Metales pesados y microbiota

Metales pesados y microbiota

Un poco de historia

El estudio de los efectos tóxicos de metales pesados en el ser humano ha cobrado particular importancia en los últimos 50 años (actividad industrial). A través de la industria, los metales entran en el aire, el agua el suelo y los alimentos.

Los metales pesados no son biodegradables y persisten en el medio ambiente durante largos períodos de tiempo, lo que conlleva una exposición crónica por parte de la población. Una propiedad toxicológicamente importante de los metales es que pueden reaccionar con los sistemas biológicos perdiendo uno o mas electrones para formar cationes que podrían ser tóxicos. La mayoría de los metales elementales tienden a formar compuestos iónicos, sin embargo, metaloides como el arsénico, pueden formar compuestos organometálicos. La capacidad redox de un metal hace parte de su metabolismo y puede tener un efecto directo sobre el potencial tóxico ya que deja el elemento del compuesto en un estado de mayor oxidación.

Antiguamente, la toxicología de los metales se ocupaba principalmente de los síntomas agudos o de altas dosis como por ejemplo los cólicos abdominales causados por el plomo. Hoy en día, la mayoría de las intoxicaciones son causadas por efectos crónicos a dosis bajas lo que dificulta su diagnóstico. La relación causa efecto puede no ser tan evidente. Además, la exposición no es a un solo metal y el efecto suele ser una consecuencia de la exposición a una compleja combinación de diferentes químicos.

Los metales pesados más importantes en cuestión de salud son probablemente, el mercurio, el plomo y el cadmio. Algunos elementos intermedios como el arsénico y el aluminio son muy relevantes desde el punto de vista toxicológico y se estudian habitualmente junto a los metales pesados.

Mecanismos de toxicidad de los metales pesados

1. MIMETISMO: pueden imitar a metales esenciales al unirse a sitios fisiológicos reservados para un elemento esencial afectando a funciones celulares vitales. Por ejemplo, el Cadmio, el Cobre y el Níquel imitan al zinc.
2. DAÑOS POR OXIDACIÓN: muchos metales pueden causar cambios oxidativos en las proteinas o el ADN.
3. ADUCTOS DE PROTEINAS EN SISTEMAS BIOLÓGICOS: Los metales en su forma iónica pueden formar aductos de ADN y proteinas. Pueden inducir una expresión genética anormal.

Mercurio

El mercurio es uno de los principales contaminantes del planeta y está presente en la alimentación, sobre todo en mariscos y pescados, en la industria, en lámparas de mercurio, en baterías eléctricas, en la agricultura, la medicina, termómetros, barómetros, en vacunas que contienen Tiomersal como conservante, en materiales dentales como las amalgamas y algunos cosméticos para el aclaramiento de la piel

La exposición al mercurio (incluso a pequeñas cantidades) puede causar graves problemas de salud y es peligrosa para el desarrollo intrauterino y en las primeras etapas de vida. El mercurio puede ser tóxico para los sistemas nervioso e inmunitario, el aparato digestivo, la piel y los pulmones riñones y ojos. El mercurio es un veneno acumulativo y sea cual sea el modo de contaminación, (por inhalación de vapores, a través de la mucosa bucal o por ingestión de alimentos contaminados) es sumamente tóxico.

Efectos tóxicos del mercurio

1. CITOTÓXICO. Modifica la estructura bioquímica del ADN, altera el transporte de Calcio, induce formación de radicales libres, inhibe la glutatión peroxidasa, y ataca el endotelio celular.
2. NEUROTÓXICO. La exposición al mercurio está asociada a una menor atención, memoria y capacidades visuales, y por tanto a la pérdida de coeficiente intelectual.
3. ADUCTOS DE PROTEINAS EN SISTEMAS BIOLÓGICOS: Los metales en su forma iónica pueden formar aductos de ADN y proteínas. Pueden inducir una expresión genética anormal.
4. Alteración endocrina, actúa directamente sobre la hipófisis, puede impregnar la tiroides y las glándulas suprarrenales
5. Tóxico para el sistema reproductor, afecta los niveles hormonales en la mujer y crea anomalías en los espermatozoides en el hombre
6. Tóxico intrauterino traspasa la barrera placentaria e impregna el sistema nervioso y endocrino en el feto
7. Tóxico para el sistema cardiovascular
8. Tóxico para los músculos y especialmente para las terminaciones nerviosas

Metales pesados y microbiota

En los últimos años, especialmente en 2019 y 2020, el estudio de la relación de los metales pesados y la microbiota intestinal ha aumentado enormemente, desde modelos en roedores hasta una variedad de otros modelos pollo, pescado, cangrejos de río etc. Se han confirmado las complejas interacciones entre la microbiota intestinal y los metales pesados. La exposición a metales pesados altera la microbiota intestinal y, a su vez, la microbiota intestinal afecta la biotransformación de los metales pesados y, por lo tanto, sus efectos tóxicos. Además, las disbiosis inducidas por metales pesados pueden afectar a las funciones metabólicas y fisiológicas, contribuyendo así, en parte, al desarrollo o progresión de diversas enfermedades en el hospedador. Por ejemplo, el Cd induce disbiosis intestinal que agrava la lesión hepática al aumentar permeabilidad intestinal en ratones (Liu et al., 2020).

Relación bidireccional

La microbiota intestinal afecta la absorción y el metabolismo de los metales pesados (HM) y puede afectar a la integridad de la barrera intestinal, que también afecta a la absorción de HM. Es la primera línea de defensa frente a los efectos tóxicos de los HM, y existe una relación y acción bidireccional entre ambos. La exposición a HM altera la composición, función y perfil metabólico de la microbiota intestinal. La disbiosis inducida por HM puede causar enfermedades metabólicas. Hay evidencia epidemiológica de que los metales pesados ​​(HM) contribuyen al desarrollo de diversas enfermedades metabólicas, y que la etiología y la progresión de éstas se debe a las alteraciones de la microbiota intestinal inducidas por los HM. A su vez, la microbiota intestinal altera la absorción y el metabolismo de los HM al actuar como una barrera física para la absorción de éstos y al alterar el pH, el equilibrio oxidativo y las concentraciones de enzimas de desintoxicación o proteínas involucradas en el metabolismo de HM.

Se ha demostrado que los probióticos reducen la absorción de HM en el tracto intestinal, mejorando el “secuestro” de los HM intestinales, la desintoxicación de HM, cambiando la expresión de proteínas transportadoras de metales y manteniendo la función de barrera intestinal. Los probióticos pueden proteger de dicha disbiosis, cambiando la expresión de las proteínas transportadoras de metales y manteniendo la función de barrera intestinal.

Autora: Mar Alonso Moreno