20 de noviembre de 2009

SOBRE LAS PIEDRAS DEL RIÑÓN, LAS CADENAS DE SAN PEDRO Y EL LAZARILLO DE TORMES (AMINOÁCIDOS V: CISTEÍNA)


Acabo de leer una novela llamada “Mal de piedras”, de la escritora italiana Milena Agus. Es una novela corta, apenas algo más que un relato, pero encierra una sensibilidad cálida y agridulce, ¿Cómo diría yo?… Es como si el primer boceto de una gran novela, digamos “El amor en los tiempos del cólera”, cobrase vida y el opúsculo de apenas 100 páginas adquiriese una identidad propia, ganándose el derecho a ser colocado en la estantería entre Sciascia y Pavese. La autora es de origen genovés pero es sarda de adopción: vive y trabaja en Cagliari. Esa y no otra ha sido la circunstancia que ha puesto esta novela en mis manos: me la envió mi amigo Glauco desde la isla animándome a descubrir a esta “autrice ‘sarda’ di valore”. Narra la historia de la nonna, de su matrimonio y de su idilio extraconyugal en un balneario: nonna y su amante se tratan allí del “mal de piedras”, es decir la abundancia de cálculos renales que les hacen sufrir y padecer unos dolores horribles… Dolores que, poco a poco, se van identificando con los que causa la mordedura del amor…


"Con él no se avergonzaba de nada, ni siquiera de hacer pis juntos para echar las piedras, y como durante toda su vida le habían dicho siempre que estaba en la luna, le pareció haber encontrado al fin a alguien que estaba en el mismo lugar que ella, y esa era la cosa principal de la vida, la que le había faltado siempre"


Vulgarmente llamados “piedras del riñón”, los cálculos son sólidos que precipitan en el interior de este órgano, donde pueden quedar almacenados o descender por el uréter hasta la vejiga, causando un dolor espantoso (mi esposa que, desgraciadamente, lo ha padecido dice que es “peor que un parto” que, afortunadamente, también ha padecido). Estos precipitados renales pueden ser de distintas naturalezas y orígenes. Los más comunes son cristales de oxalato cálcico y los menos frecuentes son los de cistina, un derivado del aminoácido que tratamos aquí, la cisteína.


Precisamente el nombre del aminoácido procede de la palabra griega “kystos” que significa “vejiga”. En el caso de los cálculos de cistina, su producción se debe a una enfermedad hereditaria, la cistinuria. Es autosómica y recesiva, es decir los individuos que han recibido un alelo recesivo de cada progenitor, padecen la enfermedad. La cisteína es bastante estable a pH neutro, pero cuando el pH disminuye ligeramente (se torna más básico), el grupo –SH se oxida, pierde el H, lo que facilita que dos moléculas se unan mediante sus azufres, por “puentes disulfuro”: la molécula resultante es la cistina.

Para la formación de la orina en el riñón se requieren, simplificando mucho, tres etapas: en una primera tiene lugar la filtración de la sangre, de la que se extraen sustancias de desecho como iones, urea y pequeñas moléculas, pero también moléculas útiles para el organismo como aminoácidos o monosacáridos; en una segunda etapa estas moléculas se reabsorben y son devueltas a la sangre; en la tercera etapa tiene lugar una nueva reabsorción de algunos iones y, sobre todo, de agua, de modo que la orina final resulta muy concentrada. Los afectados de cistinuria no realizan adecuadamente la segunda parte de este proceso –la reabsorción–, pues las proteínas responsables son defectuosas. Junto con la cisteína, no son absorbidos algunos aminoácidos básicos que, al aumentar su concentración, elevan el pH de la orina. Es en este pH básico donde las cisteínas forman cistinas que, al ser poco solubles, se van acumulando hasta formar el cálculo.




Las Cadenas de San Pedro, originally uploaded by compascreativo.

En la iglesia de San Pietro in Vincoli (San Pedro de las Cadenas) de Roma, se custodian las cadenas que, según la tradición, sujetaron al santo pescador durante su cautiverio en la ciudad eterna, antes de su crucifixión (aunque la atracción mayor de esta iglesia es la tumba del Papa Julio II, con el impresionante Moisés de Miguel Ángel). En realidad se trata de una sola cadena pues se dice que, cuando se acercaron una a la otra, se enlazaron milagrosamente los eslabones terminales… Actualmente la cadena se muestra en una urna de cristal, elegantemente colocada: al enganchar determinados eslabones en una barra del techo de la urna, el conjunto de la cadena queda suspendida formando unas “U” amplias. La cadena así dispuesta ya no es una simple sucesión de eslabones sin sentido: ahora es un objeto de culto, tiene una función y un significado. De una manera similar, una proteína está formada por una secuencia lineal de aminoácidos (los eslabones) que al engancharse en determinados puntos (unos aminoácidos con otros) se pliega y adopta una forma tridimensional (la cadena expuesta). Cuando hablamos de la estructura de las proteínas, la cisteína es, de entre los veinte aminoácidos, el protagonista principal. Su grupo tiol (-SH) es esa especie de gancho que se puede unir a los ganchos de otras cisteínas, incluso alejadas en la secuencia primaria, obligando a la cadena peptídica a plegarse y adoptar la característica estructura tridimensional que, finalmente, determina la función de la proteína entera.

El esquema me ha quedado un poco "chapucerillo"... Quizás la idea quede más clara con este vídeo:






El aminoácido cisteína se aisló por primera vez a partir del cuerno de vaca. Los cuernos, y otras formaciones dérmicas tales como uñas, pezuñas, plumas, pelos, caparazones, escamas…, están constituidos básicamente por alfa-queratina, una proteína fibrilar. Las cadenas (alfa-hélices) de queratina se unen de dos en dos formando una trenza ("coiled coil chain"); dos de estas trenzas unidas constituyen un "protofilamento" y varios de èstos se trenzan a su vez en una estructura de mayor calibre: el filamento de queratina. Siguiendo esta disposición jerárquica, se forman finalmente las fibras mayores, cuya disposición y organización dará lugar al pelo, a la pluma o a la lámina córnea del asta.

