Acciones de los Campos Electromagnéticos sobre las Células Vivas

Genotoxicidad y expresión génica.

Se acepta que los CEM no pueden transferir a las células energía suficiente como para dañar el ADN, pero se ha propuesto que los daños podrían producirse por mecanismos indirectos (por ejemplo, formación de radicales libres). Se han estudiado los efectos sobre alteraciones cromosómicas y mecanismos de reparación del DNA en linfocitos humanos, cambios mutacionales en bacterias, levaduras, Drosophila melanogaster y líneas celulares de mamífero, expresión de oncogenes y protooncogenes (c-myc, c-fos, jun, ARNm de la proteina-quinasa C) y proteínas de stress (hsp70), transformación celular y efectos generales sobre la síntesis protéica (Portier & Wolfe, 1998; McCann et al., 1998; NRPB Report, 2001; Lacy- Hulbert et al., 1998; Loberg et al., 2000; Balcerkubiczek et al., 2000). Si bien a dosis altas existen efectos genotóxicos indudables, para exposiciones de 100 µT o menores no se encontraron efectos en la mayoría de los estudios. Por otra parte, al intentar replicar algunos de los estudios en los que se encontraron efectos positivos de los CEM, no se lograron reproducir los resultados o se descubrieron déficits metodológicos. Por ejemplo, McCann et al. (1998), tras una revisión exhaustiva de 94 trabajos originales, encuentra que solamente 44 satisfacen criterios básicos de calidad. De ellos, solamente en 10 se encontró algún efecto positivo, y en ninguno de ellos se satisfizo el requisito de reproductibilidad por otro grupo independiente. Por el contrario, los 34 trabajos restantes arrojaron resultados totalmente negativos, y en 25 de ellos se cumplió el requisito de reproductibilidad. El NRPB (2001) concluye que no existe evidencia de que la exposición a CEM (menores de 100 µT) sea genotóxica, aunque convendría continuar estudiando sus posibles efectos sobre la expresión de genes específicos y su papel como posibles coadyuvantes de los cambios causados por agentes genotóxicos conocidos. No hay tampoco evidencia de que los CEM produzcan transformación celular (NRBP, 2001). Los CEM de 0.2-400 mT pueden potenciar la tasa de mutación inducida por rayos X o rayos gamma, y a 400 mT inducen mutaciones per se (Portier & Wolfe, 1998), pero estas intensidades de campo son muy superiores a las que se encuentra sometida la población (Fig. 2).

Señalización intracelular y proliferación.

La transducción de señales sucede en sistemas moleculares localizados en las membranas celulares y dentro de las células. Estas señales regulan procesos intracelulares tales como la actividad metabólica, la expresión génica, la diferenciación y la proliferación celular. Los procesos de transducción de señales son una diana plausible de los CEM y ha sido objeto de particular atención, ya que las membranas celulares presentan una barrera sustancial a los campos eléctricos y en ellas pueden darse interacciones especiales de los CEM con las biomoléculas (Tenforte, 1991; veasé más arriba). El proceso de transducción iniciado por las hormonas y otros mensajeros extracelulares no requiere su penetración en la célula, sino la interacción con una proteína embebida en la membrana celular (el receptor), que a través de cambios conformacionales, pone en marcha cascadas que propagan y amplifican la señal y ponen en marcha procesos celulares específicos. La apertura y cierre de canales iónicos y el flujo de corriente resultante y las modificaciones de la actividad enzimática son dos de los mecanismos de señalización mejor conocidos.

