Revista Cientifica

20708246

VOL. 4 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y FARMACIA DECANO: Secretario: Vocal I: Vocal II: Vocal III: Vocal IV: Vocal V:

Ph D. Oscar Manuel Cobar Pinto Lic. Pablo Ernesto Oliva Soto Licda. Lillian Raquel Irving Antillón. Licda. Lilliana Vides de Urízar Lic. Luís Antonio Gálvez Sanchinelli Br. Andrea Alejandra Alvarado Álvarez Br. Aníbal Rodrigo Sevillanos Cambronero

CONTENIDO 1.

Presentación

2.

Artículos científicos

Pag.

2.1 RMN mono y di dimensional como herramienta para determinar la estructura del monosacárido en un glicósido diterpénico.....………........................................................... 1 Cobar O. 2.2 Determinación de la actividad inmunomoduladora de dos extractos del hongo Grifola frondosa (Dicks.:) S.F Gray, mediante ensayos in vitro …………………………................... 8 2.3 Inventario de mercurio metálico presente en hospitales públicos y Privados con capacidad mayor de 50 camas, ubicados en la ciudad de Guatemala..………………………17 Contreras J, Guzmán C.

Instituto de Investigaciones Químicas y Biológicas - IIQB -

2.4 Gasteromycetes de Guatemala: Especies citadas en el periodo de 1948 a 2008…………………….....….....…....27 Morales O, Garcia E, Cáceres R, Bran M, Gurriarán N, Flores R.

Dr. Jorge Luís De León Arana Director

2.5 Asociación entre la presencia de Helicobacter pylori y patología gástricas detectadas por endoscopia. ……………34 Alonzo L, Arroyo G, Benito M, Duarte A, Matta V, Nave F, Pernilla L Polanco S, Rodas G, Ruiz R.

MSc. Aura Lissete Madariaga Monroy Coordinadora Unidad Técnica

2.6 Interacción de linfocitos T CD4 con el segmento V3 de la glicoproteína 120 presente en el virus de inmunodeficiencia humana tipo 1………........................................................…41 Carrascoza J, Paz M.

Editora

2.7 Estudio de la vegetación del volcán San Pedro, Reserva de usos múltiples de la cuenca del lago de Atitlán, Sololá………………….................................................……65 Pardo P, Véliz M, Méndez C.

3.

20708246

Invitado 3.1 Incidencia y etiología de vaginitis infecciosa en mujeres Guatemaltecas…................................................................. 91 Acevedo L, Arroyo G.

Esta revista no se hace responsable por las ideas o conceptos de los autores cuyos trabajos se publican. Se permite la reproducción parcial o total de esta publicación, siempre que se indique su procedencia. Diseño de portada, cortesía del Br. Roberto Cáceres, Departamento de Microbiología, Escuela de Química Biológica.

1

VOL. 4 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

PRESENTACIÓN La Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia inmersa dentro de una institución de Educación Superior pública como la Universidad de San Carlos de Guatemala, debe jugar un papel protagónico dentro de las transformaciones requeridas en el país, inmerso desde principios de este siglo en la “Sociedad del Conocimiento”, entendiéndola como un tipo de sociedad en la cual la creación de conocimiento es una de las fuentes principales de la riqueza y del bienestar social de una nación y en la que se debe transitar promoviendo el descubrimiento, la creación y la comunicación de conocimientos sobre la ciencia, la naturaleza, la sociedad y el ser humano. Por consiguiente, si la generación de conocimiento es la fuente principal de la riqueza y del bienestar, las políticas de generación de conocimiento nuevo, son uno de los ejes fundamentales de la organización política de estas sociedades. Es por esto que es cada día más urgente la introducción de proyectos de investigación en el proceso mismo de la enseñanza universitaria. Investigaciones que generen conocimiento, lo transfiera a través de educación y el aprendizaje, lo disemine mediante publicaciones científicas y lo explote mediante su aporte a la innovación y desarrollo tecnológico. En este contexto, nuestra Unidad Académica “líder en el desarrollo de investigación científica en el país”, con la claridad de que la generación del conocimiento es el alma de la Universidad, presenta esta nueva edición de la Revista Científica de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia. Esta edición nos presenta resultados generados por nuestras Unidades de Investigación en las áreas de salud, ambiente y ciencia básica. No se pretende brindar únicamente información, conscientes de que esta en sí misma no vale nada, hay que descifrarla, convertirla en ideas y procesos cerebrales que sirvan de fundamento para generar nuevas investigaciones, que aporten conocimiento científico nuevo y soluciones a la problemática nacional. La fortaleza de nuestro sistema educativo depende de una nueva generación de investigadores de alta calidad, cuya preparación exige un cambio cultural. Por ello es que se están haciendo todos los esfuerzos posibles para transformar nuestro Personal Académico en docentes-investigadores, invirtiendo en la formación doctoral de más de veinticinco profesores, quienes al finalizar sus estudios enriquecerán nuestro incipiente Sistema de Investigación. Nuestra visión en el campo de la investigación científica, es la renovación de las formas de relación con el aparato tecnológico local y con las instituciones que toman decisiones en los ámbitos público 2