En esta arquitectura molecular juega un papel primordial la gran cantidad de cisteínas, pues sus ganchos tiólicos unen unas moléculas de queratina con otras, unas protofibrillas con otras, unas fibras con otras. La dureza y consistencia de toda la estructura córnea se debe, principalmente a la cantidad de puentes disulfuro y, por tanto, de cistinas. Por cierto, el olor “a cuerno quemado” que se asocia a los malos augurios, se debe a los compuestos volátiles de azufre que se desprenden de las cisteínas al quemar pelos, uñas o, claro está, cuernos…
También los rizos del cabello se deben a la abundancia de cisteínas: la mayor cantidad de puentes disulfuro obliga a la queratina a plegarse sobre sí misma, a enmarañarse. “La permanente” que una mujer (o un hombre, naturalmente) se hace en la peluquería, tiene su fundamento molecular también en los puentes disulfuro. Mediante determinados productos químicos reductores se rompen enlaces disulfuro y se rehacen en otras zonas, con la adición de agentes oxidantes, después de peinarlos, obligando al cabello a adoptar la forma deseada de una manera más o menos duradera (cuando el pelo nuevo vaya creciendo irá adoptando la forma rizada o lisa que tenga determinada genéticamente).

Un episodio hilarante, aunque dramático, de “El Lazarillo de Tormes” es aquel en que el ciego, tras descubrir cómo Lázaro se bebe su vino a través de un orificio que ha hecho en el fondo del jarrillo de barro, le estampa dicho jarro en la boca, causándole cortes y rompiéndole algunos dientes.





“Fue tal el golpecillo, que me desatinó y sacó de sentido, y el jarrazo tan grande, que los pedazos de él me metieron por la cara, rompiéndomela por muchas partes, y me quebró los dientes, sin los cuales hasta hoy día me quedé.

Desde aquella hora quise mal al mal ciego, y aunque me quería y regalaba y me curaba, bien vi que se había holgado del cruel castigo. Lavóme con vino las roturas que con los pedazos del jarro me había hecho, y sonriéndose decía:

-¿Qué te parece, Lázaro? Lo que te enfermó te sana y da salud”

En estos días preinvernales, cuando nos hacen la visita estacional los resfriados y las afecciones de garganta a los que tanto tememos los profesores, posiblemente uno de los medicamentos más vendidos en las farmacias sea la “acetilcisteína”. Es, como su nombre indica, un derivado de la cisteína con un grupo acetilo unido al N. Este compuesto es un potente mucolítico, fluidifica las secreciones mucosas y descongestiona las vías respiratorias o el conducto auditivo donde éstas se habían acumulado. Las secreciones mucosas están formadas por mucoproteínas, un combinado muy espeso de proteínas y glúcidos. El espesor de las mucosidades se debe, como ya habrán adivinado, a la gran cantidad de enlaces disulfuro entre cisteínas de las proteínas. Si añadimos cisteínas libres (en la forma N-acetilada), éstas reducen dichos enlaces (se rompen para formar –SH) y se unen a ellos bloqueándolos, de modo que no puedan volver a formarse: la menor cantidad de enlaces disulfuro hace que el moco se vuelva menos espeso.

Curiosamente, la abundancia de cisteínas se cura con más cisteínas: como al pobre Lazarillo, lo que nos enferma nos sana y da salud.

17 de noviembre de 2009

SOBRE MIS CANAS, KUNTA KINTE Y EL ACCIDENTE DE CHERNOBYL (AMINOÁCIDOS IV: TIROSINA)


PICT2522b, originally uploaded by Go Minolta.


Cuando voy a la peluquería de Fidel a cortarme el pelo, siempre me sorprenden esos mechones blanquísimos que me caen sobre el regazo, no puedo creer que sean míos… Por delante, hasta dónde el espejo es capaz de devolverme mi rostro, aun predomina el color negro y tengo la falsa impresión de que mi cabello no está demasiado encanecido… Sin embargo, por detrás apenas me queda un solo pelo negro.
-¡Nos hacemos jóvenes!-dice Fidel con ironía cuando se da cuenta de mi perplejidad.
-Bueno –suelo responderle-, que nos quiten lo bailao
Existe, a pesar de mi respuesta, un matiz triste, nostálgico tal vez, en esos acúmulos de pelo blanco esparcidos por el suelo de la peluquería. Franco Battiato refleja esa resignada aflicción en unos versos de su canción “Bandiera bianca”,

“…Qué difícil es seguir siendo padre
Cuando crecen los hijos y encanecen las madres”.



El tiempo es un corredor de fondo infatigable. Hace 30 años, cuando las nieves del tiempo no habían cuajado todavía en mi cabezza, veíamos en Televisión Española (la única de entonces), una serie que causó sensación: “Raíces”. Basada en el best seller norteamericano “Roots”, relataba las aventuras y desventuras (más de éstas que de las primeras) de toda una saga familiar afroamericana, desde el inolvidable Kunta Kinte, apresado en Gambia, en el siglo XVIII, y esclavizado en Maryland, hasta el propio autor, Alex Halley. Recuerdo vívidamente la escena en que el joven Kunta Kinte no quiere aceptar su nombre de esclavo, “Toby”, y renunciar a su nombre africano –que sería como renunciar a sus orígenes–. Soporta el látigo del masa, hasta que, finalmente, se rinde: el hombre blanco había vencido…






Justo treinta años después de Raíces, un afroamericano ocupa la Casa Blanca: es la victoria tardía de Kunta y de su tataranieto Halley.


Entre mis canas y el sufrimiento de Kunta Kinte (y el causado por tantos odios racistas basados en el color de la piel) hay un vínculo y está relacionado con el aminoácido del que vamos a hablar hoy, la tirosina.


