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Respuestas a la polución y adaptación de Escherichia coli

Publicado por Marlene

9 de cada 10 personas respiran aire muy contaminado en todo el mundo. Según la Organización Mundial de la Salud, la fuerte contaminación atmosférica causa 7 millones de muertes cada año a través de una amplia gama de enfermedades que incluyen enfermedades cardíacas, accidentes cerebrovasculares, cáncer de pulmón, infecciones respiratorias y enfermedades pulmonares obstructivas crónicas. Las partículas finas (PM, por su sigla en inglés fine particulate matter) se consideran el principal factor responsable de la relación entre la contaminación atmosférica, y afecta negativamente a la salud a través de múltiples mecanismos como la genotoxicidad, la inflamación, la muerte celular, los efectos procoagulantes y las especies reactivas de oxígeno (ROS).

La composición de la contaminación del aire varía significativamente según el área geográfica, la estación y la fuente de contaminantes. Generalmente, contiene PM con un diámetro entre 2,5 a 10 ?M (PM10), PM por debajo de 2,5 ?M (PM2,5), PM ultrafino (PM0,1), ozono, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, metales, compuestos orgánicos. y materia biologica. PM2,5 y PM0,1 son las PM más tóxicas porque son respirables y pueden penetrar más profundamente en el cuerpo La superficie de PM está recubierta con metales e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), los cuales pueden causar la formación de ROS y especies reactivas de nitrógeno (RNS). La ROS desencadena la inflamación, daña la membrana celular y el ADN, altera la actividad enzimática y la señalización celular. Además, ROS genera especies reactivas suplementarias cuando están en contacto con células vivas. Por ejemplo, ROS degrada los lípidos en la membrana celular a través de la peroxidación, lo que resulta en la formación de aldehídos y especies reactivas de electrófilos (RES). Los metales en la PM también sustituyen a los cationes polivalentes que interfieren con las funciones celulares, como la actividad enzimática, la expresión de genes, el mantenimiento de la conformación de proteínas y el potencial de membrana. El ozono contenido en la contaminación atmosférica es otro generador de ROS.

Además de la RES generada a través del contacto de ROS con las células, la contaminación atmosférica ya contiene RES exógena como (metil) glioxales, quinonas y moléculas similares a las quinonas. Los HAP presentes en la superficie de PM también se transformarán (foto) químicamente en quinonas. Los RES dañan el ADN y las proteínas y alteran el equilibrio redox intracelular al interferir con los cofactores como el glutatión y NADH. Se piensa que los RES están involucrados en varias enfermedades, incluyendo diabetes y enfermedades neurodegenerativas.

Un estudio utilizó Escherichia coli como célula modelo durante 390 generaciones para evaluar sus efectos a largo plazo a nivel genético, transcriptómico y fisiológico, y se adaptó a la contaminación atmosférica. Durante este período, E. coli evolucionó para crecer más rápido y adquirió una mutación adaptativa en rpoB, que codifica la subunidad ? de la ARN polimerasa. La caracterización transcriptómica y bioquímica mostró una alteración de la composición de la membrana celular dando como resultado una menor permeabilidad después del proceso de adaptación. Este estudio demuestra que la mutación adaptativa con impacto fisiológico transformador puede solucionarse en el genoma después de la exposición a la contaminación atmosférica.

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