Los investigadores Carmen Pueyo, Nieves Abril, Carmen Michán y Juan López Barea.
Con su capa albina, como la de una bata, el ratón de experimentación es un inquilino habitual de los centros de investigación. Por su carácter sosegado y su parecido genético con el ser humano, es muy empleado en estudios biomédicos. Esa tranquilidad no la tiene su primo el ratón moruno, autóctono de toda la cuenca mediterránea occidental. Los científicos de la Universidad de Córdoba se las han visto para recolectar ejemplares de este pequeño roedor en el Parque Nacional de Doñana y su entorno más inmediato y más para estudiarlos en los laboratorios del campus de Rabanales. Sin embargo, su esfuerzo ha tenido recompensa. Los científicos han desarrollado nuevas técnicas que permiten conocer las alteraciones que se producen en las células de los seres vivos debido a la exposición de contaminantes gracias a estos pequeños roedores, que asumen el papel de bioindicadores en la investigación.
Pertenecientes al Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la UCO, los investigadores trabajan desde hace tres decenios en desentrañar la respuesta biológica que diferentes tipos de organismos ofrecen cuando se altera el medio ambiente, desde moluscos bivalvos a mamíferos. Para ello, analizan tecnologías llamadas ómicas, que en los últimos años ha permitido secuenciar genes, estudiar proteínas, analizar los cambios en el ADN y más allá. La más conocida es la genómica, pero en la actualidad se desarrollan técnicas como la proteómica, la epigenómica, la metabolómica y otras, cada vez más precisas y específicas de los cambios que ocurren a nivel molecular y celular. Muchas de ellas se emplean en estudios biomédicos en hospitales y centros de investigación relacionados con la salud humana. El equipo que dirige la catedrática Carmen Pueyo es pionero en su empleo en el campo del medio ambiente.
Las células reaccionan a los cambios
La última tecnología empleada por el grupo de investigación, denominada iTRAQ, mejora los estudios cuantitativos de proteínas. Las proteínas son expresadas por los genes y su alteración, si se expresa más o se silencia, permite conocer cómo las células de un organismo se adaptan a un cambio ambiental. Los científicos de la UCO emplearon esta técnica para observar las proteínas dañadas en ratones morunos (Mus spretus) que viven en Doñana y sus alrededores. Tomaron muestras de hígado y riñón de ejemplares capturados en el centro del parque nacional, en una zona de marismas llamada lucio del Palacio, que sirvió de control, y en las proximidades, donde hay actividad humana o agrícola: cerca de la ermita del Rocío en el puente del Ajolí, en la zona de arrozales de El Matochal, por las huertas próximas a Almonte en un paraje del arroyo del Partido, y en la zona fresera en un punto del arroyo de la Rocina. Los investigadores estudiaron en los pequeños mamíferos la expresión de 2.000 proteínas y seleccionaron más de un centenar (118 concretamente) que manifestaban cambios significativos.
Las proteínas estaban alteradas en su expresión, o bien se sobreexpresaban o bien se silenciaban. La mayor parte de estos cambios estaba vinculada a respuestas de estrés, a la proliferación y apoptosis, y a modificaciones en el ADN. También se modificaron grupos de proteínas relacionadas con las vías de transducción de señales, el transporte a través de membranas, esto es, en la excreción de partículas nocivas, y en el metabolismo. Donde se producía más contaminación por metales (cobre, hierro, cromo…) debido a la actividad agrícola, las células de los ratones ofrecían mayor respuesta a situaciones de estrés y de depuración de los agentes perjudiciales. “Es una foto de los que ocurre no sólo en ratones, sino en otros seres vivos incluido el ser humano, ya que los mecanismos moleculares son idénticos en todos los organismos”, explica Juan López Barea, investigador del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular. “Estos cambios observados confirman la adaptación de las células de los ratones morunos a los cambios ambientales: tratan de sobrevivir como pueden”, prosigue su compañera Nieves Abril. Los resultados han sido publicados recientemente en la revista científica Science of the Total Environment.
Respuesta y alteraciones
Además de que las células respondan con más énfasis al estrés que producen las substancias nocivas o acentúen la excreción de las mismas, se observaron cambios en los mecanismos de muerte celular programada. Las células sometidas a mayor dosis de contaminantes se volvían más proliferantes y alteraban la apoptosis, como ocurre en las células cancerosas. Aunque empleadas en este caso en el estudio ambiental, las técnicas ómicas y sus resultados pueden ser de gran ayuda para estudios biomédicos posteriores.
Con este trabajo, los investigadores han transformado al pequeño ratón moruno, de apenas diez centímetros y no más de veinte gramos de peso en el mejor de los casos, en un bioindicador de la contaminación, un sistema para trazar los rastros de residuos industriales y agrícolas como pesticidas en el medio ambiente y en la salud de los organismos. La línea de investigación tiene otra finalidad: “Queremos identificar todos los contaminantes que llegan a Doñana, la joya de la corona de nuestros parques nacionales”, resume Abril. “Aunque haya productos fitosanitarios de uso agrícola prohibidos, no significa que no se hayan dejado de emplear en su entorno y, a través de canales, acuíferos y cursos fluviales, lleguen al corazón de las marismas”, expresa López Barea.
Nieves Abril, Eduardo Chicano Gálvez, Carmen Michán, Carmen Pueyo, Juan López Barea. ‘iTRAQ analysis of hepatic proteins in free-living Mus spretus mice to assess the contamination status of areas surrounding Doñana National Park (SW Spain)’. Science of the Total Environment. Volume 523, 1 August 2015, Pages 16–27