Fue sintetizado por primera vez a partir de una proteína láctea, la caseína: el nombre del aminoácido procede de la palabra griega “tyros”, que significa queso.
Con la edad –aunque intervienen también factores genéticos– los folículos pilosos (“la raíz” del cabello) pierden un enzima llamado peroxidasa. Se trata de un enzima muy importante que cataliza la destrucción de las moléculas de agua oxigenada (moléculas muy tóxicas que se forman en muchos procesos metabólicos), convirtiéndolas en agua y oxígeno. La escasez de peroxidasa conlleva, lógicamente, un acúmulo de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en las células de los folículos. Como una reacción en cadena, la presencia de agua oxigenada impide la formación de otro enzima, la tirosinasa, que interviene en la síntesis del aminoácido tirosina. A partir de la tirosina se sintetiza la melanina, el pigmento que da color a nuestra piel. La falta de tirosina en los folículos implica la falta de melanina y, en consecuencia, la ausencia de pigmentación: el cabello emblanquece. (El famoso “rubio veneciano” se conseguía aclarando los cabellos con agua oxigenada).
La melanina, aparte de avisarnos del paso del tiempo, tiene un papel crucial en la pigmentación de la piel. Es sintetizada a partir de tirosina, como ha quedado dicho, en el interior de las células llamadas melanocitos, que la almacenan en unas vesículas de sus citoplasmas llamadas melanosomas. Estos transfieren su contenido a las células epidérmicas: los gránulos de melanina se van acumulando en éstas, forman una especie de techo o escudo protector sobre los núcleos, protegiendo la valiosa carga de ADN de las letales radiaciones ultravioletas del sol. Cuanta mayor radiación solar se recibe, mayor es el acúmulo de gránulos de melanina en las células epidérmicas: la piel “se broncea”.
No quiero que de este artículo se desprenda la idea de que el sol de verano no es un gran problema porque nuestra piel tiene un mecanismo de defensa perfecto… La radiación UV, como todas las radiaciones de onda corta, es muy penetrante: la exposición prolongada al sol, sobre todo en las horas de mayor intensidad de radiación, puede tener consecuencias muy negativas sobre nuestra piel…
Compartimos este escudo protector natural con muchos animales: se encuentra melanina en las formaciones dérmicas y/o epidérmicas de los vertebrados –pelos, plumas, escamas…–, pero también de muchos invertebrados –exoesqueleto de los artrópodos, caparazones de equinodermos (erizos de mar)­–; incluso es la responsable de la defensa de los calamares frente a sus depredadores, pues su "tinta" debe el color oscuro a la melanina. Este hecho indica que, en la carrera evolutiva, la melanina tiene un origen remoto: quizás apareció en un tiempo en que la capa de ozono no tenía el espesor suficiente para filtrar un gran porcentaje de la radiación ultravioleta solar…



Sea como fuere, para la historia evolutiva de los seres humanos la melanina entró en conflicto con otro proceso metabólico muy importante: la síntesis de vitamina D.

La vitamina D, que regula el metabolismo del calcio, es responsable de la correcta formación y crecimiento de los huesos: su carencia produce raquitismo. Esta vitamina se sintetiza de modo natural en nuestra piel, gracias a la energía de la luz ultravioleta que incide sobre determinados precursores. Por tanto, un exceso de melanina (que absorbe la radiación solar) puede implicar una carencia de vitamina D mientras que la escasa pigmentación de la piel puede producir mutaciones y cáncer… Aquí encontramos la justificación evolutiva de la distribución de los colores de piel a nivel planetario


En las zonas de mayor insolación, la concentración de melanina en la piel debe ser alta; aun así, la intensidad de la radiación ultravioleta es tan grande que no toda es filtrada, garantizando la síntesis de niveles suficientes de vitamina D. En las mayores latitudes, sin embargo, tener la piel oscura sería un inconveniente para la obtención de la vitamina, por lo que las en poblaciones humanas predominan las pieles muy claras; en estas zonas, además, la baja intensidad de radiación UV no la hace tan peligrosa.
Casos de raquitismo se han registrado en países nórdicos donde el frío obliga a las personas a abrigarse con gruesas capas de tejido: al no recibir sobre la piel la insolación suficiente, presentaban carencia de vitamina D (afortunadamente se suple dicha insuficiencia –y se cura radicalmente el raquitismo- con aportes en la dieta de alimentos ricos en la vitamina, fundamentalmente leche y derivados lácteos).

También se tiene noticias de raquitismo entre los africanos de color esclavizados -entre otros lugares- en Inglaterra y América durante el siglo XVIII y sus descendientes: el color negro, aparte de procurarles el odio y el menosprecio de sus captores, les vetaba el acceso a la escasa luz UV de sus nuevos países. La alimentación deficiente que recibían no cubriría sus necesidades de vitaminas…
Llama la atención en toda esta historia el caso de los pueblos que, adaptados a vivir en zonas de grandes latitudes, tienen sin embargo la piel relativamente oscura. No muestran signos de raquitismo, como los inuit, cuya piel es de un tono tostado, posiblemente para protegerse de la luz reflejada por la nieve. En estos casos, su mayor y principal fuente de vitamina D está, lógicamente, en la alimentación: la grasa de los animales que cazan, el aceite de hígado de pescado…
A la luz del conocimiento científico (y también bajo cualquier otra óptica) sostener que una determinada etnia es superior a otra utilizando como baremo la concentración de melanina en la piel es, como mínimo, un argumento absurdo… Y, ciertamente, surrealista.

Pero volvamos a la tirosina. De entra la familia de moléculas que se forman a partir de este aminoácido, destacamos la dopamina y la noradrenalina (relacionadas también con la melanina), neurotransmisores que actúan en el encéfalo y que se relacionan, en general y simplificando mucho, con el placer, el bienestar, el carácter decidido… Un defícit de ellos está relacionado con los procesos de depresión. Aunque las causas de la depresión no son exclusivamente bioquímicas (y su etiología y tratamiento no están completamente estudiados), ¿no es una casualidad que las tasas de depresión más bajas las presentan los pueblos nativos africanos, mientras que las tasas más altas de suicidio por depresión se dan en países nórdicos y de la Europa del este?

