Resumen

Casi todos hemos admirado la exquisita arquitectura de las conchas marinas, sus colores y disfrutado su delicioso contenido ¿Sabía usted que su química nos puede decir la temperatura del mar? Si tomamos la concha de una almeja o un ostión y analizamos las diferencias entre las masas de la multitud de átomos de oxígeno y carbono que la componen, podemos saber la temperatura a la que se formó, y con ello, la temperatura del agua. Esto es gracias a la novedosa técnica de isótopos estables agregados, una celebridad científica relativamente nueva y conocida internacionalmente por su nombre en inglés como “clumped isotopes”. El descubrimiento de la propiedad que tienen algunos átomos pesados de unirse entre ellos con mayor o menor frecuencia, dependiendo de la temperatura, y la posibilidad de medir esta propiedad, abren grandes perspectivas de avances en numerosos campos científicos.
Palabras clave: isótopos estables, minerales biológicos, carbonatos de calcio, termómetro marino.

Seashells: exquisite thermometers

Abstract

Seashells are highly prized for their exquisite architecture, colours and in some cases, their delicious content. Did you know that the chemistry of those shells can tell us the temperature of the sea? If we analyse how common it is for oxygen and carbon atoms of different masses to come together within an oyster or mussel shell, we can work out the temperature at which those shells were formed, and from that we can infer the sea water temperature. This is possible thanks to the cutting-edge technique of clumped isotopes, one of the most recent international celebrities in Earth Sciences. The discovery many decades ago of the property of some heavy atoms to bond with each other more or less frequently, depending on the temperature, and the recent advances which have made it possible to measure such a property, have opened up new possibilities for diverse scientific fields.
Keywords: clumped stable isotopes, biominerals, calcium carbonate, thermometry.

Introducción

Conocer cómo ha cambiado la temperatura del mar durante cientos, miles y millones de años ha sido un enorme reto para la comunidad científica dedicada a estudiar la evolución biológica y geológica en la Tierra. Este conocimiento es importante ya que permite tener ideas más claras sobre el futuro de los ecosistemas ante los cambios climáticos que se avecinan. Uno de los avances más importantes dentro de los estudios sobre el cambio climático pasado es el uso de moléculas formadas por diferentes combinaciones de carbono y oxígeno como termómetros (Eiler, 2007).

Las conchas marinas están hechas de una sustancia llamada carbonato de calcio, y cada una de estas moléculas está formada de un átomo de calcio (Ca), uno de carbono (C) y tres de oxígeno (O₃). Su fórmula química se expresa como CaCO₃. Este es un mineral blanquecino al que las conchas le deben su dureza y durabilidad; mientras que su gran variedad de colores se la deben a otros compuestos orgánicos. Lo que crea una exquisita diversidad (Ver la Figura 1).

Figura 1. Los biominerales marinos, con su exquisita arquitectura y colores, son además una rica fuente de información científica.

Debido a que el carbonato de calcio es un mineral hecho por un ser vivo, le llamamos biomineral (Crichton, 2019). La parte dura de nuestros dientes es también un ejemplo de biomineral, pero hecho en su mayor parte de fosfato de calcio. Sorprendentemente, muchos biominerales de carbonato de calcio representan una valiosa fuente de información sobre la temperatura del mar en el pasado geológico. A continuación, se presenta una breve explicación sobre cómo es que este biomineral puede funcionar como termómetro.

Un mar de termómetros

Para crear sus conchas de carbonato de calcio, los organismos marinos toman los elementos químicos del agua que les rodea, y al hacerlo llevan a su interior información de la temperatura del momento. Además de los moluscos, existen muchos otros organismos marinos que crean estructuras duras en forma de conchas y esqueletos de carbonato de calcio, como por ejemplo, los corales, algunas algas, los braquiópodos, las galletas y el erizos de mar; también algunos organismos microscópicos como los foraminíferos. Estos seres vivos han depositado sus conchas y esqueletos en el fondo del mar de manera continua, durante muchos millones de años, incluso formando muchas de las rocas que hoy en día se observa en la corteza terrestre. Debido a esto podemos decir que los biominerales de carbonato de calcio marino son, en conjunto, uno de los termómetros más abundantes en nuestro planeta, son un verdadero mar de termómetros.

El termómetro de los pesos pesados

La clave, para investigar la temperatura del agua a la que los biominerales se formaron, está en el carbono y en el oxígeno de la molécula de carbonato de calcio. Primero hay que recordar que no todos los átomos de un elemento son iguales. Consideremos a el carbono como ejemplo, en la naturaleza algunos átomos de carbono tienen una mayor masa que otros, el peso pesado más conocido es el carbono catorce, identificado con el símbolo ¹⁴C (el número 14 es el resultado de sumar los 6 protones y los 8 neutrones en su núcleo). Mucho se ha hablado del carbono catorce en disciplinas como la arqueología y en estudios del cambio climático por su uso para conocer la edad de algunas moléculas orgánicas antiguas, pero no es útil como termómetro debido a su propiedad radiactiva que provoca que cambie con el tiempo hasta convertirse en uno más ligero.

Existen otros átomos de carbono más ligeros que el ¹⁴C, que no son radioactivos y que por ello no cambian con el tiempo, el doce y el trece (¹²C y ¹³C). A estos “hermanos” les llamamos isótopos estables, siendo el ¹³C el más pesado de los dos por tener en su núcleo un neutrón más que el ¹²C. De la misma forma, existen oxígenos ligeros y pesados; pero para nuestro termómetro, sólo sirven el dieciséis (¹⁶O), diecisiete (¹⁷O) y dieciocho (¹⁸O). Cuando tenemos dos o más isótopos pesados de estos elementos en la misma molécula de CO₂, les llamamos isótopos agregados. Si le es más fácil para recordar, usted les puede llamar: agrupados, amontonados, aglomerados, en mazacote, apelotonados, en bola, congregados, etc. (Ver Figura 2).

Figura 2. Cuando en una molécula de dióxido de carbono hay dos o más isótopos pesados, se les considera como isótopos agregados.
Fuente: elaboración propia.

Son esas diferencias de peso las que se usan para saber la temperatura a la que se formó el biomineral, así, podemos encontrar moléculas de carbonato de calcio formadas exclusivamente de isótopos ligeros (Ca ¹²C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁶O); solamente de sus versiones más pesadas (Ca ¹³C ¹⁸O ¹⁸O ¹⁸O) o combinaciones intermedias (Ca ¹²C ¹⁷O ¹⁶O ¹⁷O). Para calcular la temperatura debemos medir qué proporción de todas las moléculas de carbonato de calcio de una muestra están formadas por dos o más átomos pesados. Otra diferencia fundamental en este termómetro es que los pesos pesados son extremadamente raros, en la naturaleza solo el 0.04 % del oxígeno es ¹⁷O y el 0.2 % es ¹⁸O, mientras que el restante 99.76 % es ¹⁶O (Vea el sitio web de la International Atomic Energy Agency).

Arrímese, que hace frío

Para formar sus biominerales de carbonato de calcio, los seres vivos tienen a su disposición una mezcla de isótopos de carbono y oxígeno ligeros contenidos en las moléculas de dióxido de carbono (CO₂), carbonatos (CO₃^2-) y bicarbonatos (HCO₃^–) que están disueltos en el agua. Hay dos aspectos a considerar: primero, los átomos ligeros vibran y reaccionan más rápido que los pesados para unirse a otros y formar nuevas moléculas; segundo, al disminuir la temperatura, también lo hace la velocidad a la que todos los átomos reaccionan.

Para formar moléculas de carbonato de calcio, los átomos de calcio, carbono y oxígeno tienen que “colisionar” entre sí en una reacción química. Imaginemos que vamos a formar muchas millones de moléculas de CaCO₃, con sólo el 0.2 % de los átomos disponibles de cada elemento siendo pesados (¹³C, ¹⁸O y ¹⁷O) y el resto (99.8 %) siendo ligeros (¹²C y ¹⁶O). Cuando hace calor, es como un gran baile en un verano tropical y con mucha “buena vibra”, por lo que es más probable que, al “bailar” a mucha velocidad, cada uno de los pesos pesados se unan por separado a uno ligero, ya que las vibraciones y colisiones entre los átomos son rápidas y la mayor parte de ellos son ligeros. Así, la inmensa mayoría de las moléculas de carbonato de calcio estaría formada exclusivamente de isótopos ligeros (Ca ¹²C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁶O); una proporción muy pequeña tendría un solo isótopo pesado (Ca ¹²C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁸O); mientras que en casos extremadamente raros encontraríamos dos o más isótopos pesados en la misma molécula de carbonato de calcio (por ejemplo: Ca ¹³C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁸O).

Al bajar la temperatura, los pesos pesados se unen entre sí con mayor frecuencia. Ahora imaginemos que llega la madrugada y hace frío, en el baile de isótopos, los más pesados se vuelven todavía más lentos y son los últimos en levantarse de su silla al iniciar la música; los isótopos ligeros forman pareja primero y los pesados se van quedando solos, por lo que su única opción es formar pareja con otros pesos pesados. Al bajar la temperatura, encontraremos más parejas formadas de dos pesados. Otra forma de entenderlo es pensar en un grupo de pingüinos emperador congregados durante una fuerte tormenta, los pingüinos pesados se mueven con mayor lentitud y por ello son los últimos en unirse al grupo.

Así que, al bajar la temperatura del agua del mar, podemos encontrar con más frecuencia dos, o más isótopos pesados unidos entre sí formando la misma molécula de carbonato de calcio en una concha o esqueleto de un organismo marino (por ejemplo: Ca ¹³C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁸O y Ca ¹³C ¹⁶O ¹⁷O ¹⁸O). En resumen, entre más fría sea el agua, mayor será la proporción de moléculas hechas de dos o más isótopos pesados en este biomineral (Ver Figura 3).

