Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniera Pesquera y de Alimentos Blgo.- Ing. Arturo Garca Merino

Universidad Nacional del CallaoFacultad de Ingeniera Pesquera y de AlimentosBlgo.- Ing. Arturo Garca Merino

NDICES TOXICOLGICOS y PROCESO DE BIOTRANSFORMACIN.

Indices toxicolgicosLa toxicologa cuantitativa ha tenido incidencia en los aspectos de evaluacin de los txicos presentes en los alimentos. Con lo anterior se ha puesto en evidencia el aforismo de Paracelso: o el efecto daino de un agente xenobitico depende de la dosis ingerida. El riesgo es la posibilidad de que un agente xenobitico pueda producir daos bajo condiciones especficas. Como ejemplo, una sustancia altamente txica, cuando se maneja en forma controlada previniendo su absorcin ms all de su margen de seguridad, se dice que se esta manejando con seguridad. Por ltimo, podemos poner como ejemplo el caso contrario, o sea de una sustancia poco txica, pero que al no tenerse un control adecuado de sta, se puede presentar en una concentracin alta en el medio o vehculo (alimento) que pueda llegar a ser de alto riesgo (Coon, 1974; Taylor and Scalan, 1989).La aceptacin de un riesgo es materia de una discusin mutidisciplinaria compleja, en donde tambin se deben tomar en cuenta los beneficios que se derivan de ingerir un determinado alimento, no obstante la presencia de sustancias con un cierto potencial daino. En toxicologa de alimentos lo que se pretende es obtener el mnimo riesgo con el mayor beneficio, originando el concepto de riesgo - beneficio . Dosis donde no se observa efecto adverso.En toxicologa de alimentos lo que se pretende es prevenir el riesgo a un determinado agente xenobitico por una ingesta repetitiva y a largo plazo; por consiguiente los estudios quetienen validez, son aquellos de toxicidad crnica y en donde se monitorean los efectos txicos sutiles. Precisamente, de estudios de toxicidad crnica en animales de laboratorio, se puede obtener la dosis donde no se observa un determinado efecto daino, que se conoce como DSEO (dosis sin efecto observable). Consiste en la dosis ms alta del agente xenobitico donde no se observa un efecto indeseado, para la especie ms sensible. Factor de seguridad.Para establecer los niveles de seguridad o tolerancia de un agente xenobitico al cual el humano estar expuesto, y contemplando la variabilidad de la respuesta biolgica, es necesario que el ndice toxicolgico sea con base al factor de seguridad . Algunos investigadores prefieren definirlo como un factor de incertidumbre, que toma en cuenta la variacin inter e intraespecie. Con base a lo anterior un factor de 10 es frecuentemente usado como vlido, cuando se cuenta con datos de exposicin crnica en los propios humanos; lo anterior tiene como fin el considerar la variabilidad de respuesta entre los diferentes individuos (variacin intraespecie) y proteger aquellos ms susceptibles o hipersensibles.7. Ingesta o dosis diaria admisible.El concepto de dosis diaria admisible (DDA) o tambin denominada ingesta diaria admisible (IDA), se refiere a la expresin simplificada del conjunto de datos toxicolgicos de que se dispone para un determinado agente xenobitico. En s la DDA corresponde a la cantidad de una sustancia que pueda ser ingerida diariamente por un individuo durante toda su vida, sin que le produzca un dao a la salud. Este nivel o dosis, es fijado generalmente por experimentacin animal sobre toxicidad aguda y crnica (investigando actualmente efectos mutagnicos, teratognicos y carcinognicos) y tomando preferentemente el valor de la dosis sin efecto observable (DSEO) para la especie ms sensible. Ingesta o dosis diaria admisible.El concepto de dosis diaria admisible (DDA) o tambin denominada ingesta diaria admisible (IDA), se refiere a la expresin simplificada del conjunto de datos toxicolgicos de que se dispone para un determinado agente xenobitico. En s la DDA corresponde a la cantidad de una sustancia que pueda ser ingerida diariamente por un individuo durante toda su vida, sin que le produzca un dao a la salud. Este nivel o dosis, es fijado generalmente por experimentacin animal sobre toxicidad aguda y crnica (investigando actualmente efectos mutagnicos, teratognicos y carcinognicos) y tomando preferentemente el valor de la dosis sin efecto observable (DSEO) para la especie ms sensible. Por consiguiente la DDA es generalmente la centsima parte de la DSEO para el animal ms sensible y se expresa en mg/Kg de peso corporal. Esta DDA nos permite con un alto grado de probabilidad, garantizar un bajo riesgo del xenobitico en cuestin, pero nunca se podr afirmar con absoluta certeza su inocuidad. ( Cuadro 7.1).En el Cuadro 7.2. se presentan algunos valores de dosis diaria admisible (DDA) de aditivos, en donde se observa que en ocasiones se usa un valor mayor de 100 como factor de seguridad, indicando que los datos disponibles no son lo suficientemente confiables y es necesario dar un mayor margen de seguridad.CUADRO 7.2Valores de DDA a partir de DSEO en la especie ms sensible (adaptado de Vettorazzi, 1981)ADITIVOESPECIEANIMALTIEMPO DEESTUDIODSEO(mg/kg-da)FS DDA(mg/kg-da)AmarantoRata64 semanas1502000.75CaramelaRata90 das10,000100 100 ClorofilinaRata2 aos1,50010015CurcuminaRata420 das2502,5000.1EritosinaRata2 aos2501002.5QuinolinaRata2 aos501000.5AmarillosunsetPerro27aos