VOL. 4 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

y privado, orientando la articulación de un nuevo “contrato social” entre la práctica científica y el desarrollo social de nuestro país. Agradeciendo el aporte a la ciencia de nuestros investigadores, exhortamos a todos a continuar trabajando por UNA FACULTAD MODERNA, ORIENTADORA DE LA CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ESTE PAÍS Y CON PROFUNDA SENSIBILIDAD SOCIAL”.

Oscar Manuel Cóbar Pinto, Ph.D. Decano

3

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

RMN mono y bi dimensional como herramientas para determinar la estructura del monosocárido en un glicósido diterpénico Cóbar O. Departamento de Química Orgánica, Laboratorio de Investigación en Productos Naturales Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala [email protected]

La Resonancia Magnética Nuclear es actualmente la técnica de rutina para determinar la estructura de moléculas orgánicas. Esta determinación no solo incluye la conectividad de los átomos en la molécula, sino también la configuración relativa de los centros quirales que esta posea (Jacobsen, N. 2007). Los glicósidos son metabolitos secundarios ampliamente distribuidos en la naturaleza, reportándose su existencia tanto en el mundo terrestre como marino (Cutler, S.; Cutler, H. 2002; Blunt, J. et al. 2009). Se les asigna una gran variedad de actividades biológicas, que van desde antimicrobianos, cardiotónicos, antitumorales, hasta antiinflamatorios, siendo esta última la más reportada recientemente (Cutler, S.; Cutler, H. 2002). Los extractos polares son ricos en glicósidos que poseen entre 2 y 6 unidades (en algunos casos más) de monosacáridos. Aglicones monoglicosidados, generalmente acetilados en una o más posiciones del monosacárido, se encuentran en las fracciones hexánicas o clorofórmicas de los extractos (Jones, W.; Kinghorn, D. 2006). Existen trabajos recientes que permiten deducir sin ambigüedad la información estructural clave sobre la posición de las distintas unidades de carbohidratos sobre un aglicón, vía el análisis de desplazamientos químicos, patrones de acoplamiento y multiplicidad de las señales (Bagno, A. et al. 2007). Rutinariamente, el desplazamiento químico de los protones, proporciona información sobre su ambiente químico, estereoquímica relativa del centro quiral en donde se encuentra, e incluso, la constitución y conformación de la molécula (Bose-Basu, B. et. al. 2007). Combinando toda esta información y analizándola detenidamente como una identidad espectral, es posible conocer la posición de las cadenas glicosidadas en el aglicón y la secuencia de monosacáridos en las mismas. 13 Lo anterior se realiza con ayuda de la información que proporciona el RMN- C y de los datos bidimensionales, principalmente COSY, NOESY, HMQC y HMBC (Jiménez, C. 2008). Normalmente, la identidad de los monosacáridos individuales, se deduce a través del análisis del hidrolizado o respectivo (HCl al 1N a 48-50 C durante tres horas para 0.5 mg del glicósido) por GC-MS quiral, utilizando patrones puros de monosacáridos para comparar (Leavitt, A.; Sherman, W. 1982). En este trabajo se pretende ilustrar de una manera simple, cómo elucidar la estructura de un diterpeno monoglicosidado natural, aislado del gorgonio caribeño Eunicea sp., que posee propiedades citotóxicas (10-4-10-5 M contra varias líneas celulares cancerosas) y anti-inflamatorias a niveles comparables a indometacina (Cóbar, O. et. al. 1997). El glicósido muestra una fórmula molecular de C30H48O8, obtenido a partir del espectro de HRFABMS, que indica la existencia de siete grados de insaturación. El espectro infrarrojo muestra absorciones atribuibles a grupos hidroxilo (3438 cm-1) y éster carbonilo (1748 cm-1). El espectro de RMN-1H (300 MHz en CDCl3) muestra a campo alto, la presencia de seis grupos metilos como singletes a δ 1.22, δ 1.55, δ 1.56, δ 1.63, δ 2.05 y δ 2.11 (los dos últimos asignables a metilos localizados en grupos éster acetato), cuatro grupos metileno (todos multipletes a δ 1.27, δ 1.65, δ 1.86 y δ 2.20) y un metino multiplete a δ 1.45. A campo bajo se observan diez señales claramente resueltas: dos metilenos a δ 4.10 (dd, J = 2.4, 12.0 Hz) y δ 4.19 (dd, J = 6.1, 12.0 Hz) y ocho metinos a δ 3.41 (t, J = 8.46 Hz), δ 3.59 (ddd, J = 2.5, 6.1, 9.1 Hz), δ 3.68 (t, J = 9.16 Hz), δ 4.45 (d, J = 4.5 Hz), δ 4.87 (t, J = 9.8 Hz), δ 4.93 (t, J = 6.6 Hz), δ 5.00 (t, J = 6.7 Hz) y δ 5.07 (t, J = 6.7 Hz). 1

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Las demás señales están solapadas en la región comprendida entre δ 2.0 y δ 2.2 (Figura 1).