Acabamos con otra curiosidad sobre la que reflexionar. Otra familia de derivados de la tirosina son las hormonas tiroideas, segregadas por el tiroides, una importante glándula endocrina, situada en la base del cuello. Son dos, la tiroxina (con x), también llamada T4, y la triyodotironina, o T3. Los números 3 y 4 hacen referencia a los átomos de yodo que forman parte de las moléculas. Efectivamente, para su síntesis se necesita yodo por lo que una dieta en la que este elemento químico escasee puede producir una alteración anatómica de toda la glándula, que crece: es el llamado “bocio”. La acción de estas hormonas en el organismo es muy variada y relacionada con procesos fisiológicos (tales como el crecimiento, desarrollo del sistema nervioso, contracción muscular…) y metabólicos (anabolismo y catabolismo de las proteínas, grasas y glúcidos, síntesis de vitamina A…). (Más información, aquí).
El accidente, en 1986, de la central nuclear ucraniana de Chernobyl lanzó a la atmósfera toneladas de radioisótopos de varios elementos, como el Cesio-137 y el yodo-131. Es este último el que, absorbido por el cuerpo humano a través del agua y de los alimentos, pasa a la glándula tiroidea y es la principal causa de cáncer de la misma, especialmente en niños, como se ha comprobado en Ucrania, Rusia y Bielorrusia, donde el incremento del número de cáncer infantil de tiroides después del accidente es espeluznante.
Según el
Informe Torch, elaborado a instancias del Partido Verde alemán

“Hasta el año 2005 se tiene noticia de unos 4000 casos de cáncer tiroideo en Bielorrusia, Ucrania y Rusia en jóvenes que tenía menos de 18 años en el momento del accidente. Cuanto más joven es la persona expuesta a la radiación, mayor es el riesgo de desarrollar un cáncer de tiroides. Éste se induce por exposición al yodo radioactivo: se estima que más de la mitad del yodo-131 emtido en Chernobyl se ha depositado fuera de las fronteras de la antigua Unión Soviética. De hecho se ha informado de un posible aumento de cáncer tiroideo en la República Checa y en el Reino Unido, aunque son necesarios más estudios para evaluar la incidencia de la enfermedad en los países de la Europa occidental.”


La sombra de Chernobyl es alargada... Poderoso argumento para los detractores de la energía nuclear: la polémica está servida.
En Google Earth tienes más información sobre las radiaciones de Chernobil...

9 de noviembre de 2009

SOBRE ANTIGUAS PRINCESAS CHINAS (AMINOÁCIDOS III: SERINA)


Tejedor malabarista, originally uploaded by Quico Ventana.

En los alrededores de “La Uni” había una gran cantidad de moreras a las que los niños nos encaramábamos para coger las hojas con que alimentar a nuestros gusanos. Quedan todavía algunos árboles, extrañamente alineados: pertenecían a “La Granja”, un viejo y ya entonces decrépito caserón que ocupaba la zona del actual Teatro de la Paz. Yo cuidaba con celo aquellas fascinantes criaturas que se contorneaban buscando ávidamente el borde de las hojas de morera para comenzar a roerlas, de arriba abajo, de arriba abajo, incansablemente, hasta dejarlas reducidas a un mísero amasijo de nervios foliares secos. Tras unas semanas de crecimiento, las orugas se encerraban en los capullos: el curioso naturalista que había en mí abrió algunos de ellos, en distintas etapas de la metamorfosis, para observar qué cambios sufrían las crisálidas hasta transformarse en mariposas. De las 100 ó 200 orugas que solía tener cada año, vendía la gran mayoría a otros niños del barrio: diez gusanos por un duro. ¡Cuántas pipas Churruca habré comido a costa de las orugas del Bombyx mori! Finalmente, me quedaba con 15 ó 20 para asegurar, en la primavera siguiente, una nueva generación.
Parece una costumbre de otras épocas, pero todavía año tras año, franqueado ya de largo el inicio del siglo XXI, cuando los primeros brotes verdes aun dudan si asomar o no al tibio aire de marzo, pueden verse muchos niños cogiendo las hojitas con que alimentar a sus recién eclosionados bichejos, apenas unos oscuros hilillos negros, que se agitan sobre el paño blanco que tapiza el fondo de la caja de zapatos agujereada; el paño está manchado todavía con las secreciones ocres con que sus padres, el año anterior, disolvieron el ápice del capullo para eclosionar convertidos en extrañas mariposas de alas atrofiadas…
La industria textil de la seda floreció en muchas zonas del Mediterráneo, y no fue una excepción el levante español, desde el siglo XV y hasta los albores del siglo XX. Las familias de campesinos tenían en la cría del gusano y venta de capullos a las fábricas, una fuente de ingresos complementaria: la tradición infantil de criar gusanos de seda y venderlos a los amigos es un vestigio de antaño, una costumbre romántica, pero en decadencia.
La historia de la seda es tan apasionante como la historia del descubrimiento de América: en ambos casos se encuentran y se conocen mundos distintos, civilizaciones lejanas, culturas fascinantes. Recomiendo encarecidamente la lectura de “La ruta de la seda: monjes, guerreros y mercaderes”, de Luce Boulnois: un bello libro que conjuga la erudición y el rigor histórico con la maestría de un buen narrador. En él nos encontraremos, mientras viajamos desde el arcano oriente hasta el mundo occidental que fraguaron, entre otros, griegos, fenicios y romanos, a emperadores chinos, piratas marítimos, caravansares, las huellas del imperio alejandrino, las maravillas de Marco Polo, leyendas árabes, mitos persas, animales fantásticos, plantas inimaginables, lugares de evocadores nombres: la meseta del Pamir, Samarcanda, Palmira, Bizancio… La tecnología nos permite hoy en día recorrer virtualmente la ruta de la seda: echad un vistazo a estos enlaces y viajad con Google Earth…
www.candols.com/Treballs/larutadelaseda.kmz


También podemos recorrerla con la velocidad del rayo, como hizo el escritor italiano Alesandro Baricco en un espléndido ejercicio de economía narrativa. En su novela “Seda” demuestra que se puede crear una bella novela con pocas palabras. Así resume el viaje de Hervé Joncour desde la remota China hasta su casa en Francia

Seis días después Hervé Joncour se embarcó, en Takaoka, en un barco de contrabandistas holandeses que lo llevó hasta Sabirk. Desde allí ascendió por la frontera china hasta el lago Baikal, atravesó cuatro mil kilómetros de tierra siberiana, superó los Urales, llegó hasta Kiev y recorrió en tren toda Europa, de este a oeste, hasta entrar, despué de tres meses de viaje, en Francia. El primer domingo de abril -justo a tiempo para la misa mayor- llegó a las puertas de Lavilledieu. Se detuvo, dio gracias al Señor, y entró en el pueblo a pie,contando sus pasos, para que cada uno tuviera un nombre, y para no olvidarlos nunca más.
-¿Cómo es el fin del mundo? -le preguntó Baldabiou.
-Invisible.
A su mujer, Hèléne, le trajo de regalo una túnica de seda que ella, por pudor, nunca se puso.
Si se sostenía entre los dedos era como coger la nada.”