500100

5.0RiboflavinaRata3 generaciones501000.5Lmite mximo residual.Otro parmetro que esta muy relacionado con los alimentos es el llamado lmite mximo residual (LMR), que es de amplio uso en la aplicacin en plaguicidas. Estos lmites mximos residuales representan el contenido mximo residual de la sustancia analizada que se permite que est presente en un determinado alimento o grupo de alimentos; y son el resultado de estudios experimentales de acuerdo a las Buenas Prcticas Agrcolas (BPA).Mientras que la DDA es relativamente fcil de poder calcular a partir de los estudios toxicolgicos; para el caso del establecimiento de los LMR es frecuentemente difcil de proponer una expresin puramente algebraica a partir de los datos de DDA. No obstante lo anterior, el comit de expertos en plaguicidas de la FAO/OMS ha establecido una primera aproximacin para realizar el clculo del LMR para un determinado plaguicida a partir de los datos de la DDA respectiva, como se observa en el Cuadro 8.1 (Lu, 1973; Derache, 1990; Hayes and Lau, 1991).CUADRO 8.1Clculo del MLR a partir del DDA

LMR = (1000 W / a ) x DDA

Donde W = peso del individuo (Kg)a = consumo promedio diario de los alimentosDDA = Dosis diaria admisible (mg xenobitico /Kg p.c. da)

Unidades del LMR:LMR = (Kg p.c./ g alimento da) X (mg xenobitico/ Kg p.c. da) X (1000g alimento / Kg alimento) = mg xenobitico / Kg de alimento = ppmComo se puede apreciar en el Cuadro 8.1 aparte de necesitar la DDA para el plaguicida por analizar, se requiere conocer la ingesta del alimento o grupo de alimento donde se aplicar el plaguicida (a).

Al respecto la junta de expertos en aditivos alimenticios de la FAO/OMS, estableci una tabla donde se anota la ingesta aproximada de los alimentos ms comunes en la comunidad europea (Cuadro 8.2) Estos datos hay que tomarlos con reserva, ya que cada comunidad tiene diferentes patrones de consumo.CUADRO 8.2Estimacin de la ingesta diaria promedio de los alimentos ms comunes en Europa(adaptado de Derache, 1990)ALIMENTO O GRUPO DEALIMENTOSINGESTA DIARIAPROMEDIOCarne de res (magra) 300 gVsceras (hgado) 100 gGrasa animal (manteca) 50 gHuevo 100 gLeche 0.5 lPapa 250 gVerduras 325 gCtricos50 gOtras frutas 150 gCabe destacar el hecho de que determinar los LMR para plaguicidas es una tarea difcil y compleja, ya que adems de contar con los valores de registro de un alimento o grupo de alimentos, la distribucin del plaguicidas no es uniforme; por ejemplo, en la papa el xenobitico se encuentra mayoritariamente en la cscara, la cual normalmente se elimina. Otro caso similar es el de los ctricos, en los cuales generalmente se elimina la parte externa de estos frutos y por consiguiente hay una disminucin del plaguicida. En el caso de la determinacin del LMR en productos de origen animal, definitivamente los niveles detectables deben ser extremadamente bajos, ya que en estos alimentos la presencia de la mayora de plaguicida es por contaminacin secundaria y con los actuales plaguicidas biodegradables esto se acenta an ms.Con base a lo antes mencionado, si observamos la frmula para calcular el LMR, podramos tomar como constante varios factores y poder tener ciertas categoras de factores de multiplicacin de la DDA para fijar los lmites mximos residuales como se muestra en el cuadro 8.3.CUADRO 8.3Obtencin del factor de multiplicacin (K) para calcular LMR