Figura 1. Espectro de RMN- H del glicósido-diterpénico 1

El espectro de RMN-13C (75 MHz en CDCl3) muestra siete metilos que resuenan a δ 15.3, δ 15.5, δ 15.6, δ 20.7 y δ 20.9 (los dos últimos atribuibles a metilos sobre éster acetato), δ 24.0 y δ 24.5, ocho metilenos a δ 24.0, δ 24.7, δ 28.2, δ 28.3, δ 37.8, δ 38.8, δ 39.4, y δ 62.8, nueve metinos a δ 47.7, δ 70.9, δ 71.6, δ 74.5, δ 74.7, δ 96.7, δ 125.1, δ 125.7 y δ 125.8 y seis carbonos cuaternarios a δ 81.6, δ 133.1, δ 133.5, δ 134.1, δ 170.6 y δ 170.7 (los dos últimos atribuibles a grupos carbonilo de éster acetato) (Figura 2).

Figura 2. Espectro de RMN- C del glicósido-diterpénico 13

2

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

La existencia de un esqueleto diterpénico se deduce por la presencia de cinco grupos metilo no adscritos a éster acetato, siete metilenos no-oxigenados, cuatro carbonos cuaternarios no atribuibles a grupos carbonilo, tres metinos vinílicos y un metilo que absorbe a campo alto. La resonancia en el espectro de RMN-13C a δ 96.7 (d) que puede asignarse a un carbono anomérico y cinco señales en la región comprendida entre δ 62-75, sugieren la existencia de una hexosa en la molécula. La presencia de un grupo acetal y numerosos carbonos oxigenados, analizados en conjunto con la fórmula molecular, son fuertes indicativos de la presencia de un fragmento de 10 átomos de carbono adicionales al diterpénico, lo que sugiere que estructuralmente la molécula contiene una hexosa diacetilada unida a un aglicón diterpénico. La elucidación vía RMN de la estructura y conformación de la hexosa, se inicia con el análisis de las correlaciones 1 que muestran los protones oxigenados en el espectro del 1H- H COSY (ver Figura 3).

Figura 3. Espectro H- H COSY (300 MHz en CDCl ) del glicósido-diterpénico 1

1

3

Designando como “pivote” o “señal punto de partida” al protón anomérico, (δ 4.45, d, J = 7.65 Hz, H-1´), se observa que correlaciona con el triplete ubicado a δ 3.41 (J = 8.7 Hz, H-2´) quien a su vez lo hace con la señal a δ 3.68 (t, 9.16, H-3´). 3

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

La secuencia de correlaciones sucesivas continúa con el protón H-3´ por su correlación con el que resuena a δ 4.87, (t, 9.67, H-4´) y este a su vez con el multiplete a δ 3.59 (ddd, 2.51, 6.14, 9.18, H-5´) y este con ambos protones H6´ (δ 4.10, dd, 2.46, 11.99/δ 4.19, dd, 6.14, 12.00). Finalmente, se observa la correlación entre ambos protones H6´ para terminar la secuencia. Lo anterior nos permite asignar, sin ambigüedades, los protones asociados a la hexosa de la molécula. Con los protones glicosídicos debidamente identificados, se procede a asignar los carbonos respectivos mediante el análisis del espectro de 1H-13C HETCOR (CSCM) (ver Figura 4).

Figura 4. Espectro de 1H-13C-HETCOR (CSCM a 300 MHz en CDCl3) del glicósido-diterpénico

La conformación beta del enlace glicósidico entre la hexosa y la porción diterpénica de la molécula, se puede inferir por el desplazamiento químico y constante de acoplamiento del protón anomérico (δ 4.45, d, J = 7.65 Hz), 4

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

que claramente indica su posición axial. Un desplazamiento químico superior a 4.8 ppm y una constante de acoplamiento 3JH-H menor de 4 Hz indica que la posición del protón anomérico es ecuatorial. El espectro de PS-NOESY, específicamente en el área correspondiente a los protones del azúcar (ver Figura 5), muestra correlaciones fuertes entre los protones H-1´ y H-3´, H-1´ y H-5´ , H-3´ y H-5´, H-2´ y H-4´, que conjuntamente con la magnitud de las constantes de acoplamiento de dichos protones (3JH-H entre 6.5 y 9.1 Hz), son evidencia inequívoca de la relación 1,3-diaxial que existe entre ellos.