La ruta de la seda ha hecho correr ríos de tinta, a su sombra han nacido tesis doctorales, artículos periodísticos, reportajes televisivos… De hecho, para mí estará siempre ligada a una sintonía: la de la magnífica serie de TV, producida en los años ochenta por la cadena japonesa NHK, compuesta por el músico Kitaro…




Pero vamos a remontarnos al origen de la seda... Permitidme contar una historia.

Hace muchos, muchos años, mucho antes de que los filósofos hicieran filosofía, cuando la mayoría de los sueños aun estaban por soñar y los dragones volaban sobre los campos de arroz sin miedo ni vergüenza, reinaba en China el Emperador Amarillo, Huang Ti. Tenía su corte en los montes Kunlun, en una fortaleza custodiada por el Vigilante del Cielo, un gigante con aspecto de tigre de nueve colas. Allí, en un remanso de paz, el emperador se dedicaba a cuidar de sus jardines extraordinarios donde cultivaba plantas de refinada belleza, donde la algarabía de pájaros de colores imposibles alegraba los días y donde habitaban animales traídos de los confines del mundo. El propio mayordomo de Huang Ti era un ave sabia y diligente que elegía el atuendo del Emperador cada mañana y lo ayudaba a desvestirse cada noche.
Pero el tesoro más preciado de Huang-Ti era sin duda su esposa, la emperatriz Lei-Tsu: una joven muchacha de piel de porcelana que pasaba sus días en los jardines de palacio, entregada al cultivo de la música y de la caligrafía.
Una tarde de primavera tardía el Emperador encargó a su esposa que, durante sus largas estancias en los jardines, estudiara la causa del deterioro que estaban sufriendo sus moreras. La diligente Lei-Tsu enseguida vió que unas orugas roían insaciablemente las hojas, durante el día sin consideración por las propiedades reales y durante la noche sin respeto por el sueño de los cortesanos, pues el rumor de su voracidad los despertaba a cada instante. Al día siguiente, mientras tomaba el té, Lei-Tsu vio en la horquilla que formaban dos ramitas de la morera, un capullo blanco amarillento. Al ir a cogerlo para observarlo con mayor detenimiento, éste resbaló entre sus dedos casi infantiles y fue a caer en su tacita de té caliente, donde se deshilachó liberando a la crisálida, que cayó al fondo. Lei-Tsu, amante de la vida, quiso rescatar al animalito inmóvil y metió los dedos en el té, pero los sacó enseguida, pues estaba muy caliente. Al retirar la mano se llevó adherido en su dedo índice el extremo de un filamento largo y delgado del capullo deshecho. Tiró del hilo y comprobó maravillada su longitud y fuerza: en realidad todo el capullo estaba formado por este único filamento.





lei-zu, originally uploaded by Marina Starborn.

Inteligente como era, pronto Lei-Tsu comprendió que había encontrado un nuevo material textil y, secretamente, para regalar una prueba de amor a su esposo, tejió con los hilos de cientos de capullos un tocado para adornar el runqun ceremonial del Emperador. Huang Ti quedó fascinado por el tacto de esta prenda, su exquisita ligereza y aquellos reflejos bajo la luz del atardecer que le conferían una magnificencia a la que difícilmente podía aspirar cualquier otro tejido conocido. Ordenó Huang Ti la creación de una fábrica de tejidos de seda y decretó la obligación de guardar el secreto de su elaboración para todos sus súbditos, condenando a la pena capital a quien incumpliera la orden. Y así fue como, durante miles de años, la elaboración de la seda fue el secreto mejor guardado del mundo…

Prestemos atención a una imagen precisa de esta leyenda para seguir adelante: el capullo deshaciéndose en la taza de té. Esto nos informa de la naturaleza del hilo de seda, verdadero obra maestra de ingeniería, si es que la Naturaleza es creadora de ingenios.
El filamento de seda que excreta la oruga por sus glándulas sericígenas está formado por un núcleo de fibroína, proteína filamentosa que le procura su tenacidad característica (¡mayor que la del acero!). Mas los gusanos de seda no han inventado el tricotaje, no tienen telares donde elaborar una urdimbre de hilos de fibroína entrelazados, unos por arriba, otros por abajo… Sólo pueden, pobrecicos, segregar un hilo contínuo que enrollan y enrollan, superponiendo unas capas sobre otras. Sin algo que las adhiera, el capullo sería un armazón inconsistente que se desmoronaría antes de estar terminado. La naturaleza ha soslayado este inconveniente haciendo que la oruga secrete otra proteína, la sericina, que recubre los filamentos de fibroína , algo así como el envoltorio plástico de un cable eléctrico. Esta proteína externa, al contrario que la fibroína, es muy pegajosa y ayuda a que la arquitectura capullil sea consistente y duradera.
¿Qué le da a la sericina ese carácter pegajoso? Pues el aminoácido que buscamos en esta ocasión. Se llama “serina” y su nombre deriva, precisamente, de la sericina: más del 30% de los aminoácidos de esta proteína son serinas.
Como vemos, es un aminoácido polar, tiene un grupo –OH en su radical. Miles de hidroxilos establecen enlaces de puente de hidrógeno unos con otros ayudando así a consolidar la estructura del capullo. Precisamente por esto, para la obtención de la seda (de la fibroína en realidad) se han de sumergir en agua caliente los capullos: así se disuelve la sericina (merced a sus miles de serinas, que establecen puentes de hidrógeno con las moléculas de agua) y se libera el alma del filamento, la fibroína. En su tacita de té, Lei-Tsu lo hizo sin conocimientos de biología molecular.