LMR = (1000 W /a) x DDA

Donde:W = 60 Kg de peso corporala = ingesta promedio de los alimentos

1000 W / a = K (factor de multiplicacin)

LMR = K x DDAPor lo tanto un clculo del LMR por categoras de alimentos, se puede obtener con relativa facilidad, utilizando los factores de multiplicacin (K) en base a los siguientes valores: 185 para verduras, 240 para papa, 400 para frutas y 1,200 para ctricos, entre otros, no olvidando en todo momento que el valor de ingesta promedio del alimento es sumamente variable, y depende de un grupo o comunidad humana. Todo lo antes expuesto queda ilustrado en el Cuadro 8.4, en donde se anotan los LMR para el fungicida foliar sistmico miclobutanil, en el control de hongos en frutas pomceas y vides principalmente.CUADRO 8.4Limites mximos residuales del plaguicida miclobutanilen alimentos (adaptado de FAO/OMS, 1993)PLAGUICIDADDA IDA (mg/Kg p.c.-da)TIPO DE CULTIVOLMR (mg/Kg)

0.03Durazno0.5Chabacano0.2MICLOBITANIL

No. De Codex(Estudios de toxicidad crnica en las siguientes especies:Cereza

Uva 1

1(181)rata, ratn y perro;siendo la especie ms sensible la rata.Ciruela Frutas pomceas Carne de res Despojos de res Leche de vaca Huevo Carne de ave 0.20.50.010.010.010.010.01p.c.= peso corporalII. PROCESO DE BIOTRANSFORMACINLos humanos y muchos otros animales estn constantemente expuestos en su medio ambiente a una vasta variedad de agentes xenobiticos; los cuales pueden ser de origen natural o formados por intervencin del hombre, En general los compuestos ms lipoflicos son ms fcilmente absorbidos a travs de la piel, pulmones o del tracto gastrointestinal. La constante exposicin a este tipo de sustancias podra resultar en su acumulacin dentro del organismo, al menos que se presente un sistema eficaz de eliminacin. Con excepcin de la exhalacin, para que un agente xenobitico pueda ser eliminado del organismo, requiere que sea soluble en fase acuosa, lo anterior funciona para compuestos no voltiles y en consecuencia sern excretados por la orina y las heces, que son las predominantes rutas de eliminacin. Sin embargo, los compuestos lipoflicos que se encuentran en los fluidos de excrecin tienden a difundir hacia las membranas y en consecuencia son reabsorbidos, mientras que los compuestos solubles en agua son excretados, lo que dejara aparentemente una acumulacin de los agentes xenobiticos lipoflicos dentro del organismo (Caldwell and Paulson, 1964; Klaassen et al, 1986). 1. Panorama general.De acuerdo a la estructura de la membrana celular, esta le confiere una selectividad en la absorcin tanto de las sustancias endgenas como xenobiticas. Esta selectividad permite que existan vas de absorcin especfica para los nutrimentos hidrosolubles con un gasto energtico (transporte activo), pero por otra parte aunque la mayora de los organismos vivos son casi impermeables a la gran mayora de las sustancias hidrosolubles no deseables, no pueden prevenir la absorcin de la mayora de las sustancias liposolubles. En la Figura 1.1. tenemos resumido en un esquema ilustrativo, las principales vas de absorcin y eliminacin tanto de compuestos endgenos como exgenos (Anders, 1985; Manahan, 1990; Shibamoto y Bjeldanes, 1996).