Figura 3. El termómetro de isótopos agregados solo sirve si al disminuir la temperatura, los isótopos pesados se agrupan con más frecuencia de lo que lo harían al azar. Las uniones al azar entre átomos pesados y ligeros ocurren a temperaturas muy altas, cerca de los mil grados centígrados.
Fuente: elaboración propia.

¿Qué tan caliente es frío?

Para calibrar el termómetro de isótopos agrupados, primero hay que medir su proporción en una muestra y compararla con una ya conocida, llamada estándar que en este caso es el valor al azar. Funciona así: si calentamos una muestra de CO₂ a mil grados o más, los átomos ligeros y pesados se unirán entre ellos al azar, dependiendo solamente del número de ligeros y pesados de cada elemento, no de su masa, porque debido a tanta energía disponible, el peso no hace ninguna diferencia y todos se comportan prácticamente igual, como si todos pesaran lo mismo; es decir, no hay agregación de isótopos. Dicho de otra forma, a mil grados, la agregación es igual a cero y a partir de ese punto, al bajar la temperatura, los pesados se agregaran con más frecuencia de lo que lo harían a 1000 grados (agregación 0), así que podemos concluir que estos no se agregan al azar (Ver Figura 3).

Una báscula para las moléculas

Para saber las diferencias de masa del oxígeno y el carbono no se usa estrictamente una báscula, sino un instrumento llamado espectrómetro de masas de proporciones de isótopos. Lo primero que se hace para interrogar a los biominerales de carbonato de calcio es disolverlos en ácido muy caliente, generalmente a 90 °C. Al hacerlo se obtiene el gas dióxido de carbono (CO₂), el cual se purifica y se hace pasar a lo largo de un tubo al vacío donde se le quita un electrón, provocando que se convierta en ion, es decir, adquiere una carga eléctrica.

Las moléculas continúan su trayectoria, llegando a una parte en forma de “L” del tubo al vacío, misma que está en contacto con un enorme imán que es el encargado de desviar la trayectoria de las moléculas cargadas eléctricamente dependiendo de su peso. Las moléculas de CO₂ más pesadas (mazacotes de isótopos) sólo chocarán con el detector que esté calibrado, alineado y posicionado para recibirles al final del tubo; mientras que las moléculas de menor masa (hechas de isótopos ligeros) adoptan trayectorias diferentes y llegan a otros detectores. De esta forma podemos medir la proporción de isótopos estables agregados en una muestra.

Un termómetro en peligro

La evolución ha permitido el desarrollo de múltiples formas de biominerales. La biología de cada especie es la encargada de controlar de manera exquisita y con mucho rigor tanto el tipo de mineral que se produce, como la forma en que se une cada uno de los miles de minerales individuales para formar estructuras como las conchas. Dependiendo de la forma en que los átomos de CaCO₃ se distribuyen en el espacio, se pueden formar diferentes tipos de mineral, como el aragonita, la calcita o el simple carbonato de calcio sin forma definida (amorfo). Pensemos en cada mineral como un ladrillo y cada especie biológica como un constructor que decide el tamaño, la forma, el tipo de material del que fabricará esos ladrillos y también decidirá la forma en que los unirá entre sí para construir una casa o edificio. Cada especie tiene la habilidad de controlar la fabricación de sus estructuras biominerales, y de ella depende la eficiencia de la función de cada biomineral.

La formación y estructura de los biominerales marinos pueden estar en riesgo debido al acelerado incremento en la emisión de CO₂ a la atmósfera, producto de múltiples actividades humanas. Este gas, además de que contribuye enormemente al calentamiento global, tiene un gran efecto en la acidificación del mar, lo cual causa que, algunas especies como los mejillones, tengan un menor control sobre el tipo de biomineral que producen y sobre la forma en que se unen entre ellos. Así que la acidificación del mar puede afectar negativamente la función protectora de la concha de estos organismos (Fitzer, et al., 2016). La información sobre la temperatura del mar contenida en las conchas marinas, está en su química, y no en su estructura, por lo que los estudios de isótopos estables son de gran valor para entender futuros riesgos del cambio climático.

Usos de la termometría de isótopos estables agregados

Los isótopos agrupados, además de saber la temperatura del mar, ya sea de hoy, o de millones de años atrás, pueden servir para hacer muchos otros descubrimientos. Por ejemplo, la técnica de termometría de isótopos pesados se emplea para conocer la temperatura corporal de algunos dinosaurios (Dawson et al., 2020); la velocidad a la que sistemas montañosos se han elevado (Spencer y Kim, 2015); así como para realizar estudios sobre el origen del metano, otro importante gas de efecto invernadero. Estas aplicaciones y muchas otras más son posibles gracias a que los carbonatos de calcio se forman en una multitud de sistemas terrestres, incluyendo sistemas no marinos, como suelos, lagos, cuevas y algunas plantas.

Estudios de isótopos estables agregados en México

El autor de este artículo, en colaboración con investigadores de la unam en México y las Universidades de Stirling y Glasgow en el Reino Unido realizan investigaciones empleando isótopos agregados de la región de Tehuacán en el centro-sur de México donde estudian, con dicha técnica, muestras de moluscos fósiles para conocer la temperatura del agua del mar Cretácico hace más de 100 millones de años. También se analizan algas coralinas modernas de las costas de Australia, Costa Rica, Escocia, Groenlandia, del Pacífico Mexicano y Noruega, con el objetivo de refinar la calibración de nuestro exquisito termómetro y evaluar su aplicación usando otros grupos de organismos marinos productores de biominerales.

Otras interesantes líneas de investigación que se llevan a cabo actualmente en la reserva de la Biósfera de Tehuacán-Cuicatlán incluyen el estudio de biominerales formados por cactus gigantes, minerales de carbonatos en suelos modernos, en suelos fósiles y en rocas para obtener información sobre el levantamiento de una parte de la Sierra Madre del Sur. Estos estudios permitirán complementar trabajos previos sobre la evolución natural de la región. Se recomienda ver el video que el autor en colaboración con otros investigadores realizaron sobre el tema de termometría de isótopos pesados: https://vimeo.com/448922079.

Conclusión

El uso de los isótopos estables agrupados en fósiles hechos de carbonatos está revolucionando los estudios sobre el cambio climático, se trata de una técnica relativamente nueva, nacida de la Geoquímica y con apenas un poco más de una década de consolidación. Y aunque en el presente, solo existe un puñado de laboratorios en el mundo equipados para realizar tales trabajos, los avances recientes abren grandes perspectivas de descubrimientos en otros campos de la ciencia.

Es tiempo de pensar qué estudios sobre procesos geológicos, químicos y biológicos pueden beneficiarse de la posibilidad de poner en la báscula a los pesos pesados de los isótopos y qué preguntas científicas relevantes se pueden responder y explorar si dichos avances analíticos pueden ayudar a resolver algunos de los problemas globales que enfrentamos todos.

Referencias

• Crichton, R. (2019). Biomineralization. [R. Crichton, ed.]. Biological Inorganic Chemistry, 3, 517-544.
• Dawson, R. R., Field, D. J., Hull, P. M., Zelenitsky, D. K., Therrien, F. y Affek, H. P. (2020). Eggshell geochemistry reveals ancestral metabolic thermoregulation in Dinosauria. Science Advances, 6 (7), eaax9361. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax9361.
• Eiler, J. M. (2007). Clumped-isotope geochemistry—The study of naturally-occurring, multiply-substituted isotopologues. Earth and Planetary Science Letters, 262, 309-327. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2007.08.020.
• Fitzer, S. C., Chung, P., Maccherozzi, F., Dhesi, S., Kamenos, N., Phoenix, V.R. y Cusack, M. (2016). Biomineral shell formation under ocean acidification: a shift from order to chaos. Scientific Reports, 6 (21076), 1-7. https://doi.org/10.1038/srep21076.
• Spencer, C. y Kim, S. (2015). Carbonate clumped isotope paleothermometry: a review of recent advances in CO2 gas evolution, purification, measurement and standardization techniques. Geosciences Journal, 19, 357-374. https://doi.org/10.1007/s12303-015-0018-1.

Sitios web

• International Atomic Energy Agency: https://nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html.

Recepción: 08/05/2020. Aprobación: 18/01/2021.

Resumen

La depresión es uno de los trastornos mentales con mayor prevalencia a nivel mundial. Quien la padece ve afectada su funcionalidad diaria debido a la sintomatología negativa, aislamiento social y disminución de la actividad psicomotora. Si se presenta durante el envejecimiento, puede incapacitar a la persona cuando, además de los síntomas depresivos, existen alteraciones cognitivas significativas. El tratamiento usual para los trastornos depresivos son los Inhibidores Selectivos de la Recaptación de Serotonina (isrss), no obstante, en los adultos mayores que presentan disfunción ejecutiva, dicho tratamiento puede tener menor efectividad, por lo que se deben analizar otros fármacos y métodos psicoterapéuticos que mejoren la calidad de vida de las personas. Por lo anterior, el objetivo de este artículo fue proporcionar una descripción de las disfunciones cognitivas presentes en adultos mayores con depresión, así como brindar algunas pautas para su tratamiento.
Palabras clave: funciones ejecutivas, depresión, cognición, terapia.

Cognitive dysfunctions in older adults with depression

Abstract

Depression is one of the most prevalent mental disorders worldwide. The daily functionality of those who suffer from it is affected due to negative symptoms, social isolation, and decreased psychomotor activity. If it occurs in an elderly person, it can be incapacitating when, in addition to depressive symptoms, it is accompanied by cognitive disorders. The usual treatment for depressive disorders is Selective Serotonin Reuptake Inhibitors (ssris), however, in elderly adults with executive dysfunction, this treatment may be less effective, thus other psychotherapeutic drugs and methods should be analyzed to improve people’s quality of life. Therefore, the objective of this article is to provide a description of the cognitive dysfunctions present in older adults with depression, as well as some guidelines for their treatment.
Keywords: executive function, depression, cognition, therapy.

