En un mundo cada vez más industrializado y expuesto a diversos agentes contaminantes, los metales pesados se han convertido en una amenaza silenciosa para nuestra salud. Estos elementos tóxicos, que incluyen el plomo, mercurio, cadmio y arsénico, entre otros, están presentes en el aire que respiramos, el agua que bebemos y los alimentos que consumimos. A lo largo del tiempo, se acumulan en nuestro organismo (bioacumulación), generando un cúmulo de efectos negativos que pueden afectar desde el funcionamiento celular hasta el desarrollo cognitivo y el circuito cerebral.
Fig 1. Imagen de una neurona, etiquetada en amarillo, rodeada de neuronas no marcadas (aparecen en blanco) utilizando la técnica Super-resolution Shadow Imaging.
Bajo circunstancias normales el cuerpo humano está equipado con un sistema inmune altamente efectivo para atacar las toxinas ambientales tales como parásitos, humo del cigarro y la excesiva radiación del sol. Sin embargo, los metales pesados, son un grupo de invasores tóxicos que pueden superar las defensas del cuerpo para causar trastornos de proporción epidémica.
La complejidad de nuestro tejido cerebral lo hace susceptible a las intrusiones de factores externos, incluidos los metales pesados. Estos elementos tóxicos tienen una afinidad particular por el cerebro debido a su naturaleza lipofílica, lo que significa que pueden cruzar la barrera hematoencefálica y acceder al tejido cerebral.
Fig 2. Biological barriers are protecting the brain. a Blood–brain barrier; b blood–CSF barrier; c the arachnoid barrier
El ingreso de metales pesados al tejido cerebral es un proceso intrigante desde el punto de vista bioquímico y fisiológico. La barrera hematoencefálica, compuesta por células endoteliales altamente especializadas, desempeña un papel crítico en la regulación del acceso de sustancias al sistema nervioso central. Situada a lo largo de la mayoría de los capilares que irrigan el encéfalo. Esta capa tiene como principal característica su elevado nivel de impermeabilidad, no permitiendo que un gran número de sustancias puedan pasar de la sangre al encéfalo y viceversa.
De este modo, la BHE actúa a modo de filtro entre sistema sanguíneo y nervioso. A pesar de ello algunas sustancias como el agua, el oxígeno, la glucosa, el dióxido de carbono, los aminoácidos y algunas moléculas más pueden pasar, con la impermeabilidad es relativa.
Los metales pesados, debido a sus propiedades lipofílicas (liposolubles) y su capacidad para formar complejos con proteínas transportadoras, desafían este sistema selectivo, trascendiendo los mecanismos de protección y ganando acceso al circuito cerebral.
La influencia de los metales pesados en la electrofisiología cerebral se manifiesta en la alteración de la excitabilidad neuronal y la transmisión sináptica. Por ejemplo, el mercurio puede modular la función de los canales iónicos en la membrana neuronal, modificando el flujo de iones y afectando la polarización y despolarización de las células nerviosas. Esta modificación de la dinámica eléctrica puede traducirse en cambios en la velocidad de conducción nerviosa y la sincronización neuronal.
Fig 3. Receptor de membrana, acción a través de canales iónicos por las
neuronas presinápticas.
Los metales pesados desencadenan respuestas a nivel molecular y celular que contribuyen al daño en el tejido cerebral. Uno de los fenómenos más estudiados es el estrés oxidativo, un desequilibrio entre especies reactivas de oxígeno y antioxidantes endógenos. El mercurio, por ejemplo, puede inducir la generación excesiva de radicales libres, lo que resulta en la oxidación de lípidos y proteínas celulares. Además, la acumulación de metales pesados puede activar la cascada de la inflamación neural, desencadenando la liberación de citocinas proinflamatorias y atrayendo células inmunes al sitio de lesión.
Las llamadas especies reactivas del oxígeno (moléculas oxidantes) pueden provocar daños en diferentes estructuras celulares como, por ejemplo, las mitocondrias. Lo cual tiene una implicación en enfermedades neurodegenerativas como es la enfermedad de Alzheimer, Parkinson, etcétera.
Fig 4. En el alzheimer, el coenzima Q (compuesto de las mitocondrias cuando están disfuncionales) es capaz de promover la agregación de actina y de la proteína tau dando lugar a la formación de estructuras aberrantes como los ovillos neurofibrilares y los cuerpos de Hirano.
El impacto de los metales pesados en la electrofisiología cerebral se extiende a la modulación de los neurotransmisores; las moléculas que transmiten señales entre neuronas. Los metales pesados pueden alterar la liberación, captación y reciclaje de neurotransmisores, lo que a su vez influye en la plasticidad sináptica y la comunicación interneuronal. Por ejemplo, el plomo puede interferir con los sistemas de transporte de glutamato y GABA, neurotransmisores clave en la excitación e inhibición neuronal. Esta alteración puede tener implicaciones en el comportamiento, la cognición y la función motora.