FIGURA 1.1Principales vas de excrecin y absorcin de xenobiticosXENOBIOTICOCARCTER LIPOLITICO O NO POLARREACCIONES DE FASE IREACCIONES DE FASE IIPRODUCTO PRIMARIOPRODUCTO SECUNDARIOEXCRECIONCARCTER HIDROFILICO O POLARExposicion o adiccion de grupos funcionalesOXIDACION REDUCCION HIDROLISISCONJUGACIONBiosintesis por adicionDe grupos endogenosFIGURA 1.2Integracin del proceso de Biotransformacin de xenobiticos (adaptada de Klaasen et al, 1986)APROBADOLa funcin principal del proceso de Biotransformacin es la transformacin de los agentes xenobiticos para facilitar su remocin a travs del rin y la bilis principalmente. Sin embargo, cuando se modifica la estructura qumica del agente xenobitico, se puede presentar en algunos casos, que se modifique la actividad farmacolgica y en ocasiones hasta un aumento de la toxicidad, lo que se conoce como bioactivacin, como es el caso de las sustancias denominadas procarcinognicas, las cuales requieren del proceso de biotranformacin para manifestar el efecto carcinognico (Loomis, 1978; Anders, 1985).Reacciones fase I.La funcin de este tipo de reacciones, es modificar la estructura qumica de la molcula, por introduccin de grupos funcionales como son hidroxilo, amino, carboxilo entre otros. Tambin, se puede obtener una mayor polaridad del agente xenobitico por exposicin de grupos funcionales como es el proceso de hidrlisis.Posiblemente la oxidacin es la reaccin ms importante de las reacciones de fase I; en general estas reacciones estn mediadas por el sistema de oxidacin microsomal que contiene el citrocromo P-450, tambin conocido como sistema oxidasa de funcin mixta , el cual requiere del cofactor nicotin-adenin-dinucletido-reducido (NADPH) como donador inicial de electrones y oxgeno molecular como oxidante, (Repetto, 1981; Klaassen et al, 1985; Manahan, 1990).2.1. Hidroxilacin aromtica.La hidroxilacin aromtica, para el sistema ms simple el cual es uno de los procesos oxidativos de mayor importancia. Los mayores productos de la hidroxilacin aromtica son fenoles, pero tambin se pueden formar catacoles y quinoles.Consecuentemente un nmero variable de metabolitos hidroxilados se pueden formar, lo cual depender de las caractersticas particulares de la especie considerada.Sin embargo, hay que mencionar que la hidroxilacin aromtica procede va la formacin de un epxido como intermediario. Lo anterior se puede ilustrar en la hidroxilacin del naftaleno, ya que generalmente se forma tanto el 1-naftol como el 2-naftol, la cual se realiza va la formacin del epxido intermediario 1, 2-xido .Cabe mencionar que precisamente el naftaleno es el precursor de los denominados hidrocarburos aromticos policclicos (HAP), donde el efecto carcinognico de algunos de ellos se debe a la formacin de un epxido intermediario.La oxidacin va formacin de epxidos es muy importante, ya que estos metabolitos intermediarios pueden reaccionar con biomolculas celulares; as tenemos, que los epxidos estabilizados pueden reaccionar con sitios nucleoflicos de constituyentes celulares como son ciertos cidos nucleicos, y producir un evento mutagnico. Eventos de este tipo se presentan con algunos hidrocarburos aromticos policclicos, as como en algunas micotoxinas.2.2. Hidroxilacin heterocclica.Compuestos heterocclicos con tomos de nitrgeno tales como la piridina y quinoleina, sufren la oxidacin microsomal por hidroxilacin en la posicin 3; as, en el caso de la quinolena, el anillo aromtico sufre la hidroxilacin en la posicin 3 pero tambin se obtiene el metabolito hidroxilado en la posicin 6 . Este tipo de reaccin es interesante, ya que sabemos que los alcaloides tienen como caracterstica estructural, poseer un tomo de nitrgeno heterocclico.Otro ejemplo de hidroxilacin heterocclica lo constituye la oxidacin microsomal del anillo de cumarina, el cual es muy comn en muchos metabolitos secundarios de algunas plantas superiores y es la estructura bsica de un grupo de rodenticidas que tienen efecto hemoltico. En este caso la adicin del grupo hidroxilo se lleva a cabo en la posicin 7, s sta se encuentra libre.Tambin, hay que mencionar que algunas micotoxinas como las aflatoxinas y ocratoxinas tienen dentro de su estructura el anillo cumarnico, por lo tanto es factible que se lleve a cabo la hidroxilacin.2.3 N-Dealquilacin.La N-dealquilacin es la remocin de grupos alquilo del tomo de nitrgeno y en realidad, se podra considerar como un proceso donde se exponen los grupos funcionales como es el grupo amino. Los grupos N-alquil son removidos oxidativamente por conversin al correspondiente aldehdo .2.4. N-Hidroxilacin.La N-hidroxilacin de arilaminas primarias, arilamidas e hidrazinas, es catalizada por el sistema de oxidacin microsomal involucrando la participacin del citocromo