Figura 5. Espectro de PS-NOESY (300 MHz en CDCl ) del glicósido-diterpénico 3

Organizando la información espectral y las inferencias efectuadas hasta ahora, es posible asignar la presencia de una glucosa en forma de piranosa y con una conformación beta en su enlace glicosídico. 5

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Queda ahora por determinar la posición de los dos grupos éster acetato que posee la molécula. El desplazamiento a campo bajo de los protones H-4´ (δ 4.87) y H-6´ (δ 4.10 y δ 4.19), que normalmente se encuentran en la zona de 3.5-3.0 ppm respectivamente en CDCl3 y las correlaciones encontradas entre los protones H-4´ y H-6´ con las señales de RMN-13C a δ 170.6 y δ 170.7, adscritas a los grupos éster-carbonilo en el espectro de HMBC, localizan respectivamente ambos grupos sobre los carbonos C-4´ y C-6´ del residuo glicosídico. Hay que puntualizar que la aplicación rutinaria de RMN es un método no-quiral, por lo que no puede distinguir entre las series “D” o “L” de un monosacárido. Por convención, las hexosas de la serie “D” son aquellas que poseen el grupo hidroxilo sobre el carbono quiral de mas alta numeración a la derecha en el sistema de proyección de Fischer (quedando ubicado el grupo CH2OH en posición ecuatorial en la conformación de silla). Los que lo poseen a la izquierda, se asignan a la serie “L”.

La utilización de reactivos desplazantes de Lantánido puede discriminar entre ellos. Teóricamente es posible hacerlo debido al diasterotopismo causado por la inducción asimétrica, que en la práctica, requiere comparación con datos de la literatura de moléculas con conocida configuración absoluta en su azúcar (Eliel E.; Wilen, S. 1994). Basado en el análisis elucidativo efectuado, es confiable entonces asignar la porción glicosídica del glicósidoditerpénico como β-D-4,6-diacetilglucopiranosa.

La identidad de esta hexosa fue confirmada por análisis del hidrolizado en una columna quiral por GC-MS (Cóbar, O. et. al. 1997). 6

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

REFERENCIAS 1.

Bagno, A.; Rastrelli, F.; Saielli, G. Prediction of the H and 13C NMR Spectra of r-D-Glucose in Water by DFT Methods and MD Simulations. Journal of Organic Chemistry, 2007, 72, 7373-7381. 1

2.

Blunt, J.; Copp, B.; Hu, W-P.; Munro, M.; Northcote, P.; Prinsep, M. Marine natural products. Natural Product Reports, 2009, 26, 170–244.

3.

Bose-Basu, B.; Klepach, T.; Bondo, G.; Bondo, P.; Zhang, W.; Carmichael, I.; Serianni, A. 13C-13C NMR Spin-Spin Coupling Constants in Saccharides: Structural Correlations Involving All Carbons in Aldohexopyranosyl Rings. Journal of Organic Chemistry, 2007, 72, 7511-7522.

4.

Cóbar, O.M.; Rodríguez, A.D.; Padilla, O.L.; Sánchez, J. The Calyculaglycosides; Dilophol-Type Diterpene Glycosides Exhibiting Antiinflammatory Activity from the Caribbean Gorgonian Octocoral Eunicea sp. Journal of Organic Chemistry, 1997, 62, 7183-7188.

5.

Cutler, S.; Cutler, H. Biologically active natural products: pharmaceuticals. CRC Press, New York, 2000, 268 pp.

6.

Eliel, E.L.; Wilen, S.H. Stereochemistry of Organic Compounds. Ch. 11th John Wiley and Sons Inc. New York, USA. 1994, 750 pp.

7.

Jacobsen, N. NMR spectroscopy explained: simplified theory, applications and examples for organic chemistry and structural biology. WileyInterscience, Hoboken, N.J., 2007, 668 pp.

8.

Jiménez, C. Estrategias en la Determinación Estructural de Glicósidos y Poliglicósidos por RMN. Manual de Determinación Estructural de Compuestos Naturales. CYTED-Convenio Andrés Bello, Colombia, 2008, 495-525 pp.

9.

Jones, W.; Kinghorn, D. Extraction of Plant Secondary Metabolites. Natural Product Isolation, in Methods in Biotechnology, 2nd. Ed. Ch. 13th , Humana Press, USA, 2006, 323-352 pp.

10.

Leavitt, A.; Sherman, W. Direct gas-chromatographic resolution of DL-myo-inositol 1-phosphate and other sugar enantiomers as simple derivatives on a chiral capillary column. Carbohydrate Research, 1982, 103, 203-212.