Introducción

La depresión es un trastorno mental común que se caracteriza por un estado anímico alterado, en el que el enfermo presenta tristeza, anhedonia,1 sentimientos de culpa e inferioridad; también se ve afectado el apetito, el sueño, y la capacidad cognitiva (American Psychological Association [apa], 2020). En 2015, se estimó que más de 300 millones de personas padecen este trastorno y se considera que es una de las principales causas de discapacidad, a diferencia de la tristeza, el miedo o alguna otra emoción exacerbada. La depresión es una enfermedad que puede ser diagnosticada clínicamente y tratada con fármacos antidepresivos y psicoterapia. El riesgo de padecerla se incrementa por condiciones de pobreza, enfermedad, abuso de sustancias, desempleo, o por eventos de la vida adversos como el fallecimiento de algún familiar y la insatisfacción profesional (ver figura 1). Las mujeres tienen mayor prevalencia de depresión que los hombres (5.1% contra 3.6% a nivel mundial). Asimismo, las muertes por suicidio derivadas de una depresión se calculan en alrededor de 800 000 personas al año, por lo que es uno de los trastornos que los organismos de salud pública buscan prevenir e intervenir (World Health Orgnization [who], 2017; 2019).

Figura 1. Factores y síntomas asociados a la depresión en el envejecimiento.
Elaboración propia basada en: WHO, 2017; APA, 2020.

En reportes derivados de datos provenientes del Institute for Health Metrics and Evaluation (Ritchie y Roser, 2018), se describe la depresión como el segundo trastorno de salud mental de mayor prevalencia, con 3.4% a nivel mundial, únicamente sobrepasado por los trastornos de ansiedad cuya prevalencia es de 3.8%. En México, la prevalencia de la depresión es de 2.8%, que corresponde a 3.3 millones de mexicanos. Ésta incrementa en función de la edad, duplicándose a partir de los 50 años (6% de 50 a 69 años y 6.2% para los mayores de 70 años), de modo que es más frecuente en la población envejecida (Ritchie y Roser, 2018). Si el episodio depresivo se presenta por primera vez en este último rango de edad, se diagnostica como depresión tardía (late life depression) y, de no tratarse, puede incrementar la mortalidad al disminuir el autocuidado ante enfermedades crónicas como la diabetes o la hipertensión, y al aumentar la probabilidad de desarrollar demencia (Fischer et al., 2008; Weisenbach, Boore, y Kales, 2012; Brown et al., 2014; Ritchie y Roser, 2018).

Procesos cognitivos afectados en la depresión

Los trastornos depresivos, además de modificar el estado anímico, también afectan la forma en que la persona percibe los estímulos de su entorno: disminuyen las respuestas conductuales y cognitivas, se modifican negativamente los significados que se asignan a las experiencias personales y se deteriora el desempeño de procesos psicológicos como la memoria y la atención (Bogner et al., 2007; Donovan et al., 2017; Pantzar et al., 2017; Baune et al., 2018).

Las complicaciones cognitivas presentes en la depresión deben considerarse a profundidad, dado que dichas complicaciones van a decrementar la capacidad personal para interactuar socialmente, continuar actividades laborales, y apegarse a tratamientos farmacológicos y psicoterapéuticos (Pantzar et al., 2017; Weisenbach, Boore y Kales, 2012; Baune et al., 2018).

En adultos mayores, los procesos cognitivos más afectados en personas con depresión son la memoria, la atención, la velocidad de procesamiento de la información, las funciones ejecutivas y la fluidez verbal (Fischer et al., 2008; Crocco, Castro y Loewenstein, 2010; Weisenbach, Boore y Kales, 2012; Pantzar et al., 2017; Thomas y O’Brien, 2008). No obstante, dichos déficits pueden aminorarse después del tratamiento, a esto se le denomina reversibilidad del síntoma. Debido a ello, algunos investigadores consideran que los déficits en los procesos cognitivos, a excepción de los de velocidad de procesamiento, son un estado transitorio asociado con la depresión y no un rasgo característico del trastorno, de ahí la importancia de atenderlos (Pantzar et al., 2017).

Se han descrito tres subtipos de disfuncionalidad cognitiva, asociadas con depresión, en adultos mayores. El primer subtipo se caracteriza por presentar únicamente complicaciones en la memoria. Los otros dos presentan combinaciones de dificultades de memoria y funciones ejecutivas o de memoria y atención. Sin embargo, quienes presentan disfunciones ejecutivas tienden a ser los de mayor alteración funcional y, aún cuando la sintomatología depresiva disminuye, estos adultos mayores mantienen algunas complicaciones cognitivas, por lo que la identificación temprana permite implementar estrategias terapéuticas más adecuadas para ellos (Crocco, Castro y Loewenstein, 2010; Weisenbach, Boore y Kales, 2012).

De los procesos mencionados, la disfunción ejecutiva suele agravar la calidad de vida de las personas, esto se debe a que las funciones ejecutivas son responsables de la planificación conductual, la secuenciación de actividades y pensamientos, la abstracción y la integración emocional. Por esta razón, su deterioro afecta la capacidad de realizar las actividades de la vida diaria (avd), tales como bañarse, vestirse, alimentarse, movilizarse, usar el sanitario, y también impacta en las actividades instrumentales de la vida diaria (aivd), entre las que se incluyen el cuidado de otras personas o mascotas, uso de dinero, cuidado del hogar, preparación de los alimentos, o la adquisición de productos diversos (Alexopoulos, 2001; Weisenbach, Boore y Kales, 2012). Por otra parte, la velocidad de procesamiento (también afectada en la disfunción ejecutiva) permite mantener y manipular información para su uso posterior. Si dicha velocidad decrementa, afectará directamente el desempeño de los procesos de atención y memoria, por lo tanto, el adulto mayor tendrá dificultad para realizar las actividades que dependan de ellos (Thomas y O’Brien, 2008).

En las disfunciones ejecutivas existe un desempeño disminuido en tareas en las que se debe inhibir la respuesta, como la tarea stroop. En ella, se le presenta al evaluado nombres de colores (verde, rojo, azul o amarillo), impresos en tinta de un color que no concuerda con su nombre (palabra verde impresa en tinta azul), por lo que la persona debe leer las palabras e inhibir una de las dos características (generalmente el nombre) para responder a lo que el evaluador solicita. El desempeño disminuido en ésta y en otras pruebas enfocadas en la planeación conductual se ha asociado con efectos retardados del tratamiento farmacológico y a incrementos en la probabilidad de presentar otro episodio depresivo. Esto se debe a que dichos síntomas son característicos de la depresión isquémica subcortical, también llamada depresión vascular, condición que resulta en el endurecimiento de los vasos sanguíneos, lo que, en consecuencia, impide el flujo normal de la sangre al cerebro, afectando principalmente estructuras subcorticales y de proyecciones hacia la corteza prefrontal, que se encarga del procesamiento ejecutivo (Alexopoulos, 2001; Bogner, et al., 2007; Brown et al., 2014).

Se ha propuesto un modelo para explicar los déficits ejecutivos presentes en los trastornos depresivos, que se ha denominado disfunción ejecutiva depresiva, traducido de su nombre en inglés: depression-executive dysfunction (ded). Los que padecen ded presentan, además de alteraciones en funciones ejecutivas, retraso psicomotor, sintomatología depresiva limitada y dificultad para realizar actividades diarias (Alexopoulos, 2001).

Dicho modelo busca predecir la respuesta de las personas al tratamiento de la depresión con fármacos antidepresivos y considera que la sintomatología depresiva puede ser resultado de anormalidades neuroanatómicas en los circuitos fronto-límbico y fronto-estriado (Alexopoulos, 2001), que son responsables, entre otras funciones, de la regulación del estado anímico y del funcionamiento ejecutivo (ver figura 2). Además, las explicaciones de este modelo concuerdan con otras condiciones como la depresión vascular, descrita previamente (McLennan y Mathias, 2010).

Figura 2. Interacción entre estructuras subcorticales y la corteza prefrontal.
Elaboración propia basada en: Alexopoulos, 2001.

Actualmente, el abordaje farmacológico principal para el trastorno depresivo consiste en el tratamiento con Inhibidores Selectivos de la Recaptación de Serotonina (isrs), que, al bloquear el proceso recaptación de serotonina (5-HT) hacia la neurona presináptica, incrementan la cantidad de este neurotransmisor en la hendidura sináptica, favoreciendo así su disponibilidad para los receptores de la neurona postsináptica (ver figura 3). No obstante, los isrs tienen poco o nulo efecto sobre la concentración de otros neurotransmisores (Hiemke y Härtter, 2000).

Figura 3. Mecanismo de acción de los Inhibidores Selectivos de la Recaptación de Serotonina.
Elaboración propia basada en: Hiemke y Härtter, 2000.

Por su parte, el modelo ded se fundamenta en la alteración de los mecanismos de neurotransmisión necesarios para llevar a cabo las funciones ejecutivas, entre los que se encuentran la dopamina, la norepinefrina, la histamina, la acetilcolina y la serotonina, por lo que se propone que, en las personas con disfunción ejecutiva depresiva, la respuesta al tratamiento con isrs será menor (McLennan y Mathias, 2010). Derivado de lo anterior, si se detectan a las personas con disfunción ejecutiva y sintomatología depresiva, es posible establecer un plan de tratamiento adecuado para cada caso, que incluya fármacos distintos a los isrs para modificar las concentraciones de los demás neurotransmisores, y así se favorezca el funcionamiento ejecutivo y se disminuyan los síntomas depresivos. En este sentido, es importante que un equipo de psicólogos clínicos, neuropsicólogos y psiquiatras realicen una valoración exhaustiva e integral de las personas atendidas.

