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Los venenos matan porque bloquean funciones fisiológicas esenciales para la vida. ¿Cómo consiguen alterar estos procesos? ¿Cuáles son los mecanismos bioquímicos que explican sus mortíferos efectos?
LOS TRES OBJETIVOS BÁSICOS
A grandes rasgos, podríamos decir que todos los venenos alteran, al menos, uno de los siguientes mecanismos esenciales para nuestro organismo:
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1. La transmisión nerviosa, que controla desde nuestros pensamientos hasta los movimientos musculares que hacen latir el corazón y nos permiten respirar
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2. Los procesos intracelulares, es decir, que ocurren en el interior de nuestras células.
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3. La circulación sanguínea, que lleva oxígeno y alimento a todas las células del cuerpo.
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OBJETIVO 1: EL SISTEMA NERVIOSO
¿Cómo funciona la transmisión nerviosa?
Las neuronas son las células encargadas de transmitir y almacenar la información. Ellas envían las órdenes de nuestro cerebro a todos los rincones del cuerpo y a la vez llevan hacia el cerebro toda la información de lo que sucede fuera y dentro de él. No lo hacen corriendo de un lado a otro, ni mucho menos. Están quietas formando redes y filamentos a través de uniones que establecen con las neuronas vecinas. Es como si cada neurona fuera un fragmento de un cable. Algunas neuronas también se unen a otras células para que éstas realicen una acción concreta. Por ejemplo, pueden unirse a células musculares para que éstas se contraigan. Resultado: alguno de nuestros músculos se mueve. Recordemos que los músculos no sólo son importantes porque nos permiten movernos y comer, sino porque son los responsables directos de funciones tan vitales como la circulación de la sangre (el corazón) y la respiración (el diafragma).
¿Cómo se transmite el impulso nervioso?
Cuando la información viaja a lo largo de una misma neurona lo hace en forma de impulso eléctrico. Este impulso eléctrico se genera gracias al tráfico de iones entre el interior y el exterior de la membrana a través de caminos con peaje específicos. Para entender este concepto es necesario recordar que los iones son átomos con carga eléctrica. Las neuronas controlan la carga eléctrica de sus membranas alterando la cantidad de iones positivos (cargas positivas) y negativos (cargas negativas) que hay a cada lado de la membrana. El impulso se transmite como si los iones estuvieran viendo un partido de fútbol e hicieran la ola a través de la membrana: no se mueven mas que fuera-dentro (como los espectadores sólo se mueven arriba y abajo), pero el impulso (la ola) avanza. Los caminos con peaje que utiliza cada ión para atravesar la membrana reciben el nombre de canales. Unos de los canales más importantes son los del ión sodio (Na+) y los del ión potasio (K+).
Cuando el impulso eléctrico llega al final de la neurona debe pasar a la siguiente célula. Las uniones que establecen las neuronas entre ellas y con otras células se denominan sinapsis. Paradójicamente, en estos puntos de unión no hay un contacto directo entre las células, sino que existe un pequeño espacio intermedio llamado espacio intersináptico. ¿Cómo supera el impulso eléctrico este espacio? Al llegar a la sinapsis, el impulso eléctrico provoca la liberación de moléculas transmisoras que serán recogidas por la célula (neurona u otra) al otro lado. Estas moléculas se llaman neurotransmisores y son esenciales para transmitir los impulsos eléctricos de una neurona a otra, o de una neurona a una célula efectora (una célula muscular, por ejemplo).
Las neuronas se comunican mediante neurotransmisores
Existen diferentes neurotransmisores que realizan diferentes funciones. La acetilcolina, por ejemplo, es el neurotransmisor que usan las neuronas para comunicarse con el músculo y decirle: "¡Contráete!" Las células musculares poseen moléculas receptoras en sus membranas que reconocen a las moléculas de acetilcolina. Como a los científicos no les gusta complicarse la vida, se les ha llamado receptores de acetilcolina. Una vez el músculo recibe la información en la sinapsis, la tiene que transmitir a toda la fibra. Esto se consigue, de nuevo, mediante el movimiento “en ola” de los iones a través de los canales de su membrana.