7

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD INMUNOMODULADORA DE DOS EXTRACTOS DEL HONGO GRIFOLA FRONDOSA (DICKS.:FR.) S.F. GRAY, MEDIANTE ENSAYOS IN VITRO 1

Lorenzana R1, Mazariegos A1, Paz M1 y Sommerkamp I2 Unidad de Bioensayos, Depto. de Citohistología, Escuela de Química Biológica, Facultad de CCQQ y Farmacia, USAC. 2 Laboratorio Fitomykoterapéutico Lavra Mambré, Guatemala, C.A.

RESUMEN Fue evaluada la actividad de dos extractos del hongo comestible Grifola frondosa (Dicks.:Fr.) S.F. Gray, conocido comúnmente como maitake sobre el sistema inmune humano. Se estudió la actividad inmunomoduladora de los extractos acuoso y etanólico obtenidos del cuerpo fructífero del hongo sobre los linfocitos por medio de un ensayo linfoproliferativo y fueron realizados ensayos hemolíticos in vitro para probar su influencia sobre las vías clásica y alterna del sistema de complemento. El ensayo de linfoproliferación fue realizado colocando linfocitos purificados expuestos a los extractos y cultivados para una evaluación final colorimétrica con XTT, una sal de tetrazolio que es reducida a un compuesto coloreado y soluble por la actividad enzimática mitocondrial presente en células vivas. Para la evaluación de los extractos sobre el sistema de complemento fueron utilizados ensayos hemolíticos basados en la ruptura de eritrocitos por el complejo de ataque a la membrana (CAM) generado tras la activación del sistema de complemento. La absorbancia de la hemoglobina liberada por los eritrocitos fue el parámetro de medición de la actividad del sistema de complemento. Ambos extractos de G. frondosa mostraron actividad estimuladora de la linfoproliferación, observándose mayor actividad en el extracto etanólico. Los bioensayos sobre el sistema de complemento demostraron una acción inhibitoria en ambos extractos y sobre las dos vías del complemento, clásica y alterna.

SUMMARY The activity on human immune system of two extracts obtained from the edible mushroom Grifola frondosa (Dicks.:Fr.) S.F. Gray, commonly known as maitake, was evaluated. The immunomodulative activity of both extracts, aqueous and ethanol, obtained from the fruitful body of the mushroom over human lymphocytes was studied by a lymphoproliferation assay and also two in vitro hemolytic assays were performed to prove their influence over complement system, both classic and alternative pathways. Lymphoproliferation assay was performed with purified human lymphocytes exposed to the extracts and cultured for a final colorimetric test by XTT, a tetrazolium salt that yields a coloured soluble compound when reduced by mitochondrial enzymes from living cells. To evaluate the extracts over complement system hemolytic assays were performed based on red blood cells lyses by the membrane attack complex (MAC) which is formed by triggering the complement system. Both extracts of G. frondosa showed stimulating activity to lymphocytes and more activity was observed in ethanol extract. Complement assays showed inhibitory activity in both extracts over classic and alternative complement pathways.

8

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

INTRODUCCIÓN Los hongos han sido valorados desde hace muchos años por sus propiedades comestibles en países de Asia y Europa. En China, han sido utilizados a través de generaciones como suplementos alimenticios y como tónicos para el sistema inmune, aumentando la longevidad y la salud en general de las personas. En Japón los hongos silvestres habitan en la parte noreste, y también se pueden encontrar en restaurantes de clase alta debido a su excelente textura, sabor y aroma. En países de Europa, los hongos son altamente cotizados, debido a su amplia gama de beneficios. Para los Yoruba, un grupo del noreste de Nigeria, los hongos se han convertido en una parte importante de su mitología, así como parte de sus medicinas naturales (1). Se conoce una gran variedad de hongos con propiedades comestibles y terapéuticas, tales como Lentinula edodes (shiitake), Hericium erinaceus, Auricularia auricula, Flammulina velutipes, Tremella fuciformis, Volvariella volvaceae y Grifola frondosa (maitake), tomando este último, gran relevancia en los últimos años (1). En tiempos feudales, el maitake era considerado tan valioso que se pagaba su peso en monedas de plata. Incluso actualmente los buscadores del hongo se reservan celosamente la