Conclusiones

Las complicaciones cognitivas comórbidas al trastorno depresivo en adultos mayores son numerosas. Se pueden observar desempeños bajos en tareas donde participan las funciones ejecutivas, la memoria, la atención y la velocidad de procesamiento. Dichas complicaciones deterioran aún más la calidad de vida del adulto mayor que padece depresión y, de la misma forma, dificultan su desenvolvimiento en actividades cotidianas, al modificar negativamente su autoconcepto y empeorar su sintomatología afectiva.

La evaluación y categorización de las dificultades cognitivas presentes en el trastorno depresivo en personas adultas mayores son herramientas que sirven de guía al profesional para establecer un diagnóstico diferencial entre el deterioro cognitivo comórbido y el trastorno afectivo, así como el que precede a una neuropatología. La identificación temprana de las complicaciones cognitivas permite a los especialistas en salud mental elaborar planes de tratamiento psicoterapéutico individualizados para mitigar los déficits que las personas adultas mayores presentan y establecer un tratamiento farmacológico más apropiado. Sin embargo, en México la prevalencia de enfermedades como obesidad, diabetes e hipertensión es elevada, y estas condiciones de salud también deterioran la función ejecutiva, por lo que son otros factores que considerar.

Es por esto que la valoración neuropsicológica es de suma importancia en el envejecimiento, ya que en los adultos mayores que presentan disfunción ejecutiva comórbida a la sintomatología depresiva, los isrs pueden tener un efecto reducido, por lo que se sugiere analizar el tratamiento con distintos fármacos. El enfoque que ha demostrado mayor efectividad para tratar la depresión es la terapia cognitivo conductual enfocada a resolución de problemas, que favorece el funcionamiento ejecutivo debido a que, durante el proceso psicoterapéutico, la persona identifica situaciones problemáticas, y planea, desarrolla y lleva a cabo estrategias cognitivas y afectivas para afrontarlas, estimulando así, procesos cognitivos y habilidades que mejorarán su calidad de vida. Este enfoque terapéutico es más efectivo si se acompaña de una intervención farmacológica adecuada.

Referencias

• Alexopoulos, G. S. (2001). The depression-executive dysfunction syndrome of late life: a specific target for D3 agonists? Am J Geriatr Psychiatry, 9(1), 22-29. doi: https://www.doi.org/10.1097/00019442-200102000-00004.
• American Psychological Association (apa). (2020). Depression. American Psychological Association. https://www.apa.org/topics/depression/.
• Baune, B., Malhi, G., Morris, G., Outhred, T., Hamilton, A., Das, P., Basset, D., Berk, M., Boyce, P., Lyndon, B., Mulder, R., Parker, G. y Singh, A. (2018). Cognition in depression: Can we THINC-it better? Journal of Affective Disorders, 225, 559-562. doi: https://www.doi.org/10.1016/j.jad.2017.08.080.
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Material complementario

Si el lector desea conocer más, los autores recomiendan los libros: El cerebro ejecutivo por Elkhonon Goldberg, Neuropsicología de la corteza prefrontal y las funciones ejecutivas por Javier Tirapu Ustárroz, y Envejencimiento cognitivo por Denise Park y Norbert Schwarz.

Recepción: 08/06/2020. Aprobación: 18/01/2021.

Resumen

El estudio de las cuevas volcánicas ha despertado el interés de los científicos de todo el mundo, debido a sus microorganismos únicos y a la posibilidad de su uso como análogos marcianos. Sin embargo, en México existen pocos estudios al respecto, pero una enorme cantidad de cuevas volcánicas por explorar y estudiar. El presente trabajo narra el proceso de investigación y los resultados obtenidos por un grupo de investigadores del Instituto de Geología de la Universidad Nacional Autónoma de México (unam) en el estudio del tubo de lava de Chimalacatepec, en México.
Palabras clave: tubos de lava, estromatolitos, cuevas.

Volcanic caves between the reality and fiction

Abstract

The study of volcanic caves is a topic of interest for scientists worldwide. This is due to the unique microorganisms they contain and its possible use as Martian analogs. Despite the high number of lava caves in Mexico, there are only few scientific studies. This article narrates the process and results of the investigations in Chimalacatepec lava caves conducted by researchers from the Institute of Geology of the National Autonomous University of Mexico (unam).
Keywords: lava tubes, stromatolites, caves.

Viaje al centro de la tierra

Habían pasado muchos años desde que el libro de Julio Verne (1828-1905) había estado en la cabecera de mi cama, pero la conversación entre el profesor Lidenbrock y Axel se repetía una y otra vez en mi cabeza. ¿Será acaso que las palabras de Arne Saknussemm sobre cómo penetrar a las entrañas de la tierra a través de un volcán de Islandia puedan guiarme en México? ¿Encontraremos también formaciones y criaturas maravillosas? Tal vez, sólo tal vez, me había convertido en verniano sin darme cuenta y en ese momento me encontraba conduciendo desde el Instituto de Geología de la unam hacia Tepoztlán en busca de mi propio Sneffels.

Recordaba perfectamente cómo el profesor describía la montaña de 5000 pies de altura (1524 metros sobre el nivel del mar) y no pude evitar sonreír, trasladarme a aquella sala y decirle:

—Profesor, voy rumbo al poblado de San Juan Tlacotenco, a más de 2400 metros de altura, con numerosos cuerpos volcánicos extintos y kilómetros de cuevas volcánicas mapeadas.

Evidentemente, nunca le hablé a mis compañeros de viaje sobre esta plática o me tildarían de loco o, al menos, de verniano.

Snæfellsjökull mexicano

Las cuevas volcánicas, también llamadas tubos de lava, se forman en complejos volcánicos activos, en los que la parte exterior del flujo se enfría y solidifica mientras que en el interior sigue fluyendo lava a través de conductos subterráneos (Detay y Hróarsson, ver figura 1).

Figura 1. Formación de los tubos de lava. A. El flujo de lava desciende por la ladera del volcán. La lava fundida tiende a canalizarse y, en contacto con el aire y la roca adyacente, se enfría muy rápido. Así, se forma una corteza más o menos endurecida por enfriamiento de la superficie de la colada y un aislamiento del flujo de lava líquida interior. B. La erupción volcánica cesa y se reducen las emisiones de lava. El nivel del flujo lávico interior decrece por lo que se forma un espacio vacio bajo la corteza. La lava sigue circulando por el tubo lávico. C. Cese total de la erupción y formación del tubo de lava o cueva volcánica. Aparecen colapsos parciales de techo a lo largo del tubo, debidos a la última fase de enfriamiento, estos agujeros se denominan ventanas o skylights en inglés. En fases posteriores ocurre la colonización de las entradas y alrededores por la vegetación. Diagrama elaborado por Raquel Daza.

Fue a través de estos conductos que Julio Verne imaginó un viaje hasta el centro de la Tierra, lleno de aventuras y criaturas extraordinarias. En México, existe un área llamada el Cinturón Volcánico Transmexicano que posee una gran variedad de tubos de lava y maravillas dignas de una novela de Verne.

Dentro de esta área hay una cueva muy especial llamada cueva de Chimalacatepec, mapeada por el Dr. Ramón Espinasa Pereña hace algunos ayeres. Esta cueva se encuentra en el interior de uno de los derrames de lava del volcán Suchiooc, en el estado de Morelos y tiene un poco más de 200 m de profundidad. Es decir, sería un poco más profunda que bajar la Torre Latinoamericana; claro está, desde la antena (ver figura 2).

Figura 2. Mapa de la cueva Chimalacatepec comparada con la Torre Latinoamericana. La topografía original de la cueva fue realizada por el Dr. Ramón Espinaza Pereña.

Para acceder a ella, es necesario usar técnicas de espeleología, pues inicia con una entrada de 15 m de profundidad. Una vez dentro, comenzamos a andar sumidos en la más profunda oscuridad —sólo alumbrados por las lámparas en nuestros cascos—, por un paisaje volcánico lleno de bloques tambaleantes y formaciones caprichosas producidas por la lava. Estas formaciones recuerdan a las estalactitas que tantas veces hemos visto en las cuevas, pero en este caso son de roca volcánica (basalto), formadas por el goteo de la roca derretida cuando la lava aún corría por el interior de estos túneles (ver figura 3). Una manera de imaginarnos cómo se originan, es ver detenidamente una vela encendida derritiéndose y goteando. Esta comparación pareciera muy básica, no obstante, es el método que ha permitido modelar la formación de estas estructuras tan interesantes, conocidas como estalactitas de lava o piro-estalactitas (Vela-Turcott, 2014).

Figura 3. Fotografías del tubo de lava Chimalacatepec. A. Entrada a la cueva de Chimalacatepec mediante el uso de técnicas verticales. B y C. Aspecto del tubo principal. D. Piroestalactitas o estalactitas de lava formadas por el goteo de la roca fundida dentro de la cueva.
Foto de Rafael López Martínez.

Sin embargo, hay algo que nos llama más la atención en la cueva de Chimalacatepec: la aparición de unas estructuras de colores claros, que evidentemente no estaban hechas por lava.

Los depósitos químicos de las cuevas son llamados espeleotemas. Por ejemplo, las estalactitas y las estalagmitas son tipos de espeleotemas, pero hay una enorme variedad de estos depósitos que no siempre son tan evidentes. Esas formas aplanadas que empezamos a ver dentro de la cueva tienen una composición silícea, en una variedad conocida como ópalo-A (SiO2 + nH2O), que no tiene cristales, como el cuarzo que todos conocemos, sino que es amorfa, como si se tratara de un gel endurecido (ver figura 4).