Ahora bien, si la acetilcolina estuviese siempre presente, el músculo no pararía de contraerse. Para evitar esta situación existe una enzima (una proteína con capacidad para hacer cosas) que degrada las acetilcolinas. A esta enzima se le llama colinesterasa y es la responsable de que se termine la contracción.
O sea, en condiciones normales, una neurona que ha recibido la orden de contraer el músculo derramará moléculas de acetilcolina en la sinapsis, las cuales se unirán a los receptores de acetilcolina del músculo, haciendo que éste se contraiga. Casi inmediatamente la colinesterasa irá rompiendo moléculas de acetilcolina haciendo que el músculo deje de estar contraído.
La cosa no acaba ahí, ya que la red neuronal es increíblemente compleja, con neuronas controlando la activación de otras neuronas. Por ejemplo, hay neuronas que impiden que las que van al músculo lo activen. Son las neuronas inhibidoras. Esta orden de inhibir la transmiten mediante otras moléculas diferentes a la acetilcolina, como la glicina. Es decir, una neurona puede recibir órdenes de activar al músculo, pero si tiene al lado otra neurona que le está lanzando glicinas a la sinapsis que comparten, estará inhibida y no podrá decirle al músculo que se contraiga.
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1. Hay venenos que impiden el derrame de acetilcolinas en las sinapsis. Como podréis deducir, al no haber acetilcolina, los músculos nunca se contraen. Se mantienen laxos. Esta relajación total y absoluta produce una parálisis completa que afecta también al músculo de la respiración, el diafragma. La víctima muere por asfixia. El principio activo del Botox®, la toxina botulínica, actúa por esta vía.
2. Otros venenos bloquean el receptor de la acetilcolina. Así, por mucho que la neurona activadora lance acetilcolinas a las sinapsis, la célula muscular receptora está sorda a esta orden. Ni se entera. No hay nunca contracción. La muerte se da por asfixia debido a la inactividad del diafragma. La cicuta, el curare y el veneno de la cobra actúan de esta manera.
3. En otras ocasiones es la colinesterasa la que se ve afectada. Recordad que la colinesterasa actúa como el STOP de la activación, ya que se encarga de degradar la acetilcolina. Los venenos que bloquean la colinesterasa consiguen que la acetilcolina esté siempre presente, con lo que la activación no cesa jamás. Se da una parálisis tensa. Los músculos se contraen sin relajación, incluyendo el diafragma. Y ya sabéis lo que eso significa: la víctima es incapaz de respirar. El gas Sarín es un ejemplo de venenos bloqueadores de la colinesterasa.
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4. La acción de otros venenos se encuentra alejada de la sinapsis. Algunos,
por ejemplo, se sitúan en medio de los canales de sodio impidiendo que
los iones “hagan la ola”, es decir, que transmitan el impulso eléctrico.
Las células musculares no se contraen y se da un estado laxo completo.
La tetradotoxina del pez globo o del pulpo de anillos azules actúa sobre
estos canales.
5. Otro mecanismo por el que se puede obtener una contracción de todos los
músculos es el que utilizan la toxina tetánica y la estricnina. Estos
venenos bloquean la secreción de glicina. La glicina era la señal que
reprimía y controlaba a las neuronas activadoras. Si no hay glicina, las
neuronas activadoras pierden el control y empiezan a volcar grandes
cantidades de acetilcolina como locas. Todos los músculos se contraen.
Como ya os imaginaréis, la víctima muere por fallo del diafragma.
