Efecto de malatión sobre el sistema colinérgico de Bufo arenarum : modelos teóricos de inactivación de la enzima acetilcolinesterasa y su regulación

Abstract

Los plaguicidas se han transformado en herramientas casi imprescindibles en el mundo moderno. Sin embargo, su uso acarrea gran variedad de problemas toxicológicos, ambientales y ecológicos de gravedad variable. Los sapos ocupan una posición central en la cadena trófica en todas las etapas de su vida. Particularmente su etapa embrionaria tiene lugar en medio acuoso donde quedan potencialmente expuestos a numerosos polutores ambientales. Estudiamos el efecto de la exposición a malatión en actividades enzimáticas claves en el proceso de intoxicación, que constituyen los blancos primario y secundarios y algunas enzimas detoxificanteso Todas las actividades enzimáticas estudiadas se encuentran fuertemente afectadas en embriones desarrollados en medios con malatión 44 mg/l (concentración igual a la CLso en 96 hs.). Al trasladar los embriones a un medio no contaminado se recuperan rápidamente, siendo su evolución similar a la que experimentan los embriones controles pero con un retraso muy marcado, comparable con el retraso en el desarrollo que se observa en la morfología. Por otra parte, las CLso de los embriones y larvas de Bufo son significativamente más altas que la de muchas especies acuáticas estudiadas. La razón de esta menor susceptibilidad reside en varias características como escasa metabolización activante, metabolismo detoxificante muy activo, secuestro del plaguicida en lípidos, existencia de blancos alternativos y menor sensibilidad del blanco primario a la inactivación. Merece destacarse que los embriones disponen de una importante reserva lipídica con una gran capacidad de concentrar el plaguicida depurándolo del medio. Encontramos que la incorporación de paratión en embriones de Bufo es muy rápida, alcanzándose un estado cercano a la penetración máxima en menos de 30 mino Valores similares fueron encontrados para malatión, lo que descarta como causa de la tolerancia a una baja permeabilidad al tóxico. La actividad AChE del sobrenadante post mitocondrial de embriones tiene una afinidad mucho más baja por paraoxón que la AChE de anguila, y menor velocidad de formación del enlace covalente resultando una constante bimolecular de inactivación aproximadamente 80 veces menor. Además, las características cinéticas de la inactivación de la enzima de Bufo, pone de manifiesto que habría una actividad paraoxonasa en el extracto. Sin embargo, este sobrenadante fue incapaz de proteger a la misma actividad proveniente de anguila. Adicionalmente, describimos una modulación no covalente de DFP sobre la enzima de anguila difícilmente detectable por los protocolos de medida habituales. Por otra parte, los embriones de Bufo arenarum tienen una importante actividad glutatión-S-transferasa que detoxifica por demetilación y se ve fuertemente aumentada en los embriones expuestos a malatión. La toxicidad del malatión se ve sorprendentemente aumentada por la presencia de poliaminas en el medio. Modelamos la cinética de AChE de anguila modulada por poliaminas debido a la importancia que las características de la enzima parece tener en la resistencia a organofosforados y al efecto dramático que mostraron las poliaminas en la intoxicación por malatión, con el fin de contar con un instrumento para la estudiar dicho proceso en la enzima de Bufo. Encontramos que modulan la actividad enzimática y que dicho efecto depende de la estructura de la poliamina de forma que permite el análisis termodinámico de la afinidad de la enzima por la misma y de las etapas de modificación covalente. Nuestros resultados nos permiten proponer detalles del mecanismo de catálisis probablemente relevantes para interpretar el mecanismo de apción de los compuestos organofosforados.