Fig 5. Eventos multifactoriales que conducen a la muerte neuronal.
La interacción entre los metales pesados y la electrofisiología cerebral es un testimonio de la complejidad de la biología humana. Desde la infiltración precisa en el tejido cerebral hasta la alteración de la excitabilidad neuronal y la modulación de neurotransmisores, esta relación intrincada subraya la necesidad de enfoques multidisciplinarios para comprender y abordar sus implicaciones clínicas. En la convergencia de la neurociencia y la medicina funcional, encontramos una vía para desentrañar los mecanismos subyacentes y diseñar estrategias terapéuticas que preserven la integridad y función del tejido cerebral.
El reciente desarrollo de la microscopía de fluorescencia específica de aluminio no solo ha sido útil para confirmar la presencia de aluminio en el tejido cerebral humano, sino que también ha identificado la ubicación del aluminio. Las imágenes también han ayudado a identificar las asociaciones entre el aluminio y la neuropatología específica de diversas enfermedades:
Fig 6. Imagen de aluminio en el cerebro humano. Tinción con Lumogallion de secciones de tejido cerebral de donantes diagnosticados de trastorno del espectro autista (a-c), (d) angiopatía amiloide cerebral, (e) epilepsia y (f) enfermedad de Alzheimer. Lo que vemos en amarillo es tejido con altas concentraciones de aluminio extra o intracelular, distintivo según la patología.
Las imágenes del aluminio han puesto los datos cuantitativos en contexto, por ejemplo, mientras que tanto la Enfermedad de Alzheimer como el Trastorno de Espectro Autista mostraron algunos de los contenidos más altos de aluminio, las imágenes identificaron claras diferencias en la ubicación del aluminio. Mientras que en los depósitos de Enfermedad de Alzheimer de aluminio eran principalmente extracelulares, en el TEA el aluminio era principalmente intracelular y estaba asociado con células no neuronales como las microglías.
Por ejemplo, en Enfermedad de Alzheimer el aluminio se colocalizó con amiloide en placas seniles, mientras que en la angiopatía amiloide cerebral (CAA) los depósitos de aluminio eran distintos de los del amiloide.
¿Donde nos encontramos estas sustancias y que síntomas se presentan frente a su toxicidad?
Los utensilios del hogar comunes pueden causar intoxicación por metales y alterar el funcionamiento cerebral normal, así que es importante saber donde se encuentran estas toxinas y qué puede hacer para evitarlas.
Los metales son diferentes de muchas otras sustancias tóxicas debido a que son elementos que se producen naturalmente, pero la interacción con estos elementos afecta la salud humana. Para la mayoría de la gente, el consumo de alimentos y la inhalación de aire son las fuentes principales de exposición a los metales, porque los metales en el suelo y el agua pueden entrar fácilmente en la cadena alimenticia. Otras fuentes de exposición comunes incluyen productos del consumidor, desechos industriales y ambiente de trabajo.
Los síntomas de toxicidad del sistema nervioso central (cerebro y columna vertebral) causado por la intoxicación por metales incluyen:
Cambios de personalidad
Nerviosismo
Irritabilidad
Temblor
Debilidad muscular
Fatiga
Memoria deficiente
Entumecimiento y hormigueo de las extremidades
Movimientos bruscos de un músculo (mioclono)
Cambios o pérdida de la audición, visión o gusto
Dificultad para concentrarse
Convulsiones
Mientras el cerebro se desarrolla en la infancia, el sistema nervioso en vías de desarrollo (el cual incluye el cerebro y la columna vertebral) es vulnerable a ataques de ciertas toxinas. Los niños consumen más calorías por libra del peso corporal que los adultos y por lo tanto, tienen una mayor oportunidad de exposición a metales tóxicos en la comida.
El plomo afecta a los pequeños más severamente que a los adultos por el desarrollo psicomotor y cerebral rápido. Debido a que los niños tienen una tendencia a poner las cosas en sus bocas, el polvo de la pintura de plomo y otros contaminantes ambientales representan un peligro particular para los niños. Los niveles elevados de plomo en la sangre han estado ligados al QI reducido, desempeño escolar deficiente y delincuencia juvenil, mientras que los niveles altos de plomo en la sangre pueden ser mortales.
A lo largo de la historia han habido brotes de toxicidad de mercurio. En 1950, la gente en Japón fue envenenada cuando el desecho industrial repleto de mercurio contaminó a la población de pescado de la Bahía Minamata; un alimento básico de la dieta local. En los Estados Unidos y en el extranjero a la mitad de la década de 1990, varias personas experimentaron envenenamiento por mercurio después de usar una crema de belleza producida en México llamada "Crema de Belleza-Manning", la cual contenía calomelanos (cloruro de mercurio). Recordemos que el órgano más grande que tenemos (la piel), absorbe las sustancias químicas que se depositan en el, si las moléculas son lo suficientemente pequeñas para entrar en circulación.