OBJETIVO 2: EL INTERIOR DE LA CÉLULA
Otro sitio donde los venenos hacen estragos es el interior de las células. Los venenos son venenos porque son capaces de alterar procesos verdaderamente importantes para el funcionamiento celular. Uno de ellos es la producción de proteínas, vitales para cualquier célula; y el otro es la respiración celular, proceso mediante el cual las células obtienen energía a partir de oxígeno y materia orgánica.
GENERACIÓN DE PROTEÍNAS
La célula construye proteínas a partir de un manual de instrucciones que conocemos con el nombre de DNA, nuestro material genético. Para construir una proteína concreta, nos basta con una de las instrucciones que éste contiene. Sin embargo, el DNA es como una gran enciclopedia sagrada alojada en una biblioteca muy bien protegida (el núcleo de la célula). La zona de ensamblaje de proteínas, la fábrica, se encuentra fuera de esta biblioteca. Por lo tanto, para construir una proteína es necesario hacer "fotocopias" de sus instrucciones, sacarlas de la biblioteca, y llevarlas hasta la fábrica. Estas “fotocopias” de fragmentos de DNA se llaman RNA mensajeros.
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El veneno del pez globo, como el del escorpión, bloquea los canales iónicos que transmiten el impulso eléctrico en las neuronas.
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| Existe un RNA mensajero para cada proteína. La máquina que realiza las
fotocopias se llama RNA polimerasa. Una vez en posesión de las
“fotocopias” de las instrucciones, los obreros son capaces de construir
proteínas. A estos “obreros” los llamamos ribosomas. Las proteínas son las encargadas de realizar una gran cantidad de
funciones vitales para las células. Si bloqueamos la cadena de
generación de proteínas en cualquiera de sus puntos, las células mueren.
El veneno de las setas amanitas actúa bloqueando la RNA polimerasa (la
“fotocopiadora”). La ricina (presente en las semillas de la planta del
ricino), por su parte, es capaz de bloquear los ribosomas (los
“obreros”). De hecho, forma parte de una familia de proteínas llamadas,
en inglés, Ribosome Inactivating Proteins, nombre más que apropiado
cuando se utilizan sus siglas, RIP, las mismas que se ponían sobre las
tumbas, y que significan “descanse en paz” (en latín, requiescat in
pace). |
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El veneno de las setas amanitas actúa bloqueando la RNA polimerasa
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RESPIRACIÓN CELULAR
Otra manera de alterar completamente a una célula es dejándola sin energía, provocándole un apagón generalizado. Los humanos estamos acostumbrados a utilizar la energía en su forma eléctrica. En las células, la energía se transmite y utiliza en forma de energía química: existen moléculas transportadoras de energía, verdaderas baterías moleculares, la más famosa de las cuales es el ATP. Por tanto, para que una sustancia sea realmente peligrosa deberá alterar la recarga de ATP, la cual se produce en las centrales energéticas celulares, las mitocondrias.
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Como toda batería, el ATP pierde su carga una vez utilizada y hay que
recargarla. Esta recarga se realiza enchufando la molécula a la llamada
cadena respiratoria o cadena de transporte de electrones. Se llama
cadena porque está formada por cuatro grandes unidades que se van
pasando electrones siempre en el mismo orden, hasta que llegan al cuarto
complejo, asociado al “enchufe” que recargará el ATP. Si una sustancia
altera alguna de estas unidades, dejará sin cargador de baterías a la
célula. El cianuro es una de estas sustancias.
Pero ya sabemos que la energía ni se crea ni se destruye, sólo se
transforma. Si la recarga de las baterías venía de los electrones,
¿quién les había dado la energía a éstos? La respuesta, casi siempre, es
la glucosa. La glucosa es el combustible de nuestras células, es como
el carbón que se quema en una central eléctrica para producir
electricidad. Las mitocondrias poseen un complejo ciclo de reacciones
químicas que les permite sacar la energía de la glucosa y convertirla en
energía aprovechable por la cadena respiratoria. Este ciclo es conocido
por el apellido del investigador que lo describió: el ciclo de Krebs.