Grifola frondosa

localización de las áreas donde crece. El maitake es muy buscado por los cocineros por su excelente sabor y textura, mientras otras personas lo valoran por sus beneficios terapéuticos (2). Diversos principios activos con demostrada actividad antineoplásica e inmunomoduladora han sido aislados de más de 30 especies de hongos. Muchos de los principios activos micóticos se relacionan químicamente a la estructura ß-D-glucano (polímeros de D-glucosa con otros monosacáridos) o ß-D-glucanos enlazados a proteínas (péptidospolisacáridos o proteoglicanos). A principios de la década de los ochenta, el micólogo japonés Hiroaki Nanba, de la Universidad Farmacéutica de Kobe llegó a la conclusión que los polisacáridos del maitake tenían un estructura única y demostró que su consumo lograba un pronunciado efecto antitumoral e inmunomodulador, mayor que el de otros hongos medicinales, en modelos animales. En 1984 Nanba identificó en el micelio y cuerpo fructífero del maitake, una fracción con capacidad de estimular a los macrófagos denominada fracción-D. Posteriormente se aislaron diversos compuestos activos que han demostrado otras actividades biológicas, entre las que se destacan: actividad contra la diabetes tipo 2, hipertensión arterial, hipercolesteremia y obesidad. Sin embargo, estas propiedades todavía están siendo estudiadas, y hacen falta nuevos estudios que avalen completamente las mismas (2). Este estudio pretendió demostrar la actividad inmunomoduladora de los extractos etanólico y acuoso de Grifola frondosa sobre los linfocitos humanos y el sistema de complemento a través de un ensayo linfoproliferativo y ensayos hemolíticos in vitro. Con esto se intenta aportar los primeros datos experimentales en Guatemala, que apoyen el consumo tanto comestible como medicinal de este hongo y que proyecten la realización de estudios clínicos posteriores. 9

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

MATERIALES Y MÉTODOS El universo de este estudio lo constituyó el cuerpo fructífero del hongo Grifola frondosa, del cual se obtuvieron extractos acuosos y etanólicos. Ensayo linfoproliferativo Este ensayo se realizó con una lectina con conocido efecto linfoproliferativo, como control positivo y una solución de linfocitos en ausencia de lectina como control negativo. El ensayo permitió cuantificar la linfoproliferación, aprovechando la capacidad que tienen las células vivas (principalmente por acción de la actividad enzimática mitocondrial) de reducir la sal de tetrazolio (XTT) a un compuesto coloreado y soluble, cuya intensidad, proporcional a la cantidad de células presentes, fue medida espectrofotométricamente. Los linfocitos fueron obtenidos a partir de sangre periférica con anticoagulante EDTA, para lo cual se llevaron a cabo cuatro etapas de centrifugación en frío, seguidas de separación de la capa de linfocitos y posterior re-suspensión en PBS de estas células. Luego de este proceso, fue contado el número total de linfocitos por mililitro y luego se

Separación de linfocitos en gradiente de centrifugación (izquierda) y ensayo de linfoproliferación con XTT (derecha)

10

ajustó la concentración a 5 x 106 células/ml con RPMI-FBS. Fue utilizada una placa de microtitulación de 96 pozos (8 filas x 12 columnas). En ésta se colocaron 50 uL de extracto sin diluir en los dos primeros pozos de la primera fila, colocando en el tercer pozo el blanco de muestra. Fueron realizadas diluciones seriadas dobles de los tres pozos hasta la séptima fila, usando como diluyente RPMI – FBS. Se realizó este mismo procedimiento con las demás repeticiones utilizando las columnas 4 a 6, 7 a 9 y 10 a 12. En los primeros 6 pozos de la octava fila se colocaron controles positivos, y en los últimos 6 pozos de esta misma fila, se colocaron los controles negativos. Se agregó a cada pozo 50 uL de lectina y se colocó la placa en un ambiente de microaerofilia. Después de 4 días de incubación a 37 ºC, se reveló la placa con una solución de XXT y se midió la densidad óptica a 490 nm en un fotómetro de placas y se calculó el porcentaje de linfoproliferación. Ensayos hemolíticos Fueron realizados ensayos para determinar la actividad del hongo sobre el sistema de complemento, basado en la hemólisis de los eritrocitos de carnero por el CAM generado tras la activación del sistema de complemento, los eritrocitos fueron los activadores y células diana; la absorbancia de la hemoglobina liberada se utilizó como parámetro en la medida de la actividad del complemento. Determinación hemolítica para la actividad sobre la vía clásica. Fue preparada una suspensión de eritrocitos de carnero en solución de Alsever obteniéndose células empacadas después de centrifugaciones en frío que se fueron resuspendidas en buffer de veronal con calcio y magnesio (VSB++).

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

La placa es preincubada a 37ºC por 30 minutos y después de agregada la suspensión de eritrocitos de conejo es incubada nuevamente 30 minutos, centrifugada y evaluada fotométricamente a 405 nm. Cálculos La actividad sérica fue calculada y expresada como porcentaje de hemólisis, así como la concentración inhibitoria al 50% (CI50). Se realizó la gráfica de % de inhibición vrs. log de concentración, con la recta de regresión lineal obtenida y se extrapoló el valor del 50% de inhibición para obtener la CI50.