P-450 y requiriendo NADPH y oxgeno molecular. As, el ejemplo ms simple es el de la N-hidroxilacin de la anilina para producir fenilhidroxilamina. Hay que mencionar que los metabolitos formados por este proceso oxidativo, pueden ser molculas muy reactivas.En este proceso oxidativo se pueden presentar algunos ejemplos de bioactivacin como es el caso de la N-hidroxilacin del 2-acetilaminofluoreno que produce un potente carcinognico (Anders, 1985; Timbrell, 1985).2.5. Desulfuracin.La sustitucin del tomo de azufre por un tomo de oxgeno en una molcula orgnica por oxidacin microsomal, se conoce como desulfuracin y es un proceso comn para laBiotransformacin de los insecticidas organofosforados, los cuales se usan ampliamente en las actividades agrcolas. Se tiene un ejemplo ilustrativo como es la desulfuracin del paratin, con lo cual se obtiene el metabolito oxidado que tiene mayor efecto inhibidor sobre la acetilcolinestarasa. (Timbrell, 1985; Miyamoto et al, 1988).Este proceso de oxidacin microsomal es aprovechado en la bioactivacin de los insecticidas organofosforados. As, tenemos por ejemplo que el Paratin tiene un DL50 de 10 a 12 mg/Kg p.c., en tanto que el Paraoxn (metabolito desulfurado) incrementa su toxicidad con un DL50 entre 0.6 a 0.8 mg/Kg p.c.; los anteriores datos de toxicidad corresponden a evaluaciones en rata por va intraperitoneal.2.6. Reacciones de oxidacin no microsomal.Aunque el sistema de oxidacin microsomal con la participacin del citocromo P-450, es el proceso enzimtico ms comn en la oxidacin de un compuesto extrao, hay otras vas metablicas que pueden llevar a cabo la oxidacin de algunas molculas orgnicas como son: la oxidacin de aminas, alcoholes, aldehidos y purinas entre otras (Timbrell, 1985; Miyamoto et al, 1988).En la oxidacin de aminas, hay la participacin ya sea de monoamino o diamino oxidasas, ambas involucradas en la desaminacin tanto de aminas primarias, secundarias y terciarias, resultando como productos sus respectivos aldehidos.La enzima monoamina oxidasa se localiza en las mitocondrias de varios tejidos; en tanto que la diamino oxidasa se encuentra en el citosol de las clulas.Aunque in vitro el sistema microsomal oxidativo ha demostrado que puede oxidar el etanol; sin embargo, in vivo la enzima que lleva a cabo esta funcin es la alcohol deshidrogenasa, la cual se encuentra en la fraccin soluble de varios tejidos. Los productos de oxidacin de esta enzima, son los correspondientes aldehdos o cetonas, de acuerdo a s son alcoholes primarios o secundarios respectivamente. Los productos carbonlicos de la accin de la alcohol deshidrogenasa, pueden sufrir una posterior oxidacin por la aldehidos deshidrogenasa y producir los respectivos cidos orgnicos.En este proceso oxidativo presentamos el caso de la bioactivacin que corresponde al alcohol allico, ya que al actuar sobre este compuesto la alcohol deshidrogenasa se forma el respectivo aldehdo, que en este caso corresponde a la acrolena, el cual es un hepatotxico que causa necrosis periportal en animales de experimentacin .Precisamente, este aldehdo por tener un carcter muy reactivo, esta implicado en la formacin de cidos grasos cclicos, los cuales al parecer tienen un efecto txico.En este proceso oxidativo presentamos el caso de la bioactivacin que corresponde al alcohol allico, ya que al actuar sobre este compuesto la alcohol deshidrogenasa se forma el respectivo aldehdo, que en este caso corresponde a la acrolena, el cual es un hepatotxico que causa necrosis periportal en animales de experimentacin.Precisamente, este aldehdo por tener un carcter muy reactivo, esta implicado en la formacin de cidos grasos cclicos, los cuales al parecer tienen un efecto txico.2.7. Reduccin.Aunque el sistema de oxidacin microsomal que contiene citocromo P-450 normalmente lleva a cabo la oxidacin xenobitica; este sistema puede funcionar como un proceso de biotranformacin reductivo. El proceso reductivo se presenta cuando hay una baja tensin de oxgeno molecular (baja concentracin) y por consiguiente ciertos substratos xenobiticos pueden aceptar uno o dos electrones que son proporcionados por el sistema microsomal con participacin del Citocromo P-450, en lugar del oxgeno. En este panorama reductivo, incluso el oxgeno acta como inhibidor de esta ruta, ya que compite con los substratos por los electrones; adicionalmente, los mismos productos de reduccin son inhibidores de este sistema, ya que pueden competir con los propios sitios de unin del Citocromo P-450 y por consiguiente detener el flujo de electrones, por lo cual este proceso es menos efectivo que la oxidacin (Klaassen et al, 1986; Gilman et al, 1990; Shibamoto y Bdjeldanes, 1996).En base a lo anterior, se establece que la microflora intestinal