CO2 exacerba la toxicidad del oxígeno

Un equipo de investigación en el Laboratoire de Chimie Bactérienne (Laboratorio de Química bacteriana, el CNRS, Marsella) ha demostrado que el dióxido de carbono (CO 2 ) juega un papel en la formación de daño oxidativo in vivo . Bajo condiciones de estrés oxidativo, ciertos tipos de daños (muerte celular, algunas lesiones del ADN, la frecuencia de mutación, etc) que afectan a los organismo modelo E coli scherichiatienden a aumentar en función del nivel de la atmósfera de CO 2El CO 2 niveles de estudio van desde 40 ppm (1) a las proyecciones actuales para 2100 (1.000 ppm). Los resultados indican que el aumento previsto de la atmósfera de CO 2 debe tener un efecto directo sobre los organismos vivos. Un artículo sobre este trabajo se publicará en el 25 de febrero 2011 deEMBO Reports .

La contaminación del aire, el humo del tabaco, productos químicos, aditivos alimentarios, el estrés físico e incluso el uso normal de oxígeno por el cuerpo, todo ello contribuye a la producción de especies reactivas del oxígeno (ROS) (2). Estos compuestos están involucrados en diversos grados en los diferentes tipos de daño oxidativo celular: mutaciones genéticas, cancerización, la oxidación de proteínas, etc

La viabilidad de la bacteria y el equipo de Estrés Oxidativo, dirigida por Sam Dukan del Laboratoire de Chimie Bactérienne, un laboratorio del CNRS en el Instituto de Microbiologie de la Méditerranée (Instituto Mediterráneo de Microbiología, CNRS / Université de la Méditerranée) ha estado investigando la participación de diversos ROS en el proceso de muerte celular.Sus resultados más recientes en el modelo de las bacteriasEscherichia coli revelan la importancia de un nuevo factor implicado en la formación de daño oxidativo in vivo : el dióxido de carbono (CO 2 ).

Los investigadores pidieron a la empresa Jacomex para desarrollar un prototipo de «guantera» que hacen posible controlar el nivel de la atmósfera de CO 2 mientras se mantiene una concentración de oxígeno fija (20%, como en la atmósfera de la Tierra). La reproducción de las atmósferas de ayer, hoy y mañana (en términos de niveles de dióxido de oxígeno, nitrógeno y carbono), esta herramienta se utilizó para medir los efectos de un estrés oxidativo (peróxido de hidrógeno, H 2 O 2 ) en la E. colien los diferentes niveles de concentración atmosférica de CO 2(de 40 a 1.000 ppm, la concentración atmosférica actual es 389 ppm). Los resultados muestran que un aumento de CO 2 es acompañado por un aumento de varios parámetros, incluyendo la muerte celular, la frecuencia de mutación del ADN y el número de lesiones de ADN (3).

Los autores del artículo sugieren que este fenómeno puede ser debido a in vivo las reacciones entre el CO 2 y diversos ROS, lo que podría inducir a la formación de diversos radicales libres, en particular, el carbonato de radicales (CO • – ). De hecho, esta reacción había sido ya demostrada in vitro . Curiosamente, este radical es especialmente específico del destino. Por ejemplo, en relación con el ADN que parece reaccionar principalmente con guanina, un objetivo que los investigadores encontraron a ser afectada por el CO 2 concentración. Además, el equipo ha demostrado que las características fisiológicas de E. E. (pH intracelular, las rutas metabólicas, las defensas contra las ROS, la velocidad de degradación de las proteínas, etc) no se modificaron por las emisiones de CO 2 nivel, lo que excluye todas las otras interpretaciones posibles de los daños observados.

Teniendo en cuenta el rango de CO 2 concentraciones examinadas, este estudio sugiere que el aumento proyectado en la atmósfera de CO 2 (1.000 ppm en 2100) podría tener efectos directos sobre los organismos vivos como las bacterias (aumento de las lesiones del ADN determinadas, la frecuencia de mutación, etc.)

El equipo en el Laboratoire de Chimie Bactérienne planea continuar su investigación sobre E. E. con el fin de caracterizar las diferentes mutaciones asociadas con las lesiones del ADN.Asimismo, la intención de examinar el posible papel de la anhidrasa carbónica (4) en la defensa contra el estrés oxidativo, y esperamos colaborar con otros equipos de investigación para estudiar los organismos más evolucionados como los ratones.Su objetivo es investigar la relación entre la concentración atmosférica de CO 2 y la aparición de patologías que se sabe están relacionados con el estrés oxidativo (enfermedades neurodegenerativas, cáncer, etc.)

Notas:

1 – ppm: partes por millón 
2 – Peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ), superóxido (O • – ) y hidroxilos (HO  ). 
3 – Los investigadores utilizaron la presencia de una base guanina oxidado (8-oxo-G ) como el marcador. La concentración de esta base oxidada indica el nivel de las lesiones del ADN. 
4 – anhidrasa carbónica es una enzima de la familia liasa que cataliza la hidratación de CO 2 para formar ácido carbónico (H 2CO 3 ). La reacción es reversible.

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