Ensayo hemolítico para la evaluación de los extractos de Grifola frondosa

La suspensión eritrocitaria fue sensibilizada con anticuerpos contra eritrocitos de carnero (amboceptor) y luego del extracto fue agregado suero humano como fuente de complemento. En los pozos de control se usó agua como el 100% de hemólisis y como control negativo se usó suero inactivado. La placa cubierta fue incubada a 37ºC por 60 minutos y centrifugada a 2500 rpm por dos minutos. Finalmente fue medida la densidad óptica (DO) a 405 nm en un fotómetro de placas. Determinación hemolítica para la actividad sobre la vía alterna El ensayo difiere del anterior, en que esta vez son usados eritrocitos de conejo y un buffer EGTA-VG (contiene Mg +2 y ácido etilenglicol-bisβ-aminoetileter-tetraacético).

Las respuestas medidas fueron las siguientes: a. Positiva: si el extracto aumentó (actividad estimuladora) o disminuyó (actividad inhibidora) en un 50% la concentración de hemoglobina comparado frente al resultado de la actividad sérica y si la concentración de la muestra en estudio necesaria para obtener un 50% de lisis eritrocitaria (CI50) fue menor a 25μg/mL y b. Negativa: si la concentración de hemoglobina producida por el extracto quedó inalterada comparada frente al resultado de la actividad sérica o la CI50 fue mayor a 16μg/mL. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Determinación Cualitativa de la Actividad Linfoproliferativa La primera fase de este estudio, determinó la actividad linfoproliferativa in vitro de los extractos etanólico y acuoso de G. frondosa, a diferentes concentraciones. Los resultados se muestran en la tabla No. 1.

11

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla No. 1: Determinación de la actividad linfoproliferativa in vitro de los extractos acuoso y etanólico de G. frondosa Concentración

1000 μg/ml 500 μg/ml 250 μg/ml 125 μg/ml 62.5 μg/ml 31.25 μg/ml 15.63 μg/ml

Extracto Acuoso x/n* 5/5** 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5

Extracto Etanólico x/n 5/5** 5/5** 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5

* número de repeticiones con resultado positivo / total de repeticiones realizadas **p = 0.03125

A una concentración de 1000 μg/ml, ambos extractos presentaron actividad en las 5 repeticiones ensayadas. El extracto etanólico, además, mostró actividad a una concentración de 500 μg/ml, también para las 5 repeticiones ensayadas. Todas las demás concentraciones probadas dieron resultados negativos (por debajo del control), lo que permite establecer una concentración efectiva mínima de 1000 μg/ml para el extracto acuoso y de 500 μg/ml para el etanólico. El valor de p, en las concentraciones con actividad para ambos extractos, fue menor que el nivel de significancia estipulado (0.05) siguiendo una distribución binomial con una probabilidad de éxito a priori de 0.5. Esto indica que la respuesta obtenida en este ensayo es causada por los extractos. Determinación del Porcentaje de Linfoproliferación El porcentaje de linfoproliferación que presentó cada extracto fue determinado tomando 12

como 100 por ciento la linfoproliferación producida por la fitohemaglutinina (lectina linfoproliferativa). La tabla No. 2 presenta los porcentajes de linfoproliferación y los datos estadísticos obtenidos a partir de ambos extractos para las concentraciones que presentaron actividad. Tabla No. 2: Concentraciones con actividad linfoproliferativa de los extractos de G. frondosa Extracto Acuoso* 1000 ug/ml

Media

Desv st.

C.V

124.50

6.55

5.26%

138

115

500 ug/ml

85.40

11.34

13.27%

106

71

Extracto etanólico

Media

Desv st.

C.V

Max.

Min.

156.40

6.24

3.99%

164

146

125.10

5.09

4.07%

131

116

Max. Min.

1000 ug/ml

500 ug/ml

* Actividad únicamente en concentración 1000 μg/ml

En esta tabla se puede observar que a concentraciones de 1000 μg/ml, el extracto etanólico muestra 56 % de linfoproliferación por encima del control positivo, mientras que el extracto acuoso muestra 24%. A una concentración de 500 μg/ml, el extracto etanólico muestra un 25 % de linfoproliferación sobre el control positivo. Los valores de dispersión de estos datos prueban que para estas concentraciones el ensayo tiene validez estadística. Por otra parte, el extracto acuoso, a una concentración de 500 μg/ml,

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

muestra un 15 % de linfoproliferación por debajo del control positivo, pero sus parámetros de dispersión son muy elevados, por lo que no se puede validar dichos resultados La gráfica No. 1 muestra las diferencias entre las medias de ambos extractos, a las concentraciones descritas anteriormente. Gráfica No. 1 Medias de extractos etanólico y acuoso, a concentraciones de 1000 y 500 g/ml.

en sus distintas diluciones. En ambos extractos se observó que la actividad hemolítica aumentó conforme fue disminuyendo la concentración del hongo. Para la vía clásica la actividad hemolítica del suero sin la adición del extracto etanólico fue de 51.3%, y para el extracto acuoso fue de 35.6% (Tablas No.3 y 4) Tabla No.3 Ensayo hemolítico de la vía clásica del complemento Porcentaje de hemólisis de los eritrocitos en presencia del extracto etanólico del hongo Grifola frondosa