tiene una gran influencia en este proceso de reduccin; ya que estos microorganismos tienen su sistema de oxidacin microsomal normal, pero debido al medio en que se encuentran (reduccin de la tensin de oxgeno), pueden llevar a cabo el proceso de reduccin en lugar de la oxidacin (Hodgson and Guther; 1980; Klaassen et al, 1986).2.8. Hidrlisis.En las reacciones de fase I del proceso de biotransformacin de xenobiticos, lo que se pretende es darle un mayor carcter polar a las molculas, lo cual implica adicionarle grupos funcionales polares tales como hidroxilo o aminas; sin embargo, otro camino para llegar al mismo propsito implica realizar un proceso hidroltico en cierto tipo de compuestos, para que se puedan exponer estos grupos polares funcionales (Timbrell, 1985; Gilman et al, 1990).En ciertos tejidos de los mamferos y especialmente en el plasma sanguneo se encuentran varias esterasas, las cuales tienen la capacidad de producir hidrlisis de diferentes tipos de steres. Estas esterasas son clasificadas como aril-esterasas y acetil-esterasas; incluso cabe mencionar que enzimas tales como tripsina y quimotripsina pueden producir la hidrlisis de ciertos carboxi-steres. La hidrlisis de amidas es catalizada por amidasas; sin embargo, este proceso hidroltico es ms lento en comparacin al proceso de hidrlisis de los steres. Adicionalmente, el plasma no es un lugar de alta actividad de hidrlisis de amidas, sino que sta se presenta en otros tejidos, como es el caso de algunas carboxil-amidasas microsomales del hgado (Repetto, 1981; Timbrell, 1985). Los epxidos que son anillos de tres miembros que contienen un tomo de oxgeno, pueden ser metabolizados por la enzima epxido-hidratasa; esta enzima adiciona una molcula de agua al epxico produciendo un transdihidrodiol. Este tipo de reaccin es de suma importancia en el proceso de biotransformacin, ya que en la hidroxilacin de xenobiticos que es comn y se producen epxidos como metabolitos intermediarios, los cuales son molculas muy reactivas que pueden generar un evento mutagnico.La epxido-hidaratasa es una enzima que se encuentra en la fraccin microsomal de las clulas, muy prxima al sistema oxidasa de funcin mixta; por lo tanto, la epxido-hidratasa lleva a cabo un proceso de destoxificacin sumamente importante, ya que desactiva intermediarios inestables muy reactivos, que son producidos en la hidroxilacin mediada por Citocromo P-450. 3. Reacciones de fase II.Este tipo de reacciones metablicas son de biosntesis por lo cual requieren de un gasto energtico (formacin de enlaces qumicos); por lo tanto, son reacciones enzimticas que aparte de requerir de ciertos cofactores, necesitan de substratos de alta energa como es el ATP.Las reacciones de fase II tambin se denominan como reacciones de conjugacin, involucran la adicin a los compuestos xenobiticos de molculas endgenas, las cuales generalmente son polares y de alta disponibilidad por parte del organismo. Estos grupos endgenos son adicionados a grupos funcionales presentes ya en los compuestos xenobiticos, o que fueron introducidos o expuestos en la fase I del proceso de biotransformacin. El propsito final es de obtener molculas polares y con bajo coeficiente de particin lpido/agua, para que se facilite su excrecin al disminuir substancialmente su carcter lipoflico (Klaassen et al, 1986; Manahan, 1990).3.1. Glucuronidacin.La principal reaccin de conjugacin que se presenta en la mayora de las especies animales es la incorporacin de cido glucurnico a travs del cido uridn difosfo glucurnico (UDPGA). La obtencin del anterior complejo donador proviene de precursores disponibles del metabolismo normal; o sea, que el UDPGA es formado en la fraccin soluble de las clulas hepticas a partir de la glucosa-1-fosfato.La conjugacin del UDPGA con los xenobiticos involucra un ataque nucleoflico de estos compuestos a travs de los tomos de oxgeno, nitrgeno o azufre al carbono C-1 del cido glucurnico, y se observa una inversin de dicho enlace ya que pasa de forma a .La enzima responsable de la catlisis del proceso de conjugacin con UDPG, es la UDPglucuronosil- transferasa, la cual se encuentra en la fraccin microsomal de varios tejidos como hgado, rin, piel, intestino y cerebro, siendo cuantitativamente de mayor importancia en el hgado. En si, la glucuronidacin es el principal proceso de conjugacin de las reacciones de fase II, tanto para compuestos endgenos como exgenos, y el resultado es la obtencin de conjugados polares solubles en fase acuosa, que puedan ser eliminados del organismo a travs de la orina o bilis. Debido a la amplitud de substratos que pueden ser aceptados y la suficiente disponibilidad del donador (UDPGA), hace que la conjugacin con cido glucurnidico tanto cualitativa como cuantitativamente sea la ms importante reaccin de conjugacin.Aunque el proceso de conjugacin generalmente disminuye la actividad biolgica del agente xenobitico original o biotransformado, hay casos excepcionales en donde se observa tambin una bioactivacin.3.2.