El aumento de Ca2+ intracelular, producido por entrada de Ca2+ a través de canales de la membrana plasmática o liberación desde los depósitos intracelulares de calcio, es una señal que inicia muchas respuestas celulares. Por este motivo, se han realizado muchos estudios acerca de los efectos de los CEM sobre esta vía de señalización. Algunos grupos de investigación han propuesto que los CEM son capaces de producir una señal de Ca2+ en los linfocitos (Lindstrom et al., 1993; Lindstrom et al., 1995), lo que podría iniciar fenómenos de activación o proliferación celular. Sin embargo, muchos otros investigadores han encontrado resultados negativos (García-Sancho et al., 1994; Hojevik et al., 1995; Lyle et al., 1997; Shahindain et al., 2001). En un estudio multicéntrico diseñado específicamente para comprobar los resultados positivos descritos previamente (Boorman et al., 2000) no se pudieron reproducir los efectos de los CEM sobre el Ca2+ intracelular (Wey et al., 2000).

Otra de las dianas en las que se han centrado varios estudios es la activación de tirosín-quinasas y proteín-quinasa C, muchas veces asociadas a la actividad de protooncogenes (por ejemplo, src). Las quinasas mencionadas activan otras enzimas celulares, poniendo en marcha cascadas de activación que amplifican la señal inicial y son responsables de la iniciación de muchas funciones celulares. Se ha comunicado que los CEM aumentan la actividad de la potreín-quinasa C por activación de la fosfolipasa C-g2 y la tirosín-quinasa de Bruton en células preleucémicas (Uckun et al., 1995; Dibirdik et al., 1998; Kristupatais et al., 1998). Estas observaciones, sin embargo, no han podido ser corroboradas por otros autores (Miller & Furniss, 1998; Woods et al., 2000) La proliferación celular es un proceso complejo en el que pueden intervenir muchos factores y vías de transducción. Aunque varios autores han encontrado un efecto estimulante de los CEM sobre la proliferación celular (Katsir et al., 1998 Lidbury et al., 1993), el efecto es pequeño (10-20%) y es dudoso que tenga significado funcional (Portier & Wolfe, 1998).

La enzima ornitina-decarboxilasa (ODC) se activa durante la carcinogénesis por la acción de mitógenos y agentes promotores de tumores. Se ha propuesto que los CEM activan la ODC (Litovtiz et al., 1991; Mullins et al., 1999), pero estos resultados no han podido ser corroborados por otros investigadores (Balcerkubiczek et al., 1996; Cress et al., 1999; Boorman et al., 2000).

Las células posen mecanismos de muerte celular programada (apoptosis) que pueden ponerse en marcha por acción de estímulos externos. La apoptosis es un mecanismo esencial para el desarrollo embriológico y para la auto-eliminación de células dañadas o inútiles. En muchos tipos de cáncer los mecanismos apoptóticos están alterados, lo que se ha puesto en relación con la capacidad invasiva de los tumores. Se han estudiado los efectos de los CEM sobre la apoptosis, pero los resultados son contradictorios (Reipert et al., 1997; Blumenthal et al., 1997; Simko et al., 1998).

Efectos reproductivos y teratológicos.

Algunos de las primeras observaciones sobre posibles efectos nocivos de los CEM fueron precisamente alteraciones teratológicas (malformaciones) en el embrión de pollo. Sin embargo, estudios posteriores (unos 20 a intensidades de interés, < 100 µT) han arrojado efectos contradictorios. En un estudio multicéntrico diseñado para resolver las discrepancias, en el que participaron 6 laboratorios de distintos países siguiendo el mismo protocolo experimental (campos pulsantes, 1 µT, 48 h de exposición), ninguno de los 6 laboratorios encontró efectos en la viabilidad ni la progresión del desarrollo. Dos de los laboratorios encontraron un aumento de la incidencia de malformaciones y los otros cuatro no (Berman. et al., 1990). En un estudio reciente (Pafkova et al., 1996) no se encontraron alteraciones de la embriogénesis en embriones de pollo (o rata) expuestos a CEM de 6-10 µT.

En estudios recientes, realizados en mamíferos, no se han encontrado, en general, efectos significativos de los CEM ni en la viabilidad ni en la incidencia de malformaciones.