También existen venenos que afectan este ciclo y que, por tanto, dejan
sin energía a las células, como por ejemplo el arsénico.
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Arsénico, ¿el veneno que mató a Napoleón?
El arsénico es conocido desde la antigüedad como el veneno por excelencia. Hoy en día existe la hipótesis de que Napoleón fue envenenado progresivamente con arsénico. No obstante, varios investigadores defienden que el arsénico no tuvo nada que ver y que Napolón murió sencillamente como consecuencia de un cáncer de estómago.
En el año 2001, el doctor Pascal Kintz, del Instituto de Medicina
Forense de Estrasburgo, afirmaba que la concentración de arsénico en los
cabellos de Napoleón era de entre 7 y 38 veces superior a lo normal, lo
cual confirmaba la hipótesis del envenenamiento con arsénico. No
obstante, es sabido que en el siglo XIX se empleaban productos capilares
que contenían arsénico para evitar la caída del cabello. Es probable
que Napoleón utilizara alguno de estos productos para retrasar la
calvicie.
El debate está servido.
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Napoleón cruzando los Alpes, Jacques Louis David, 1801
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OBJETIVO 3: LA CIRCULACIÓN SANGUÍNEA
Otro talón de Aquiles de nuestro organismo es la red de transporte que asegura que todas las células de nuestro cuerpo reciben oxígeno y glucosa para realizar la respiración celular. Esta red de transporte es la sangre, una compleja mezcla de proteínas, grasas, azúcares y células en agua. Debido a su importancia, cualquier alteración importante, bien de la propia sangre, bien de los conductos que la transportan, tendrá consecuencias devastadoras.
La víbora áspid es la serpiente más venenosa de las que viven en España. El veneno de este reptil es fundamentalmente hemolítico (revienta los glóbulos rojos) y coagulante (activa la coagulación de la sangre). Cada año se producen unas 1.500 mordeduras de víboras en nuestro país de las que entre tres y cinco provocan la muerte de la víctima.
El aporte de oxígeno a las células de nuestro cuerpo es realizado por los famosos glóbulos rojos. Los glóbulos rojos transportan el oxígeno atrapándolo en medio de un conjunto de proteínas llamado hemoglobina. Existen venenos cuyas acciones se llevan a cabo sobre esta hemoglobina. Por ejemplo, el monóxido de carbono se cuela en el hueco "reservado" para el oxígeno. Los glóbulos rojos ya no podrán llevar oxígeno a las células, que irán muriendo por asfixia. Otros venenos son menos sutiles y directamente revientan los glóbulos rojos, como es el caso del veneno del pez piedra.
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El pez piedra vive en los arrecifes. Suele encontrarse inmóvil en su fondo, camuflado entre las rocas. Cuenta con espinas venenosas, que lo convierten en uno de los peces más venenosos del mundo.
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En otros casos, como en algunos venenos de serpientes, se producen agujeros en los vasos sanguíneos (venas y arterias), de modo que la sangre empieza a derramarse dentro de los tejidos. Estos venenos, además, suelen contener otras sustancias que impiden que estos agujeros sean reparados (evitan la coagulación de la sangre), con lo que se agrava aún más la situación de la víctima. Normalmente, para taponar los agujeros, se forma primero una red de proteínas (fibrina) que cubre el agujero, donde se van depositando grandes tapones (plaquetas) que irán cerrando la vía de escape de la sangre. Algunas sustancias, como las que acabamos de describir, hacen que no se genere la malla, cosa que hace imposible taponar el escape. Sin embargo, otras sustancias hacen que se generen tapones cuando no toca y provocan trombos que se desplazan por dentro de los vasos hasta que quedan atascados e impiden la circulación de la sangre. Es decir, existen venenos que evitan la coagulación de la sangre, y otros que la estimulan sobremanera. Ambos tipos son letales.
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