Temperatura ambiente y xenobióticos: nocivos sexuales

Evolutivamente la reproducción es el propósito fundamental de la vida, y en este sentido, la evolución ha sido verdaderamente creativa. Existen dos grandes grupos de organismos: los de reproducción sexual y los asexuales. Dentro del primer grupo, la mayoría de las especies se dividen en dos sexos, sin embargo, existen especies que tienen más de dos. La determinación del sexo engloba una serie de procesos con etapas definidas que están determinadas casi exclusivamente por características internas del organismo. En aves y mamíferos, tanto la diferenciación sexual embrionaria como la fisiología reproductiva dependen básicamente de la expresión de los genes en respuesta a factores internos; sin embargo, en otros vertebrados el panorama es más complejo, y los mecanismos separación entre masculino y femenino distan mucho de ser homogéneos. En este contexto, se contemplan una gran variedad de mecanismos y estrategias, como la temperatura ambiental a la cual se desarrolla el embrión, el balance entre machos y hembras que existe en la vecindad, el tamaño de un individuo con respecto a su pareja, la presencia de uno o varios genes,  la cantidad de ciertos genes con respecto a otros, etc.

Numerosos estudios se han realizado en  anfibios y reptiles para determinación del sexo por el efecto de la temperatura, que en un estadio embrionario específico o periodo termosensible puede actuar sobre la diferenciación gonadal de manera directa o indirecta. Partimiento de la hipótesis hormonal de la diferenciación gonadal, en ambos casos; en el mecanismo indirecto, la temperatura de incubación en el periodo termosensible actúa en zonas del cerebro modulando la producción de estrógenos siendo estos los moduladores directos o indirectos de la diferenciación de los primordios gonadales (gónadas indiferenciadas) en ovarios o testículos. Por su parte, en el modelo directo la temperatura de incubación durante el periodo termosensible actúa directamente en los primordios gonadales, estimulando su diferenciación en testículos u ovarios a partir de una mayor producción de andrógenos o estrógenos. Aunque el mecanismo directo resulta más aceptado según estudios.

Al hilo de este proceso, estudios recientes han permitido, además, explicar a nivel molecular cómo el incremento de unos pocos grados lleva consigo la masculinización de algunos animales, un aspecto relevante en un contexto de cambio global.

La revista PLoS Genetics publicó el pasado diciembre un estudio liderado por el Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) en colaboración con el Centro de Regulación Genómica de Barcelona, en el cual se identificaba el mecanismo molecular que vincula el aumento de la temperatura con la inhibición de la aromatasa (enzima que convierte los andrógenos en estrógenos). Se trata del primer estudio en animales que describe el funcionamiento de un mecanismo epigenético entre el factor ambiental y el mecanismo celular que lleva a la determinación sexual del animal; siendo la epigenética el estudio de modificaciones en la expresión de genes que no se encuentra en la secuencia del ADN.  El investigador del CSIC Francesc Piferrer, del Instituto de Ciencias del Mar, explica que “esta influencia térmica se acentúa más en algunos casos, en los que el hecho de que haga más o menos calor se impone a la información genética escrita en el ADN”. Piferrer indica que “los resultados de este estudio realizado en lubinas, muestran que el aumento térmico conlleva la metilación del ADN del promotor del gen de la aromatasa (denominado cyp19a), lo que equivale a su silenciamiento, al bloquearse su activación transcripcional”. Además el animal resulta afectado mucho antes de que las gónadas empiecen a formarse.

Sin embargo, existen otros factores externos que pueden influir en la diferenciación sexual, como son las sustancias producidas por la industria químico-farmacéutica, o sustancias xenobióticas. Estas sustancias tienen efectos nocivos, pudiendo provocar anomalías neonatales, postnatales y/o disminuir la capacidad reproductiva. Por lo que, pueden interferir con la función de órganos y sistemas, incluyendo el endocrino. Estos disruptores hormonales o endocrinos pueden actuar de varias maneras, debido a que su estructura química es similar a una hormona endógena, que engaña  al receptor en la célula blanco y es capaz de llevar a cabo el efecto biológico ya sea de manera similar (agonista) o bloqueándolo (antagonista); y también interfieren con la inactivación y eliminación de una hormona endógena.

Indicar, como premisa, que existen xenobióticos disrup­tores endocrinos (XDE) al ser químicos medioambientales que provocan disrupción endocrina y químicos disruptores endocrinos (QDE) que pueden provocar teratogé­nesis (alteración morfológica, bioquímica o funcional, inducidadurante el embarazo) y/o interferir la fisiología reproductiva.

Con todo esto, han sido numerosos los estudios sistemáticos para algunas de estas sustancias, algunas de las cuales son o han sido ampliamente usadas en agronomía como sustancias activas de insecticidas y herbicidas, como el DDT y su derivado metabólico DDE, la dioxina y antrazina entre otras, que tie­nen acción estrogénica e inhiben la acción de an­drógenos, es decir, son antiandrogénicos. ¿Y por qué son xenobióticos con efecto estrogéni­co? Se debe a su estructura, la cual tiene al menos un grupo aromático – fenol – con o sin un grupo funcional hidroxilo o halógeno, esto las hace similares a la hormona estradiol (E2, hormona esteroide) y tiroxina (T4, hormona tiroidea), respectivamente. Por lo que, al unirse a los receptores en los tejidos blanco o a proteínas que transportan estas hormonas, y provocan los efectos de disrupción hormonal o endocrina. Aunque también pueden actuar sobre la síntesis de hormonas este­roides e inducir la activación del gen de la aromatasa resultando en la biosín­tesis de esta enzima y así aumentar la producción de estrógenos, por ejemplo, de E2.

A pesar de que la comercialización y uso de productos de muchas de estas sustancias en productos fitosanitarios esté prohibida en muchos países – en España desde 1986 -, estos resultan ser persistentes y tienen carácter acumulativo. Al ser sustancias lipofíli­cas se almacenan en diversos tejidos animales, además el tiempo de degradación ambiental – vida media –  es pro­longado, mayor a una década. Razones por las cuales a estos compuestos se les agrupó con el nombre genérico de Compuestos Orgánicos Persistentes (COPs) – de los cuales hablaré en mayor profundidad en próximos artículos.

Numerosos estudios viene alertando desde hace años de la importancia de atender las repercusiones en especies de fauna silvestre en diferentes ecosistemas, sobre todo en zonas agrícolas o acuíferas en donde hay contaminantes xenobióticos. La repercusión que estos xenobioticos tienen en la biología general y reproductiva supone graves alteraciones en las poblaciones de especies pudiendo terminar en extinción.

 El efecto de estas sustancias en mar, pantanos, lagos y lagunas, y en diferentes regiones terrestres del planeta representa un grave problema de contaminación que unido al del Calentamiento Global, ponen en peligro la biodiversidad de la flora y la fauna y también la salud humana.

Raquel Castán

Hablando de Ciencia