2 de noviembre de 2009

SOBRE LA MALARIA, LA ANEMIA Y EL SIROPE DE ARCE (AMINOÁCIDOS II: VALINA)

Hoy comenzamos la búsqueda de nuestro aminoácido en el corazón de las tinieblas… Sí, como en la novela de Conrad, en África… Por ejemplo, en la República del Congo, donde tal vez se inspiró el escritor. Si queremos viajar a este país, atraídos por su naturaleza agreste y su fauna salvaje, sus luchas intestinas, sus mafias... las autoridades sanitarias nos advertirán de la conveniencia u obligatoriedad de vacunarnos contra la malaria, una terrible enfermedad que, como todo el mundo sabe, es transmitida por la picadura del mosquito Anopheles. He aquí una preciosa animación sobre el ciclo de la enfermedad.




La palabra malaria procede del italiano “mal aria”, es decir “aire malo” (el término se originó en el siglo XVII: médicos italianos de aquella época atribuían el origen de la enfermedad al mal olor procedente de las aguas estancadas) y su etiología se conoce desde antiguo pues su sinónimo “paludismo” procede del latín “pallus”, que significa “pantano”. Efectivamente, los mosquitos en su ciclo vital pasan por una fase larvaria acuática y es lógico que abunden estos insectos en zonas de aguas estancadas, pantanosas e insalubres… Eliminar estas zonas es una de las medidas más importantes para combatir la malaria, como también lo es impedir que el insecto pique (mediante repelentes, el uso de mosquiteras...).




El médico escocés, de origen indio, Ronald Ross fue quien primero relacionó la transmisión de la enfermedad con los mosquitos del género Anofeles sp. (descubrimiento por el que fue galardonado con el premio Nobel en 1902). Mucho antes otro médico, Charles L. A. Laveran, ya había descubierto que el causante de la enfermedad era un microbio, un protozoo del género Plasmodium sp. (P. falciparum es el causante de la forma más agresiva de malaria); estos organismos tienen ciclos biológicos complejos, pasan por varias fases larvarias, algunas de las cuales se reproducen dentro de los glóbulos rojos y, para liberarse al caudal sanguíneo, los destruyen. Lo vemos en esta otra animación.





Los remedios paliativos contra la malaria pasan por impedir o imposibilitar el ciclo del parásito, para lo que existen muchos medicamentos (el más conocido es el alcaloide quinina, extraído del árbol de la quina, Cinchona pubescens, utilizado contra la enfermedad desde antiguo). Murieron de malaria Alejandro Magno (según algunas hipótesis), Vasco de Gama, lord Byron o el mismísimo emperador Carlos I. La padecen actualmente personajes famosos como Miguel de la Quadra Salcedo o Javier Reverte (y casi 600 millones de personas anónimas). Lejos de ser una enfermedad reciente, la malaria es casi tan antigua como la humanidad. Investigaciones recientes apuntan a la posibilidad de que nos haya acompañado desde el Neolítico, cuando los pioneros de la agricultura hubieron de buscar formas de almacenaje y conducción de agua para el riego: terreno abonado para las larvas de mosquito; además, un protozoo que posiblemente era un parásito de los chimpancés, mutó y pudo dar el salto interespecíco hacia el ser humano. ¿Cómo, después de milenios, no nos hemos adaptado a la malaria? La respuesta hemos de buscarla, una vez más, el corazón de las tinieblas...


Existe una enfermedad, muy extendida en zonas de África, llamada “anemia falciforme” caracterizada por la forma anormal que adquieren los glóbulos rojos, en forma de hoz (del latín falx, -cis). Estas células sanguíneas son inútiles para el transporte de oxígeno por portar moléculas defectuosas de hemoglobina, lo que se traduce en la anemia, la anoxia de los tejidos y todas las secuelas lógicas imaginables (debilidad, mareos, insuficiencia cardíaca…).


La anemia falciforme es una vieja amiga de los estudiantes de biología pues aparece en todos los libros de genética como ejemplo de enfermedad debida a alelos recesivos: los individuos que han recibido del padre y de la madre un alelo recesivo, mueren por no tener ningún glóbulo rojo viable; sólo los individuos heterocigotos (que han recibido de uno de sus progenitores un alelo recesivo y del otro el alelo normal) padecen la enfermedad, pero pueden vivir con ella. La genética de poblaciones y la genética evolutiva nos enseñan que este tipo de alelos recesivos letales tienden a desaparecer en el transcurso del tiempo, pero no ha sido así en el corazón de las tinieblas. ¿Por qué? La respuesta es un ejemplo de adaptación evolutiva a la malaria: los individuos heterocigóticos, enfermos de anemia falciforme, son más resistentes al paludismo al tener el plasmodio menos glóbulos rojos para completar sus ciclos. Y al hacer balance, resulta que es mayor la supervivencia a la malaria que las muertes por anemia falciforme: desde el punto de vista de la evolución, es preferible vivir con anemia falciforme (y dejar hijos que perpetúen tus genes) que morir de malaria (quizás antes de dejar descendencia).
Vayamos ahora a la naturaleza íntima de la anemia falciforme. Hemos dicho que se trata de una enfermedad genética, luego su origen está en los genes. Hemos dicho que se debe a una hemoglobina (una proteína) defectuosa, luego se deberá a una mutación. La hemoglobina es una proteína formada por cuatro cadenas peptídicas, dos llamadas alfa y dos llamadas beta.
El ADN tiene la información para sintetizar proteínas, de modo que, secuencialmente, cada tres nucleótidos de ADN (una "palabra" en el lenguaje genético) suponen un aminoácido de la proteína. El gen que codifica la síntesis de la hemoglobina beta (que se encuentra en el cromosoma 11) puede sufrir una mutación en el triplete de nucleótidos correspondiente al aminoácido número 6 (cambia una timina por una adenina). La consecuencia en la hemoglobina es que en esa posición 6, en vez del aminoácido “ácido glutámico” aparece el aminoácido “valina” y este aparentemente pequeño trueque conlleva un cambio conformacional enorme en la molécula que la hace no funcional, inviable para el transporte de oxígeno. (Se entiende si tenemos en cuenta que el ácido glutámico, cargado negativamente en su radical, es importante en la conformación tridimensional de las proteínas al establecer fuerzas de atracción iónica con otros aminoácidos cargados positivamente).