Los animales estudiados incluyen vacas (2 µT; Algers & Hultgren, 1987), ratones (4-200 µT en más de 5000 ratones; Wiley et al., 1992) y ratas (2-1000 µT en más de 2000 ratas; Ryan et al., 1996), y no se encontraron efectos en los parámetros reproductivos ni en la frecuencia de malformaciones. En una excelente revisión de más de 70 proyectos de investigación dedicados al tema, Brent (1999) concluye que los resultados de los estudios fueron predominantemente negativos y no apoyan, por tanto, que los CEM (de intensidad <100 µT) interfieran con la función reproductora o tengan efectos teratológicos.

Efectos sobre la diferenciación y la síntesis de matriz extracelular.

Los procesos de diferenciación, expresión de moléculas de superficie y secreción de componentes de la matriz extracelular están implicados en el desarrollo embriológico y en la transformación celular. Pueden ser desencadenados por la expresión de ciertos genes y/o la activación de vías de segundos mensajeros. Los efectos de los CEM sobre estos procesos se han revisado en apartados anteriores. En este apartado nos ceñiremos a aspectos relacionados con la formación de hueso y la organización del sistema nervioso. En estos tejidos tiene interés práctico el estudio de los efectos de los campos magnéticos en relación con su uso terapéutico para promover la consolidación de fracturas (Ryaby, 1998; Frederiks et al., 2000) o la estimulación magnética transcraneal para explorar lesiones del sistema nervioso (Cracco et al., 1999). En ambos casos las intensidades del campo son más altas que a las que está expuesta la población en general (2 mT-6T).

En los fibroblastos, campos pulsantes (4-20Hz) próximos a 6 mT estimulan la síntesis de colágeno y matriz extracelular (Cristopher & Portier, 1998; Heermeier et al., 1998). En las células osteoblásticas la estimulación pulsante (30 Hz) con campos de 2-3 T promueve la síntesis de matriz extracelular y la diferenciación (Bodamyali et al., 1998; Lee&McLeod, 2000).

Es posible que estos efectos sean debidos a la formación de un campo eléctrico inducido (Cristopher & Portier, 1998). Se ha propuesto que la comunicación intercelular a través de uniones tipo gap participa en el proceso (Vander-Molen et al., 2000), aunque no han podido documentarse efectos directos de los CEM sobre este tipo de uniones (Griffin et al., 1998). En las células PC12 (un modelo neuronal) se han comunicado efectos de los CEM, a veces contradictorios, sobre la expresión de moléculas de adhesión y el crecimiento de neuritas (Blackman et al., 1998; Griffin et al., 1998). También en este caso, el campo eléctrico inducido podría ser importante (Cristopher & Portier, 1998) y el posible papel de las uniones tipo gap es controvertido (Ubeda et al., 1995; Griffin et al., 1998).

Conclusiones

No hay evidencia convincente de que la exposición a CEM débiles (<0.1 mT), a los que está expuesta la población en general, afecte las funciones biológicas. Con frecuencia los resultados de los estudios positivos no han podido confirmarse por otros grupos independientes usando las mismas condiciones experimentales. No existen tampoco modelos físicos teóricos que expliquen adecuadamente las interacciones de los CEM de densidades menores de 0.1 mT con la materia viva. Existen efectos tóxicos claros, incluyendo daños del material genético, inducidos por los CEM fuertes (>400 mT). En estos casos la interacción puede explicarse por un mecanismo físico convincente. Hay evidencia moderada de que los CEM comprendidos entre estos rangos (0.1-400 mT) podrían tener efectos biológicos. El NRPB (NRPB, 2001) considera conveniente seguir investigando preferentemente en tres áreas: a)posible potenciación de la acción de los agentes genotóxicos conocidos por los CEM; b)posibles efectos en sistemas de señales intracelulares, especialmente Ca2+; c)posibles efectos en la expresión de genes específicos. En todos los casos se recomienda realizar validación de los resultados obtenidos por laboratorios independientes.

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Javier García Sancho
Instituto de Biología y Genética Molecular (IBGM). Universidad de Valladolid y Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Facultad de Medicina, 47005, Valladolid.