Figura 4. Formas de algunos espeleotemas encontrados en Chimalacatepec. En la izquierda se muestra un espeleotema en forma de “galleta” y a la derecha un conjunto de espeleotemas aplanados y botroidales.
Foto de Rafael López Martínez.

Pero algo parece estar mal. Todos conocemos las estalactitas y estalagmitas: las hemos visto en cuevas y documentales de todo el mundo y siempre hemos escuchado que están compuestas por carbonato de calcio (CaCO₃). ¿Por qué, entonces, en los tubos de lava serían de sílice?

La respuesta a esa pregunta está en la disponibilidad de un elemento u otro. Por ejemplo, Chimalacatepec está formada en basaltos, roca compuesta por vidrio volcánico, aluminosilicatos y otros minerales. Todos ellos tienen en común una gran cantidad de silicio en su composición química, pero muy poco calcio. Cuando la roca se expone a agentes como la lluvia, la vegetación, el suelo y los microorganismos, estos minerales son transformados y la sílice se libera, por lo que viaja hacia el interior de la cueva a través de las grietas. Por tanto, la aparición de espeleotemas silíceos es poco común, pero posible en ambientes volcánicos como los tubos de lava que estudiamos, o en las rocas graníticas o las areniscas cuarcíferas conocidas en los Tepuis de Venezuela.

En ese momento, dentro de la cueva, hay más preguntas que respuestas. Así que esnecesario hacer lo que todo científico hace: tomar muestras del agua y de los espeleotemas, tratando de no dañar la cueva; medir parámetros de la atmósfera de la cueva, como la temperatura, humedad, CO₂, e ir al laboratorio a analizar los datos.

En el laboratorio, ya sin casco, cambiamos la vestimenta de las cuevas por la bata blanca y comienza otra parte fascinante del trabajo del geólogo en su labor milenaria de hacer hablar a las rocas. Pero ellas guardan celosamente sus secretos y sólo los revelarán si hacemos las preguntas correctas.

Los espeleotemas cortados en secciones muy finas son vistos a través de diferentes microscopios. La primera revelación es que están compuestos por microcapas de ópalo-A, que se van acomodando una tras otra, pero de una forma muy particular que recuerda a las primeras estructuras en las que se originó la vida en la Tierra: los estromatolitos (ver figura 5A).

Figura 5. A. Vista al microscopio petrográfico de la laminación interna de los espeleotemas. B y C. Vista al Microscopio Electrónico de Barrido, donde se muestra el ópalo A y los tapetes microbianos fosilizados. D. Colonias microbianas actuales que cubren algunas secciones de las paredes de la cueva.
Foto de Rafael López Martínez.

Sin embargo, los estromatolitos —formas de vida que datan de hace 3500 millones de años— existen actualmente en muy pocos lugares del planeta, como en los lagos de Alchichica, Cuatro Ciénagas o Bacalar, en México, y en Bahamas y Australia, por nombrar algunos. Habitan dentro del agua y están expuestos a la luz del sol, características muy diferentes al ambiente oscuro de la cueva volcánica de Chimalacatepec. ¿Será posible que estos espeleotemas estén formados por microorganismos al igual que los estromatolitos?

El microscopio óptico que usamos no puede darnos esta respuesta. Para ello, debemos ir más a detalle, buscar estructuras más pequeñas -—de una milésima parte de un milímetro— dentro de la roca, con el Microscopio Electrónico de Barrido. A los varios minutos de inspección con este microscopio, comienzan a aparecer evidencias de que podríamos estar en lo cierto. Apreciamos atónitos moldes de bacterias fosilizadas dentro de las capas de ópalo-A (ver figuras 5B y 5C). Lo que observamos apunta a que estos espeleotemas están formados por comunidades de bacterias que como tapetes cubren algunas partes de las paredes de esta cueva (ver figura 5D).

En ese momento, al ver las evidencias de microorganismos fosilizados en el interior de los espeleotemas, pude escuchar en mi mente a Axel platicando con el profesor Lidenbrock en las profundidades del centro de la Tierra:

—Pero si en estas regiones subterráneas han vivido animales antediluvianos, ¿quién nos dice que algunos de estos monstruos no anden todavía errantes por estas selvas umbrosas o detrás de esas rocas escarpadas?

Y así, una vez más, siguiendo los pasos del profesor Lidenbrock, su pupilo Axel y su guía Hans, el grupo de científicos emprende la búsqueda de vida dentro de estas rocas en las cuevas volcánicas de México. De nuevo, nos encontramos poniendo cuerdas y equipo para descender a la cueva de la que hacía poco habíamos regresado. Pero ahora, nuestro objetivo es saber qué tipo de microorganismos vivían en estos espeleotemas y si eran capaces de crear estas formaciones tan particulares. Para ello, se usa el método de secuenciación de adn, técnica que nos permite saber si efectivamente los espeleotemas contienen microorganismos como bacterias y que, de alguna manera, pueden vivir en esas condiciones de oscuridad absoluta. Y si esos organismos tan pequeños, lentamente, capa a capa, han ido atrapando las aguas cargadas de gel de sílice y formando estas formaciones estromatolíticas tan particulares.

La tarea no es fácil: muestrear en estos ambientes es complicado, extraer adn en el laboratorio de ellos aún más. Pero los resultados son claros: existen microorganismos en los espeleotemas que son capaces de vivir en la oscuridad y atrapar la sílice en sus estructuras microbianas.

Estos microorganismos se alimentan de los escasos nutrientes y compuestos inorgánicos que vienen en el agua de goteo y de algunos minerales disueltos generados por el intemperismo de los basaltos. Además, por si esto fuera poco, el adn reveló que algunos de los microorganismos de Chimalacatepec son parientes de aquellos encontrados en los basaltos de Islandia, muy cerca de nuestro querido Sneffels.

Conclusiones

A pesar de los descubrimientos aquí narrados, aún falta mucho por entender sobre los microorganismos que viven dentro de estas cuevas y los tipos de espeleotemas que pueden formar. Estos tipos de estudios abren nuevas posibilidades para comprender más sobre el origen mismo de la vida o la posibilidad de comparar en un futuro formas de vida en otros planetas —como Marte—, donde las condiciones son extremas.

¿Acaso los tubos de lava podrían servir como refugio para la vida microbiana en otros planetas? ¿Estos tubos de lava serían similares a los encontrados en Marte o la Luna? Pero esto ya es harina de otro costal. De la Tierra a la Luna es otro magnífico libro de Julio Verne, pero lo dejaremos para futuras aventuras…

Referencias

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• Vela-Turcott, G. (2014). Tubos de lava: Un desafío subterráneo en Veracruz. México desconocido. https://www.mexicodesconocido.com.mx/tubos-lava-desafio-subterraneo-veracruz.html.

Agradecimientos

Este artículo es un resultado directo del proyecto papiit in113020. Los autores agradecen la participación de los estudiantes de la asignatura Karstología del Posgrado en Ciencias de la Tierra, así como el apoyo brindado en las campañas de campo por Hugo Salgado Garrido, Salvador Trejo Pelayo, Ángeles Verdes, Ramsés Miranda y Nayeli Vargas. Agradecemos especialmente a las autoridades del municipio San Juan Tlacotenco que tan amablemente nos han acogido en la localidad.

Recepción: 13/06/2020. Aprobación: 27/01/2021.

Resumen

En 2019 se celebraron los 150 años de la creación de la tabla periódica por el químico ruso Mendeléiev. En ese siglo y medio, pocos son los cambios que ha sufrido la tabla periódica —el más importante es pasar del acomodo de los elementos de acuerdo con la masa atómica, al del número atómico, que propuso el físico Henry Moseley—, lo que demuestra la validez y el valor del trabajo del químico ruso. Pero ¿algún día existirá un reemplazo a esta tabla periódica? Y si lo tuviera, ¿cuáles serían las razones para ello?
Palabras clave: nuevas tablas periódicas, universalidad química, nuevos elementos, Mendeléiev.

A new “periodic table”?

Abstract

In 2019, the 150th anniversary of the creation of the periodic table by the Russian chemist Mendeleyev was celebrated. In that century and a half, few have been the changes in the periodic table —the most important is the switch from the arrangement of elements according to atomic mass, to the arrangement by atomic number, proposed by physicist Henry Moseley—, which demonstrates the validity and worth of the Russian chemist’s work. But then, will there ever be a replacement for this periodic table? And if it did, what would be the reasons for it?
Keywords: new periodic tables, chemical universality, new elements, Mendeleyev.

El corazón de la química

Una de las imágenes científicas más conocidas es la de la tabla periódica. Su poder de síntesis del conocimiento químico es enorme. Basta saber unos pocos conceptos relacionados con esta ciencia para poder predecir el comportamiento de los elementos químicos; por ejemplo, qué elementos —un elemento es materia constituida por átomos de su misma clase— pueden reaccionar entre sí más fácilmente. Tras 150 años de permanecer casi invariante1 a como la propuso Mendeléiev, un cambio radical parece imposible. ¿Será así?

¿Es universal la tabla periódica?

Enorme fue mi sorpresa al enterarme que en Costa Rica no sólo se utiliza la tabla periódica “clásica”. En ese país centroamericano también se usa la tabla de Gil Chaverri, que fue un químico y físico tico (Mora, 2019). Esa tabla periódica ordena a partir de la estructura electrónica2 a los elementos químicos. Pero ¿por qué utilizar una tabla periódica diferente? Nos enseñaron, al menos así ocurrió conmigo, que la tabla periódica era la mejor forma de acomodar los elementos. ¿Será cierto? ¿O habrá dudas sobre si esa es la mejor configuración posible?