- Sulfatacin.En los mamferos, una importante conjugacin para varios tipos de grupos hidroxilo es la formacin de steres de sulfato. Esta misma reaccin tambin se puede presentar con grupos amino; as, pueden ser substratos de esta conjugacin: alcoholes alifticos, aminas aromticas, fenoles y compuestos endgenos tales como esteroides y carbohidratos.En este proceso de conjugacin el donador del compuesto endgeno (sulfato) es el 3-fosfoadenosin-5-fosfosulfato (PAPS), el cual a su vez requiere ATP para su formacin.El sulfato inorgnico precursor del PAPS puede ser agotado cuando concentraciones significativas son requeridas para este proceso de conjugacin.El proceso de sulfatacin es un efectivo proceso de destoxificacin, ya que los conjugados formados, son sulfatos orgnicos ionizados que son relativamente fcil de excretar, principalmente a travs del rin. Sin embargo, debido a que el sulfato inorgnico requerido para la sntesis del PAPS parece provenir de la cisteina, este aminocido es un factor limitante de dicho proceso de conjugacin; as, tenemos que la sulfatacin de fenoles o aril-alcoholes tiene una baja capacidad y por consiguiente la mayor alternativa para este tipo de compuestos es la glucuronidacin.Para llevar a cabo la conjugacin con sulfato se requiere de la participacin de una sulfotransferasa, de la cual hay una amplia variedad para diferentes substratos y estas se encuentran en la fraccin soluble de las clulas de varios tejidos, particularmente del hgado, mucosa intestinal y rin. 3.3. Conjugacin con glutatin.Cierto tipo de compuestos xenobiticos son excretados como conjugados de N-acetil cisteina (conjugados del cido mercaptrico). Estos conjugados, generalmente son el resultado de la ruptura enzimtica de los conjugados con glutatin. La conjugacin inicial con glutatin para los diferentes substratos (ya sean alifticos o aromticos), requiere de una variedad de enzimas del tipo glutatin-transferaras. Estas enzimas son localizadas en la fraccin soluble de las clulas (Jakoby, 1980; Manahan, 1990).La conjugacin con glutatin, es con frecuencia un proceso muy importante en la destoxificacin de diferentes compuestos. Sin embargo, debido al amplio rango de substratos que se pueden conjugar, el mecanismo de formacin de conjugados puede variar un poco; as, los hidrocarburos aromticos, los haluros de alquilo, los haluros de arilo, los aril-epxidos, los alquil epxidos y los nitroaromticos, pueden todos ellos ser conjugados con glutatin y excretados como derivados del cido mercaptrico. No obstante que la eliminacin va conjugacin con glutatin es por medio del cido mercaptrico, en ocasiones conjugados del propio glutatin o de cistenil-glicina pueden ser excretados por la bilis (Timbrell, 1985; Klaassen et al, 1986; Manahan, 1990).Precisamente a travs de la conjugacin con glutatin se pueden eliminar los epxidos, como es el ejemplo clsico de la conjugacin del naftaleno que es un hidrocarburo aromtico, y que se observa en la Figura 3.3.2. .Tambin, la conjugacin con glutatin se ha observado que se presenta con los hidrocarburos aromticos policclicos y las aflatoxinas3.4. Otros procesos de conjugacinHay otros procesos de conjugacin; sin embargo, la conjugacin con cido glucurnico es la de mayor capacidad en los animales superiores. Dentro de otros procesos de conjugacin cabe destacar la acetilacin, ya que es un proceso importante en el metabolismo de las aminas aromticas, sulfonamidas e hidrazinas. Las enzimas que cataliza la acetilacin de aminas se designa como Acetil CoA: amina N-acetil-transferasa, teniendo como cofactor a la acetil coenzima A. La enzima responsable de esta conjugacin se encuentra en el citosol de las clulas de diversos tejidos; un dato importante es que los perros y especies relacionadas, son deficientes en este sistema de conjugacin y por lo tanto son incapaces de acetilar a un amplio nmero de substratos. .Otra reaccin importante de fase II, es la conjugacin de compuestos con un grupo carboxilo; en este caso, hay una amplia variedad de aminocidos para llevar a cabo la conjugacin, y consecuentemente son excretados como pptidos. El aminocido ms comnmente utilizado es la glicina, pero tambin se observan conjugados con ornitina, taurina y glutamina. La reaccin involucra la acilacin del grupo amino del aminocido por parte del compuesto extrao; a su vez, el grupo carboxilo del compuesto xenobitico tiene que formar un derivado con la coenzima A .4. Integracin del proceso de biotransformacin.