Fig 6. Fuentes de contaminación por metales pesados en aire, suelo, agua y plantas.
Estos elementos tóxicos con impacto en la salud humana, provienen de diversas fuentes en nuestro entorno. Estas fuentes varían desde la contaminación ambiental hasta la dieta y el estilo de vida. A continuación, se presenta un cuadro comparativo que resume las principales fuentes de ingestión y absorción de metales pesados en la salud humana, junto con las concentraciones correspondientes en algunas de estas fuentes:
Recuerda que las concentraciones de metales pesados pueden variar ampliamente según la geografía, la industrialización y otros factores.
No obstante, sin duda, la fuente más problemática de ingestión de metales pesados son los alimentos provenientes del mar:
Los animales más grandes dentro de la cadena alimentaria siempre serán los que mas bioacumulan estos metales pesados, por el contrario de los más pequeños, que por estar lo mas abajo en la cadena, tendrán menores concentraciones de metales en su tejido adiposo.
Soluciones nutricionales y nutracéuticas a la epidemia de metales pesados
La detoxificación y eliminación eficiente de metales pesados del organismo requiere un enfoque nutricional y terapéutico meticuloso. La interacción compleja entre estos tóxicos y los sistemas biológicos exige una comprensión profunda de los procesos bioquímicos involucrados. Aquí presentamos algunas recomendaciones generales.
La naturaleza del mecanismo de detoxificación de metales siempre sigue dos directrices principales:
Suministrar agentes quelantes (hay naturales y otras que no también).
Activar y potenciar las propias enzimas antioxidantes que ejecutaran con eficacia la biotransformación de estos compuestos liposolubles a hidrosolubles para ser eliminados por vía renal.
Los agentes quelantes, también conocidos como antagonistas o secuestradores de metales pesados, son sustancias que promueven la formación de enlaces múltiples con un único ion metálico para formar un complejo. De hecho, la palabra quelante proviene del griego cuyo significado es “garra”, ya que los agentes quelantes, concretamente los ligantes, adoptan la forma de una garra para atrapar el metal.
Cuando el agente quelante se une con un metal se forma un compuesto, el cual se conoce como quelato. Este quelato tiene una mayor solubilidad en agua y una mayor estabilidad en comparación con el metal libre, gracias a lo cual se puede eliminar de la fórmula con más facilidad.
Existen varias fuentes naturales que funcionan como agentes quelantes:
Zeolita microonizada de consumo humano
Cilantro
Ácido alfa-lipoico
Espirulina
Ácido Fulvico
La incorporación de quelantes naturales con alta afinidad por los metales pesados es esencial. Compuestos como el ácido alfa-lipoico, la zeolita, ácido Fulvico y la pectina cítrica tienen la capacidad de formar complejos con metales pesados y facilitar su excreción renal y fecal.
Otros enfoques para promover la quelación:
Sistema Glutatión-Dependiente: Potenciar la capacidad del sistema antioxidante intracelular, en particular el glutatión, es fundamental. La suplementación con precursores de glutatión, como la N-acetilcisteína (NAC) -1 cápsula por día-, puede elevar los niveles intracelulares de glutatión y apoyar la desintoxicación de metales pesados.
Micronutrientes Esenciales: Asegurar un aporte adecuado de nutrientes esenciales es crucial para mantener las vías de desintoxicación. El zinc y el selenio son cofactores enzimáticos clave en la eliminación de metales pesados. La suplementación precisa de estos micronutrientes puede mejorar la actividad de las enzimas involucradas en la desintoxicación.
Terapia de Sulfuro de Metilo (esto se hace por un profesional médico y solo se utiliza en algunos contextos): El sulfuro de metilo, derivado de nutrientes como la metionina y la cisteína, juega un papel crucial en la vía de desintoxicación del sulfuro. La administración de suplementos de sulfuro de metilo puede optimizar la eliminación de metales pesados como el mercurio y el arsénico.
Vitaminas Antioxidantes: Las vitaminas antioxidantes, como la vitamina C y la vitamina E, desempeñan un papel fundamental en la protección contra el estrés oxidativo inducido por metales pesados. Su capacidad para neutralizar los radicales libres generados por la exposición a metales pesados es esencial para preservar la integridad celular.
Fitoquelantes y Fitonutrientes: Los fitoquelantes presentes en alimentos como el ajo, la cúrcuma y el cilantro, así como los fitonutrientes de alimentos ricos en polifenoles y flavonoides, pueden modular las vías de desintoxicación y limitar la acumulación de metales pesados.
Aumento de la Excreción Renal: La optimización de la función renal es esencial para la eliminación eficiente de metales pesados. La ingesta adecuada de agua y la promoción de la diuresis pueden aumentar la excreción renal de metales pesados quelados.
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