluorescencia Wikipedia

https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fluorescencia