La química es un juego de electrones

Algunos químicos consideran que la tabla periódica, en su configuración actual, no es la mejor forma de acomodar la mayoría de los elementos. Es decir, piensan que algunos deberían ser reubicados. Para ponernos en contexto sobre la tabla periódica y comprenderla necesitamos saber dos cosas. Primera, los elementos de la tabla “desean” parecerse a los que están en el lado derecho de ésta —anteriormente llamados gases nobles, ahora, gases inertes—. En esta familia encontramos al helio, neón, argón, radón, kriptón, xenón y el sintético organesón. Segunda, para llegar a “parecerse” a los gases inertes, los elementos de la tabla periódica ceden, ganan y/o comparte electrones.

Francisco Rebolledo es un químico y literato mexicano, interesado en la divulgación de la ciencia. En sus textos “De palabras y elementos” y “Carbono”, que se encuentran en los libros La ciencia nuestra de cada día, volumen i y ii, respectivamente, Rebolledo compara los comportamientos de los elementos con los seres humanos —más preciso sería llamarlos personalidades—, para entender mejor las propiedades de los elementos químicos.

Por ejemplo, Rebolledo compara al sodio (Na, un alcalino) “con un chico pelirrojo, hiperactivo y siempre ávido por ceder al vecino la canica que no cabe en sus bolsillos” (Rebolledo, 2010, 114). Al estar en la familia i —así se comportan la mayoría de los elementos de esta familia—, al sodio le “sobra un electrón” —la canica—, por lo que siempre desea desprenderse de él. En palabras de Rebolledo “sólo logra quedarse tranquilo cuando se le extrae el trauma que pesa en su conciencia” (Rebolledo, 2010, 114). Por otra parte, al radón —un gas inerte— lo compara “con un venerable anciano, un verdadero budista, que reposa en el nirvana indiferente a los deseos que acosan a casi todos los demás elementos”. Esto se puede entender al saber que el radón es un gas noble que se encuentra casi al final de la tabla periódica; por ende, rarísima vez reacciona con otros elementos, pues no necesita más electrones. Por último, al carbono lo imagina “como una mujer joven y serena, precozmente sabia y equilibrada, con una capacidad infinita de compartir sus bienes” (Rebolledo, 2012, p. 107).

Pero, como ya mencionamos, no todos los químicos están conformes con la ubicación actual de todos los elementos de la tabla periódica.

Reacomodando elementos químicos

Hablemos del hidrógeno (H), que es el elemento más abundante en el universo. Parece ser un paria. Está colocado en la familia i —llamados alcalinos—, pero todos los elementos de ahí son metales —a excepción del H que es un gas—. Requiere de un solo electrón para alcanzar la estabilidad de los gases inertes, por lo que, quizá, sea mejor acomodarlo en la familia xvii, donde se encuentran el flúor o el cloro, que son igual de reactivos que el H.

Otro elemento “rebelde” es el mercurio (Hg). Éste es un metal líquido a temperatura ambiente, caso contrario a los demás miembros de su familia que son metales sólidos. Otros parias son el escandio (Sc) y el itrio (Y), que parecen no encontrar su sitio adecuado en la tabla. Dependiendo de que característica fisicoquímica —como la configuración electrónica, radio atómico o punto de fusión— se tenga como primordial para su acomodo, los elementos de la familia iii —donde se encuentra el Sc y el Y— pueden estar en uno u otro lado de la tabla.

Por estos y otros motivos, en el año 2015, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (iupac) publicó un proyecto, liderado por Eric Scerri —químico maltés y filósofo de esta disciplina—, para un posible reacomodo de la familia 3 de la tabla periódica. Todas estas críticas han hecho pensar que la tabla periódica necesita más que un simple reacomodo de los elementos químicos. Pero no parece haber un acuerdo. Veamos algunas propuestas.

De árboles, flores, torres y grafos

Las críticas anteriores han convencido a algunos químicos de que se necesita encontrar una nueva configuración para el acomodo de los elementos en una “tabla periódica”. Afortunadamente no hay escasez de ideas. Por ejemplo, las configuraciones en tres dimensiones representan mejor el acomodo de los elementos. La propuesta del químico canadiense Fernando Dufour, que tiene forma de árbol de navidad, es un nuevo intento para rediseñar el acomodo de los elementos químicos. Esta configuración tiene un tronco alrededor del cual los elementos químicos dan giros, haciéndose más ancha llegando al tronco del árbol. Esta nueva configuración deja ver mejor la continuidad donde termina una fila en la tabla periódica actual.

Otra tabla es la de Paul Giguère, llamada Flor en 3D (ver figura 1). Cada “pétalo” representa algo distinto. Por ejemplo, el primero de éstos —verde azulado— contiene a todos los metales alcalinos y en la parte posterior de este mismo pétalo los metales alcalinotérreos —familias i y ii—. El resto de los pétalos contiene los otros elementos químicos.

Figura 1. Flor en 3D del químico Paul Giguere, desarrollada en 1965.
Fuente: Тимохова Ольга, 2009.

Por otra parte, Theodor Benfey desarrolló otra configuración llamada tabla en espiral (ver figura 2), que incluso deja espacios vacíos para colocar los elementos del octavo período y para unos elementos nuevos que llamó superactínidos.3 Éstas no son las únicas configuraciones nuevas, las hay en forma de óvalos, circulares, semicirculares, lazos arcoíris, con muchos colores, etcétera.

Figura 2. Tabla en espiral del químico Theodor Benfey. Se publicó por primera vez en “The pictorial Periodic Table”.
Fuente: DePiep, 2013a.

No todas las configuraciones desechan el arreglo de la tabla actual como el mejor acomodo de los elementos. Una tabla no tan “radical” la propone el ya citado químico Eric Scerri. Su tabla de forma alargada es más simétrica que la tradicional. En esta configuración el H y el He están uno junto al otro, y los actínidos y lantínidos —los elementos “raros” que están hasta abajo de la tabla periódica y que algunos llevan nombre de científicos, por ejemplo, einstenio, nobelio, etcétera— ya están junto a los otros elementos químicos (ver figura 3). Esta tabla es más simétrica, pues Scerri buscaba maximizar el número de tríadas, los conjuntos de tres elementos químicos que están muy relacionados por sus propiedades fisicoquímicas y sus masas atómicas.

Figura 3. Tabla “alargada” similar a la propuesta por el químico Eric Scerri.
Fuente: Sandbh, 2015.

Por su parte, Valery Tsimmerman en 2006 desarrolló una torre, en la que acomoda los elementos, y no por sus números atómicos. A esta torre la llamó adomah y su configuración organiza a los elementos químicos de acuerdo con los cuatro números cuánticos4 que gobiernan la organización de la tabla periódica. No fue la única configuración propuesta de Tsimmerman, también tiene otra en forma de tetraedro.

Figura 4. Organización de los elementos en forma de torre (adomah ) de Valery Tsimmerman.
Fuente: DePiep, 2013b.

Por si fuera poco, los matemáticos no han quedado fuera, y también han propuesto una nueva configuración de la tabla periódica. A mediados del año pasado, los investigadores Wilmer Leal y Guillermo Restepo (2019), de los institutos Max Planck, diseñaron una tabla, basada en el orden y la similitud, en forma de hipergrafo, que publicaron en la revista Proceedings of the Royal Society, en abril 2019. Esta nueva configuración adopta diferentes maneras de acomodar los elementos dejando de lado la utopía de que existe una configuración verdadera y única. Esta característica de flexibilidad la hace, para mí, la más atractiva. Y a ti, ¿cuál te parece más adecuada?

Hemos visto que los criterios para aspirar a una nueva configuración en la tabla periódica se deben a desacuerdos de su acomodo, debido a las propiedades fisicoquímicas de los elementos. Pero ¿tendríamos una nueva configuración en la tabla debido al descubrimiento de nuevos elementos? Es decir, ¿faltan muchos elementos por descubrir qué hagan que la tabla periódica mude de forma?

¿Cuál será el último elemento de la tabla periódica?

Era el año 2010 y el período 7 de la tabla periódica fue completado (aunque no fue hasta 2016 que la iupac aceptó ese cambio). Ese año se completó el descubrimiento del elemento 117 llamado teneso (Ts) —anteriormente ununseptio—, por medio de una colaboración entre científicos rusos y estadounidenses en Dubna, Rusia. Si se lograra sintetizar un nuevo elemento químico se debería agregar una nueva fila o período a nuestra actual tabla periódica. Esto suscita preguntas interesantes, por ejemplo: ¿cuándo se descubrirá el elemento 119 llamado provisionalmente unonenio?, ¿quedan muchos elementos químicos por descubrir? y ¿existe un límite o son “infinitos” los elementos químicos?

Al momento de escribir este artículo el elemento más grande es el 118. De estos 118, 91 son encontrados “fácilmente”, ya que son encontrados de forma natural —incluso el tecnecio que fue el primer elemento químico sintetizado y que se creía no se encontraba de manera natural—. A partir de del uranio, los demás elementos químicos han sido sintetizados artificialmente como el neptunio, americio, einstenio, fermio, etcétera. Aunque parece que algunos de éstos pueden ser encontrados naturalmente en minerales como la uraninita. En conclusión, tenemos 98 elementos que se han encontrado en la naturaleza —aunque sea en trazas— y 118 elementos totales.

Figura 5. Ecuación de química nuclear que explica la formación de nuevos elementos químicos.

Los restantes 20 han sido sintetizados en dispositivos que aceleran partículas a altas velocidades para hacerlas colisionar. En resumen, lo que se hace es “disparar” elementos pesados (como el oro) con proyectiles de elementos ligeros (el hidrógeno). Así fueron obtenidos, por ejemplo, los elementos 114 a 118, entre 1999 y 2010. Allí el “proyectil” lanzado era el calcio que bombardeaba a los actínidos pesados.