Si bien el propsito del proceso de biotransformacin es la eliminacin de sustancias extraas que llegan a penetrar al organismo, por lo cual es un proceso detoxificante al evitar su acumulacin, tambin se pueden presentar fenmenos de bioactivacin, siendo, estos ltimos ms bien casos excepcionales.

El proceso de biotransformacin es muy complejo, donde tiene gran relevancia el factor gentico; as, tenemos que sobre un mismo agente xenobitico hay diferencia tanto cualitativa como cuantitativa de los metabolitos formados por diferentes especies. Por lo tanto, la ToxicologaComparativa, nos indica las similitudes y diferencias de la respuesta hacia un agente xenobitico, por las diferentes especies animales y el hombre. Como ejemplo de lo anterior, tenemos el proceso de biotransformacin del fenol.Del proceso de biotransformacin del fenol ilustrado con anterioridad en las diferentes especies, se puede deducir que es de suma importancia poder conocer las similitudes y diferencias en el metabolismo hacia los diferentes agentes xenobiticos. Precisamente, esta informacin sustenta a la Toxicologa Comparativa, de tal manera se puede seleccionar el modelo biolgico ms adecuado para su extrapolacin al humano (Williams, 1974; Hodgson and Guthrie, 1980).El comportamiento anterior es probablemente debido a un proceso evolutivo de los organismos, ya que se puede considerar que la distribucin y funcionalidad de la Citocromo P-450, tanto en plantas como en animales es de remota aparicin, y actualmente se conoce que hay una gran variedad de isoenzimas agrupadas por familias, siendo las CYP 1, 2 y 3 que se involucran ms en el metabolismo de xenobiticos, en particular la CYP2 que es la que presenta mayor variabilidad inter e intraespecie (Klaasen et al, 1986; Nebert and Gonzlez, 1987).Finalmente, en los Cuadros 4.2 y 4.3 se tienen algunas consideraciones generales del proceso de biotransformacin en el humano en condiciones normales de salud, donde cabe mencionar que es de suma importancia el aspecto alimenticio (Netter, 1994). De los cuadros mencionados, se puede deducir que la mayora de los xenobiticos son eliminados como glucurnidos y el rin es la va de eliminacin mayoritaria (Klaasen et al, 1986).CUADRO 4.2.Capacidad relativa de las reacciones de conjugacin(Adaptado de Klaassen et al, 1986).REACCIN DE CONJUGACINCAPACIDADGlucuronidacinAlta

Con aminocidosMediaSulfonacinBajaCon glutatin BajaBajaAcetilacinVariableCUADRO 4.3.Rutas preferidas de excrecin de conjugados de xenobiticos(Adaptado de Klaassen et al, 1986).METABOLITOS FORMADOSVA DEELIMINACINGlucurnidos (< 250 PM) RinGlucurnidos (> 350 PM) BilisSulfatosRinConjugados con aminocidos RinConjugados con glutatin BilisDerivados del cido mercaptrico RinGRACIAS POR SU ATENCION

Universidad Nacional del CallaoFacultad de Ingeniera Pesquera y de AlimentosBlgo.- Ing. Arturo Garca Merino