Acabamos de llegar, por fin, al aminoácido que buscaba en este post: la valina.
Es un aminoácido neutro, apolar y esencial: nuestro organismo es incapaz de sintetizarlo, lo debemos obtener de los alimentos. Su nombre deriva de su estructura química: es la contracción de ácido valérico y amina. El radical es un hidrocarburo ramificado. Por cierto, que el ácido valérico (o valeriánico) debe su nombre a la valeriana, la famosa planta de cuyas raíces se obtienen preparados para infusiones con propiedades tranquilizantes y sedantes (en latín el verbo valeo quiere decir “sentirse bien”, aunque otra posible etimología sugiere que valeriana es el gentilicio de la antigua región de Valeria, de donde la planta era originaria; Valeria estaba en la provincia de Pannonia -parte de las actuales Hungría y Austria- durante el siglo IV, bajo el mandato del emperador Diocleciano).


Cuando la valina se metaboliza en las células se transforma en un cetoácido que, merced a la acción de un complejo multienzimático, seguirá la ruta catabólica pertinente. Una enfermedad genética, consistente en una carencia de tal complejo (que se encarga también de la degradación de los aminoácidos leucina e isoleucina), provoca la acumulación de cetoácidos en el suero sanguíneo (y, en consecuencia, se excretan con la orina) y en el líquido cefalorraquídeo; la enfermedad puede producir una grave neurodegeneración y, de no ser tratada convenientemente, puede llevar a la muerte… A esta enfermedad se le llama “orina con olor a sirope de arce”. En muchas zonas de Norteamérica estarán familiarizados con este olor, pues hay todo un ritual asociado a la recolección del sirope o jarabe de arce y su consumo está muy extendido, pero por estos lares es bastante desconocido: por lo visto es algo así como el olor entre dulzón y acre del azúcar tostado.

Si acabábamos el artículo sobre el ácido glutámico con música, no va a ser menos en esta ocasión. Existe un grupo musical llamado “valina”, tres chicos austríacos que el inefable youtube nos trae.





Una frase esclarecedora sobre su música, pillada al azar por el universo internet: "Logran aunar entre los tres melodías y discordancias a iguales dosis, siempre con unos escurridizos ritmos de batería y esas construcciones matemáticas a la escuela Don Caballero que dan al conjunto una originalidad sobrada para ser un nombre que destaca entre las mareas postrock / post hardcore que inundan los últimos diez años de nuestro hemisferio."

A buen entendedor…

27 de octubre de 2009

SOBRE EL SABOR SABROSO (AMINOÁCIDOS I)

Carlos Arjona va a la clase de 2º - G. Aunque no le he dado clase en los seis años que ha durado su “periplo curricular” por el Instituto, lo conozco bastante bien.

Ahora es el novio de mi alumna Elisa y, antes de mi accidente, ella me dijo:

-¿Sabe usted que Carlos es celíaco?

-Sí, ya lo sabía. Se lo he oído comentar a algunos compañeros. Y tú, ¿sabes en qué consiste su enfermedad?

-No, no lo sé muy bien… Sólo sé que no puede comer algunas cosas… Mi madre me dice que a ver qué le voy a hacer de comer cuando nos casemos.

-¡Vaya! ¿Vais tan en serio que ya pensáis en boda? Y, digo yo, ¿no podrá ser él quien cocine? De todas formas, ¿estáis enamorados?

Pos claro!

-Entonces no tendréis problemas…

-Ya, eso le digo yo a mi madre…

El timbre da fin al recreo y me salva de hacer un comentario sobre las madres que se entrometen en los asuntos del corazón de sus hijos… En fin, fiel a mi costumbre de “enrollarme como una persiana”, voy a dar un pequeño rodeo antes de llegar al aminoácido del que quiero hablar y que abrirá (¡Señor, dame fuerzas y paciencia!) una serie de posts sobre los “ladrillos de las proteínas” .

Cuando yo era niño, una vez cada curso venía al colegio “el hombre de los cromos”, un representante comercial de los famosos “Álbumes Maga” que, con permiso del profesor, dedicaba un buen rato a publicitar entre los expectantes chiquillos el lanzamiento editorial del último coleccionable de la serie. Hubo álbumes de multitud de temas relacionados con la naturaleza, con la historia, con la tecnología…

Aquel señor nos regalaba a cada niño un par de sobres de cromos y sorteaba entre todos los de la clase un álbum… Yo tenía mucha suerte porque “el de los cromos” regalaba al maestro un álbum y la colección completa de cromos, unos 300. “Hechos y soldados del siglo XX”, “Animales y minerales”, “África y sus habitantes”, “Automóviles”… Cuántos buenos ratos pasé contemplando aquellos cromos de vívidos colores y pegándolos en los álbumes…


En aquellos años sesenta, no se habían inventado los cromos “autoadhesivos”, los teníamos que pegar con cola arábiga o, como en mi caso, con engrudo. Mi madre preparaba con esmero el engrudo en una taza: harina y un poco agua, calentar a baño maría hasta que la mezcla quedara poco espesa... Luego, con un pequeño pincel untábamos el reverso de los cromos y los colocábamos en las hojas correspondientes. Cuando el engrudo se secaba, el cromo quedaba adherido con fuerza…

El engrudo como pegamento era conocido desde antiguo (la palabra procede del latín in glutare, pegar; glus, glutis: pegamento) y aunque ha sido sustituido por sustancias sintéticas o semisintéticas, no deja de ser un remedio casero interesante si hay una emergencia tal como un trabajo escolar en domingo, cuando las tiendas están cerradas y no tenemos en casa el socorrido pegamento Imedio.