Lo que se intenta hacer en estos experimentos es que los neutrones de los elementos hagan surgir nuevos elementos químicos (ver imagen 5). Esto conlleva una dificultad técnica considerable y la mayoría de los elementos creados viven sólo milisegundos, por lo que es difícil saber sus propiedades fisicoquímicas. Parecería ser una cuestión de no contar con la tecnología adecuada, incluso si la tuviéramos, ¿encontraremos más elementos?

Las estimaciones sobre cuán grande puede llegar a ser la tabla periódica vienen de una rama de la química apoyada en la física moderna; se le llama química cuántica relativista.5 El brillante físico Richard Feynman, apoyado en la teoría de relatividad de Einstein, predijo que el elemento 137 era el límite para el último elemento de la tabla periódica. Feinmanium es el apodo de este hipotético elemento. Pero ¿qué tiene que ver la teoría de relatividad con la tabla periódica? Pues bien, cuando los núcleos atómicos son cada vez más grandes los electrones deben aumentar su velocidad; por ende, los cálculos de la química cuántica relativista afirman que llegando a un límite los electrones tendrían que ir más rápido que la velocidad de la luz. Imposible.

Posteriormente otros químicos y físicos teóricos han afinado los cálculos para proyectar que el 137 no es el elemento límite. Por ejemplo, Pekka Pyykoo, químico teórico finlandés, experto en química cuántica numérica, ha propuesto un modelo informático-químico para establecer los períodos ocho y nueve de la tabla periódica —hoy son siete—. Además, proyectó que deberían existir 54 elementos más. Es decir, si Pekka tiene razón, la tabla periódica podría albergar hasta un elemento 172, que va mucho más allá de los 118 actuales y el hipotético feinmanium. Esto, sin duda, cambiaría la actual configuración de la tabla periódica.

El fin del reinado de Mendeléiev

La tabla periódica de Mendeléiev ha sido (y seguirá siendo) una herramienta de trabajo invaluable para todo químico. Pero, debido a sus inconsistencias y ciertas limitaciones, es seguro que más temprano que tarde tengamos una nueva configuración, que acomode de mejor manera a los elementos químicos. Entonces, la respuesta a la pregunta con la que abrimos este artículo es sí, seguramente existirá un reemplazo para la tabla periódica. Así es la ciencia, se trata de un conocimiento humano que no es perfecto, pero sí es perfectible. ¿Cuánto tiempo durará la siguiente “tabla periódica”?

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Recepción: 19/06/2020. Aprobación: 22/01/2021.

Resumen

Cuando escuchamos hablar de azúcares, generalmente los asociamos con postres y golosinas, y en un segundo plano con enfermedades como caries, diabetes y obesidad. En redes sociales, blogs y revistas, se refuerza frecuentemente la idea de que los azúcares son nocivos para nuestra salud y por tanto hay que evitarlos. Así pues, el carácter “virtuoso” de los azúcares es inseparable en el imaginario colectivo de su contraparte “malvada”. Además de los relacionados con la dieta, existen otros azúcares con gran diversidad funcional, cuyo papel es fundamental en varios eventos fisiológicos y patológicos. Aquí te explicamos algunos de los asombrosos procesos que son dirigidos, regulados o acompañados por estos azúcares, y analizamos sus efectos en la salud y la enfermedad.
Palabras clave: azúcares, glicoconjugados, infección, interacciones humano-patógeno, prebióticos.

Heroes or villains? Sugars in health and disease

Abstract

Whenever we hear the world sugar, sweets and desserts come to our minds, followed by thoughts of diseases such as cavities, diabetes and obesity. Information in social networks, blogs, and magazines often reinforces the misconception that sugars are always unhealthy and should therefore be avoided by all means. The virtuous attributes of sugars are thus permanently entangled with its evil counterpart. Sugars are molecules of great structural and functional diversity, which makes them essential in various physiological and pathological events, beyond their dietary-related role. Here we describe some amazing processes in which sugars are instrumental, and we analyze their effects on health and disease.
Keywords: sugars, glycoconjugates, infection, human-pathogen interaction, prebiotics.

Introducción

Si has leído el libro o visto la película El extraño caso del Dr. Jekyll y Mr. Hyde, probablemente recuerdes el profundo conflicto entre el bien y el mal que atormentaba al Dr. Henry Jekyll y a su amigo Edward Hyde. Esta dualidad intrínseca entre conceptos opuestos es un elemento muy explotado en la literatura y en el cine. La sacarosa o azúcar de mesa, la glucosa y la fructosa serían este tipo de personajes en un bestseller con marcados claroscuros. Todos conocemos a estos protagonistas y, aunque a muchos les encantan y a más de uno le causan pesadillas, son absolutamente esenciales para el funcionamiento celular. Asimismo, hay otros azúcares no tan presentes en nuestras conversaciones que cumplen funciones menos evidentes, más allá de servir como edulcorantes o como fuentes de energía, y que son parte de historias igual o más emocionantes. A continuación, revisaremos la importancia de los azúcares menos conocidos en eventos biológicos, como el reconocimiento celular, el establecimiento y progreso de infecciones microbianas, la activación de la respuesta inmune, y la comunicación microbiota-intestino-cerebro.

La personalidad múltiple de los azúcares

Los azúcares son moléculas complejas en términos estructurales y químicos. Existen en forma de mono-, oligo- o polisacáridos,1 donde la configuración y la posición de su enlace con otros azúcares es un factor más de diversificación. Al arreglo estructural de los azúcares que decoran proteínas y lípidos de la superficie celular se le denomina perfil o patrón de glicosilación, y está determinado por su origen celular.

El perfil de glicosilación de bacterias, levaduras y células de mamífero difiere en su complejidad estructural y en la variabilidad de los azúcares que lo componen. Los glicolípidos y las glicoproteínas —lípidos y proteínas unidos a cadenas de azúcares— se conocen colectivamente como glicoconjugados, y su patrón de glicosilación determina de forma muy específica algunos de los procesos fisiológicos o infecciosos en los que la célula participa (Schjoldager et al., 2020; Varki, 2017; ver figura 1). Se podría decir que en él radican las múltiples personalidades de los azúcares, aunque afortunadamente su estructura nos permite conocer, en muchos casos, cuál de ellas ha tomado el control.

Figura 1. Estructura y función de algunos azúcares que decoran la superficie celular.
Elaboración: Maria Elena Ortiz-Soto; la figura incluye elementos de Smart servier medical art y de la plataforma GlycoGlyph.

Los azúcares como herramientas moleculares en infecciones microbianas

¿Qué personaje de ficción viene a tu mente si hablamos de maestros del disfraz? Probablemente Sherlock Holmes, el hábil detective capaz de desenmascarar villanos haciéndose pasar en ocasiones por alguien diferente. Pero hasta el genio analítico de Sherlock podría ser superado si sus antagonistas se disfrazaran mejor que él, como Neisseria meningitidis o Trypanosoma cruzi. La primera es una bacteria que puede causar meningitis y sepsis con consecuencias fatales. T. cruzi es el parásito causante de la enfermedad de Chagas, un padecimiento endémico en varios estados de México. El arma secreta de ambos patógenos son los azúcares que cubren su superficie, con los que evaden las defensas del hospedero.

Entre los azúcares más comunes en la superficie celular de mamíferos se encuentran los ácidos siálicos (as), que funcionan como receptores para un gran número de funciones vitales y participan en procesos como la reproducción o el desarrollo y función neuronal (Schjoldager et al., 2020). Sin embargo, también son utilizados por virus, bacterias y parásitos para lograr el inicio y establecimiento de infecciones. Como toda una profesional de la imitación, N. meningitidis sintetiza y decora sus glicoconjugados con as. De esta forma, el sistema inmunitario de los mamíferos que infecta (el Sherlock en este ejemplo) no puede identificar al patógeno como un agente extraño, lo que contribuye a la supervivencia y virulencia de esta bacteria. En el mismo sentido, el parásito T. cruzi es también un maestro, pero del atraco. Como no es capaz de sintetizar sus propios as, los roba del hospedero (ver figura 2). Su estrategia para sobrevivir en la célula es usar armas enzimáticas muy potentes —las trans-sialidasas—, para unirse a los as del hospedero y transferirlos después hacia las mucinas que abundan en su superficie (da Fonseca et al., 2019). Las mucinas son proteínas hiperglicosiladas que protegen al parásito de cualquier ataque por parte del vector y del hospedero que infectan (ver figura 2).

Figura 2. Trypanosoma cruzi “roba” moléculas de ácido siálico de los glicoconjugados del hospedero y los transfiere a las mucinas de su superficie.
Elaboración: Maria Elena Ortiz-Soto.

Otro elemento importante en el arsenal molecular de los microorganismos son las proteínas de unión a azúcares, que se localizan en su superficie celular o son parte de sus apéndices motores. Estas proteínas (lectinas) reconocen los azúcares del hospedero de forma sumamente específica, de manera que un patógeno sólo puede infectar el tipo de tejido que muestre determinado patrón de glicosilación, lo que se conoce como tropismo tisular. Bacterias patógenas comunes como estreptococos y estafilococos se unen a los as de los tejidos que colonizan, y pueden usarlos como fuente de carbono y nitrógeno. Los as también son los favoritos de Helicobacter pylori —una bacteria que está presente en 50% de la población mundial y que puede ser causante de cáncer de estómago—, ya que le ayudan a unirse a la mucosa gástrica y la protegen de ser capturada y digerida por células del sistema inmunitario. (Poole et al., 2018).

¿Y los virus? ¿Qué sucede con los villanos de moda? Pues sí, adivinaste, ellos también despliegan proteínas o azúcares que permiten su anclaje al hospedero y les gusta modificar o camuflarse con azúcares. Los exhiben en las proteínas de la envoltura (membrana lipídica externa) o de la cápside (cubierta proteíca que protege al material genético) presente en algunos virus. Un ejemplo serían las glicoproteínas a manera de espículas (proteína S, de spike) que forman la corona del sars-CoV-2, el terrible virus causante de la actual pandemia que, según la oms, hasta el momento ha provocado a nivel mundial más de 2 millones de muertes (who, 2021). La infección inicia cuando la proteína S ayuda al virus a unirse a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ace2, por sus siglas en inglés), que se encuentra en varios tipos de células. Para complicar más las cosas, los azúcares de la proteína S ayudan a evadir al sistema inmunitario del hospedero, al formar alrededor del virus una especie de capa de invisibilidad que dificulta su detección (ver figura 3). En la búsqueda de medidas de prevención y terapia contra sars-CoV-2, equipos multidisciplinarios de científicos buscan desenmascarar y exponer sus debilidades, así como descubrir en qué medida sus azúcares contribuyen a la infección.

Figura 3. Los azúcares que decoran la proteína S del virus SARS-CoV-2 dificultan su detección por el sistema inmunitario.
Elaboración: Maria Elena Ortiz-Soto. La figura incluye algunos elementos de Smart servier medical art.

Los azúcares como medio de reconocimiento y desarrollo de terapias

¿Y qué pasa cuando tenemos al enemigo en casa? En algunas enfermedades crónicas autoinmunes, como la artritis reumatoide, algunos de nuestros anticuerpos,2 conocidos como IgG presentan una glicosilación incompleta, lo que prende la alarma del sistema inmunológico que “piensa” que hay un extraño en casa y moviliza un ataque en contra de sus propias células. Este “fuego amigo” permanente provoca graves daños a la salud; el Dr. Jekyll se transforma en el malvado Mr. Hyde, generando una terrible destrucción a su paso.

En este sentido, cambios mínimos como la presencia o eliminación de un azúcar externo pueden generar reacciones negativas en la respuesta inmune del paciente, como sucede en la incompatibilidad sanguínea, la cual está basada en la información que los eritrocitos3 presentan en su superficie. Los estudios del inmunólogo austriaco Karl Landsteiner dieron lugar, hace más de un siglo, a la clasificación de los cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB y O.

En los eritrocitos con glicoconjugados del grupo A y B, los azúcares terminales corresponden a N-acetilgalactosamina y galactosa, respectivamente. Las glicoconjugados del grupo AB contienen ambos azúcares terminales y en los del grupo O ninguno de estos azúcares ocupa las posiciones más externas (ver figura 4). Si una transfusión sanguínea se hace con sangre no compatible, los anticuerpos presentes en el plasma identificarán a los glóbulos rojos transfundidos mediante sus azúcares superficiales y se encargarán de destruirlos, al considerarlos como agentes invasores.

Dado que la diferencia en los tipos sanguíneos se debe a sus azúcares externos, ¿habrá alguna manera de convertir células de un tipo sanguíneo en otro, para evitar la incompatibilidad? Un grupo de científicos canadienses modificó una galactosidasa de Streptococcus pneumoniae para poder eliminar la galactosa externa del tipo sanguíneo B y así convertirlo en el tipo O negativo, conocido también como tipo donante universal (ver figura 4; Kwan et al., 2015). El mismo grupo descubrió que Flavonifractor plautii, una bacteria anaerobia que forma parte de la microbiota intestinal, produce enzimas que pueden eliminar la N-acetilgalactosamina del tipo sanguíneo A (Rahfeld et al., 2019). Los estudios sobre el control del perfil de glicosilación tienen un gran alcance, no sólo para la conversión de sangre sino para el desarrollo de nuevas herramientas que contribuyan a evitar el rechazo en trasplantes de órganos (Rahfeld et al., 2019). La correcta glicosilación es tan importante que debe vigilarse de cerca en la producción de diversos tipos de péptidos y proteínas con actividad terapéutica (biofármacos), que se utilizan para contender con ciertas enfermedades crónicas y virales (Smith y Bertozzi, 2021).

Figura 4. Conversión de los tipos sanguíneos A y B al grupo O mediante enzimas de F. plautii y S. pneumoniae.
Elaboración: Sandra del Moral.

Los azúcares en la conexión microbiota-intestino-cerebro

A propósito de la microbiota intestinal, ¿qué pensarías si te dijera que algunos azúcares —cuál espinaca en la tira cómica de Popeye el marino— actúan dando fuerza a ciertas bacterias, que se convierten en verdaderos ejércitos en pro de la salud humana? Suena increíble, ¿no? Algunos polisacáridos pueden llegar al intestino grueso intactos y ahí ser metabolizados por la microbiota intestinal. El tipo de enlace que une sus monosacáridos no puede ser hidrolizado por la acidez del estómago o las enzimas de nuestro sistema digestivo, pero las enzimas de los microorganismos que habitan nuestro intestino grueso sí poseen las enzimas adecuadas para hacerlo. Estos azúcares, conocidos como prebióticos, se caracterizan por estimular en forma selectiva el crecimiento de las bacterias benéficas de nuestro intestino, entre ellas, las bifidobacterias y las lactobacterias.4

De esta forma, la ingesta de azúcares prebióticos trae como consecuencia un aumento en la población de bacterias benéficas que, como en un juego de estrategia, invaden el territorio y obligan al ejército de microorganismos patógenos, incluidos Clostridium y Klebsiella a replegarse. Algunos ejemplos de azúcares prebióticos son los polímeros de fructosa, como inulina y fructooligosacáridos, y los polímeros de glucosa no digeribles por el humano, conocidos como almidón resistente.

Como habrás notado, la glucosa y fructosa —el dolor de cabeza de muchos a la hora de contar calorías— pueden adoptar formas complejas que les confieren una personalidad completamente diferente y bajo estas formas actúan para nuestro beneficio. Los prebióticos se encuentran en diferentes fuentes vegetales, por lo que una dieta adecuada puede provocar cambios en la composición de nuestra microbiota intestinal y promover un buen estado de salud. Cuando el equilibrio de la microbiota se rompe, se genera una condición llamada disbiosis, en la que proliferan microorganismos patógenos y se desencadenan trastornos importantes a la salud. Esta disbiosis ha sido asociada con diversas patologías como alergias, trastornos intestinales inflamatorios y funcionales y comorbilidades psiquiátricas (Bercik et al., 2011).

Y a todo esto, ¿como hace la microbiota intestinal para ayudarnos o perjudicarnos? Pues, cual novela gótica, detrás de esta relación microorganismo-humano se oculta un secreto que los científicos empiezan a develar. La microbiota intestinal, como voces interiores hablándonos al oído, envía mensajes en forma de compuestos químicos a nuestro cerebro y de esta forma manipula nuestro funcionamiento y comportamiento (ver figura 5). Esta comunicación entre la microbiota y el cerebro se realiza por dos vías. En la primera, la microbiota libera ciertos compuestos químicos que llegan al cerebro por medio de la sangre. En la segunda, otros compuestos químicos activan las terminales nerviosas en la mucosa intestinal y llevan información al cerebro a través del nervio vago.

Figura 5. La comunicación entre los microorganismos y el ser humano influye en su estado de salud.
Elaboración: Ángela Ávila Fernández.

Por ambas vías de modulación de la función cerebral, se provocan cambios que afectan todo el cuerpo y que influyen en aspectos sociales de nuestra personalidad. Por ejemplo, cuando la población de microorganismos patógenos aumenta, el mensaje que se envía al cerebro es negativo y se manifiestan afectaciones a nivel de sistema digestivo y problemas de sistema nervioso, como ansiedad, depresión y mala memoria, lo que evidencia el lado oscuro de la relación microorganismo-humano. Además, una microbiota sana ha sido asociada con una mejor memoria y aprendizaje y, debido a que parece haber una relación bidireccional entre la neuroinflamación y la depresión, el incremento de probióticos se asocia con efectos antidepresivos (Valles-Colomer et al., 2019).

Así, la microbiota intestinal provoca que el ser humano viva en el continuo e inherente conflicto entre salud y enfermedad, de la misma forma que el Dr. Jekyll y Mr. Hyde se debaten entre el bien y el mal. Y uno de los ingredientes de la poción mágica que contribuye a transmutarnos de un estado a otro es, sin duda, una alimentación provista de azúcares prebióticos. Entonces, la próxima vez que el comportamiento errático de algún amigo te sorprenda, esboza una sonrisa compasiva mientras piensas: ¡no eres tú, son tus microorganismos!

Conclusiones

¿Héroes o villanos? Aunque son elementos atractivos para amenizar historias, en sentido estricto, los azúcares no poseen atributos de maldad o de bondad, ya que sólo cumplen funciones biológicas seleccionadas a través de muchos años de evolución. Al igual que sucede con el material genético, la glicosilación es la forma de la célula de generar diversidad estructural y funcional a partir de un conjunto limitado de monómeros. Los azúcares están presentes en todo tipo de células y son en gran medida responsables del reconocimiento molecular, por lo que cumplen funciones variadas que no siempre nos benefician. Al tiempo que dirigen el control de calidad de glicoproteínas, actúan como reguladores inmunológicos y garantizan la integridad celular, también funcionan como puerta de entrada para patógenos y son marcadores moleculares en enfermedades autoinmunes o en diferentes tipos de cáncer. En estos y en muchos otros procesos que por falta de espacio no pudieron ser revisados en este artículo, los azúcares tienen un papel protagónico, pero esas son historias para otra ocasión.

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Recepción: 12/09/2020. Aprobación: 19/01/2021.