Algunos ya habrán relacionado las palabras “gluten” y “harina”: efectivamente el gluten es una mezcla de dos glucoproteínas (proteínas conjugadas con el almidón) llamadas glutenina y gliadina, que se encuentra presente en la harina de trigo y de muchos otros cereales (avena, centeno, cebada…). La glutenina, por su alto contenido en el aminoácido cisteína –del que hablaré en otra ocasión- y los enlaces que entre éstos se pueden formar, es la responsable de la cohesión y elasticidad de la masa del pan, antes de ser cocido. Los celíacos como Carlos sufren una inflamación intestinal como respuesta a la presencia de la otra proteína del gluten, la gliadina (no se trata de una alergia al gluten, como muchos creen, sino de una enfermedad autoinmune).

Como Elisa y mis alumnos de biología saben muy bien, aunque cuantitativamente una proteína puede tener cientos o miles de aminoácidos, cualitativamente sólo existen 20 tipos; pues bien, en la gliadina casi la mitad de ellos son ácido glutámico (de hecho, recibió este nombre de su descubridor -Karl H. L. Ritthausen, en 1866- por ser tan abundante en el gluten). Y ya he llegado al aminoácido que buscaba. Fin de la persiana.

Como su nombre indica, el ácido glutámico es un aminoácido ácido, es decir, tiene un grupo carboxilo en su radical. Pertenece a los llamados “aminoácidos no esenciales”: el organismo puede sintetizarlo, por lo que no es estrictamente necesario obtenerlo de alimentos. De hecho, fue el gran bioquímico Hans Krebs (sí, el mismo que descubrió el ciclo que lleva su nombre, el “molinillo molecular” donde convergen tantas rutas metabólicas) quien lo ubicó en el metabolismo general. El ácido glutámico, un actor más en la obra de la arquitectura molecular de las proteínas, tiene también un papel principal en muchos procesos fisiológicos del sistema nervioso. Es un potente neurotransmisor excitatorio que, mediante una sencilla descarboxilación de su radical, se transforma en el famoso GABA –ácido gamma aminobutírico-, neurotransmisor inhibitorio: el par de neurotransmisores regulan cantidad de procesos relacionados con la percepción de los sentidos, el aprendizaje, la memoria… De hecho, alteraciones en el metabolismo del ácido glutámico se han relacionado con enfermedades neurológicas (p. ej. el Parkinson) y neurodegenerativas (p. ej. el Alzheimer). Pero hay una historia curiosa relacionada con el glutámico que no quiero resistirme a contar.

A caballo entre los siglos XIX y XX, la cocina francesa estaba tomando auge y ocupando una posición de vanguardia entre las cocinas europeas. Antoine Carême había inventado la llamada “haute cuisine”, pero fue el gran cocinero Georges August Escoffier quien revolucionó las técnicas y el recetario de la cocina francesa. Uno de sus más famosos platos consistía en una salsa de ternera, convenientemente condimentada, que no estaba “ni dulce, ni salada, ni amarga, ni ácida”. ¿A qué sabía la ternera de Escoffier?

El bioquímico japonés Kikunae Ikeda, interesado en la química de los sabores, descubrió a principios del siglo XX que las famosos cuatro sabores eran en realidad una simplificación, pues el ser humano es capaz de distinguir otros sabores no catalogables tan fácilmente. Concretamente, Ikeda se empeñó en el estudio de un sabor peculiar que él identificaba en los tomates, en los espárragos y, sobre todo, en una clase de algas muy apreciadas en la gastronomía japonesa pertenecientes al género Laminaria (kombu). Decidido a saber cuál era la sustancia responsable de ese gustillo particular, a partir de grandes cantidades de kombu aisló unos gramos de la sustancia saborizante, que identificó como ácido glutámico. Llamó al “quinto sabor” recién descubierto “umami”, palabra japonesa que se puede traducir como “sabroso” y en seguida se percató de las posibilidades económicas de su descubrimiento: el ácido glutámico, en forma de sal sódica, se podía comercializar como condimento culinario. Asociándose al empresario Saburosuke Suzuki, Ikeda patentó el método de obtención de glutamato a partir del kombu y lo comercializó bajo la marca “Aji-no-moto”. Aquella empresa, hoy en día se ocupa del comercio de la mayor parte del glutamato sódico a nivel mundial y es una de las más importantes dentro del sector alimentario en Japón.



Es lógico que los seres humanos hayamos heredado, evolutivamente hablando, la capacidad de detectar determinados sabores que nos ayudan a encontrar alimentos con que cubrir determinadas necesidades nutricionales. Por ejemplo, captar el sabor dulce nos ayuda a encontrar glúcidos que son una importante fuente de energía; el sabor salado nos pondrá en contacto con los iones que nuestro organismo necesita para llevar a cabo adecuadamente la regulación osmótica… Incluso, según han comunicado recientemente unos investigadores de la Universidad de California, tenemos en la lengua receptores del dióxido de carbono que nos ayudarían a desechar alimentos en mal estado, que se están descomponiendo (los organismos descomponedores eliminan dióxido de carbono en cantidad) y que son los responsables del gran éxito de las bebidas gaseosas. Los receptores de “umami” podrían tener valor adaptativo como reconocedores de fuentes proteicas, habida cuenta que el ácido glutámico es uno de los aminoácidos más abundantes en las proteínas.

Nosotros, occidentales acostumbrados a texturas, olores y sabores tan diferentes de los de la cocina oriental, ¿distinguimos el “umami”? Seguramente sí, puesto que el ácido glutámico y muchas de sus sales se utilizan como potenciadores de sabor en infinidad de alimentos (el E-620 es el ácido L glutámico, y los E-621, 22, 23 y 24 son glutamatos sódico, potásico, cálcico, amónico y magnésico respectivamente). Sólo hay que mirar en los ingredientes de las bolsas de chucherías tipo “snacks” (triskys, gusanitos, doritos…).

Últimamente se cuestiona la inocuidad del glutamato sódico, y por tanto su idoneidad como aditivo alimentario, pues parece que un abuso en su ingesta puede producir obesidad infantil y trastornos neurológicos… (más información aquí http://www.dsalud.com/numero89_2.htm).

Y, antes de acabar este largo post, no me resisto a recordar a un grupo musical, gamberro y provocador, de la movida ochentera. Con ustedes… ¡Glutamato ye-yé!