Dil

Rep 1

Rep 2

Rep 3

Rep 4

1:3

13,45

8,34

12,60

17,88 24,01

1:9

24,01

26,39

26,73

1:27

30,48

32,86

29,11

27,24

1:81

33,03

36,61

36,78

34,22

1:243

38,14

38,48

40,52

37,63

1:729

38,65

36,44

37,46

35,93

1:2187

43,76

41,03

39,33

35,93

Fuente: Datos experimentales

Tabla No.4 Se resalta la línea base, que es la obtenida por el control positivo. Fuente: Datos experimentales

Determinación de actividad sobre el sistema de complemento Fueron realizados dos ensayos para determinar la actividad de los extractos etanólico y acuoso del hongo sobre la vía clásica y la vía alterna del complemento. En cada una de las vías se corrieron cuatro repeticiones utilizando 7 diluciones (1:3, 1:9, 1:27, 1:81, 1:243, 1:729 y 1:2187), con una concentración inicial del extracto de 500 g/mL. El porcentaje de hemólisis de los eritrocitos en la vía clásica del complemento no alcanzó el 50% para ninguno de los dos extractos

Ensayo hemolítico de la vía clásica del complemento Porcentaje de hemólisis de los eritrocitos en presencia del extracto acuoso del hongo Grifola frondosa

Dil

Rep 1

Rep 2

Rep 3

Rep 4

1:3 1:9 1:27 1:81 1:243 1:729 1:2187

18,21 27,16 28,86 32,72 35,96 34,72 39,20

17,90 28,70 29,78 31,33 36,42 37,96 35,49

16,82 23,77 30,25 31,48 36,27 36,88 39,04

18,83 24,23 31,33 31,33 36,11 35,96 34,88

Fuente: Datos experimentales

En la vía alterna los resultados fueron parecidos, aunque en ésta el porcentaje de hemólisis del suero activo en presencia del hongo superó el 50%, no duplicó el porcentaje de actividad del suero sin el hongo. Para la vía alterna la actividad hemolítica del suero sin la adición del extracto etanólico fue de 56.9%, y para el extracto 13

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

acuoso fue de 61.1%. Las tablas No.5 y 6, muestran que la actividad del suero aumenta conforme se reduce la concentración del hongo en ambas vías. Muchas investigaciones han reportado que G. frondosa y sus extractos poseen una remarcada actividad antitumoral por activación del sistema inmune. En esta investigación se demostró el efecto in vitro de los extractos sobre los linfocitos humanos y sobre el sistema de complemento. Ambos extractos indujeron la proliferación de linfocitos e inhibieron la actividad hemolítica del complemento. Tabla No.5 Ensayo hemolítico de la vía alterna del complemento Porcentaje de hemólisis con el extracto etanólico de G. frondosa

Dilución 1:3 1:9 1:27 1:81 1:243 1:729 1:2187

Rep 1 59,73 61,78 64,93 65,75 68,77 70,41 75,75

Rep 2 58,36 62,19 64,11 66,58 68,36 72,05 78,36

Rep 3 55,89 63,29 64,25 66,99 69,86 74,47 79,73

Rep 4 62,88 68,77 71,51 72,88 75,34 76,03 81,92

Tabla No. 6 Ensayo hemolítico de la vía alterna del complemento Porcentaje de hemólisis de los eritrocitos en presencia del extracto acuoso del hongo Grifola frondosa Dilución 1:3 1:9 1:27 1:81 1:243 1:729 1:2187

Rep 1 51,10 55,14 62,10 64,00 69,18 72,34 78,41

Rep 2 52,61 57,42 61,72 66,15 71,21 73,99 78,04

Rep 3 53,12 55,78 61,72 64,50 69,06 73,10 75,51

Rep 4 54,76 60,08 66,27 66,02 71,59 75,13 80,56

Fuente: Datos experimentales

Los resultados aquí expuestos, concuerdan con una serie de hallazgos publicados por otros investigadores. En los estudios realizados con animales por Hishida y colaboradores, y por 14

Yamada y colaboradores, se demostró que la fracción D posee actividad antitumoral debido al aumento en la concentración de IL-1, así como por el incremento en la producción de macrófagos, linfocitos T que exhiben citotoxicidad específica contra antígeno y células NK. Por otra parte, en este estudio se observó un detrimento en la respuesta hipersensible, la cual fue asociada a la supresión del crecimiento tumoral (3, 4). Adachi y colaboradores realizaron investigaciones sobre como uno de los compuestos extraídos a partir del cuerpo fructífero de este hongo, una glucoproteína denominada MT – 2, aumenta la actividad de células del sistema inmune en ratones. Estos investigadores descubrieron que la administración intraperitoneal de dicho compuesto incremento entre 50% y 80% la cantidad de linfocitos T, y de un 80 % a un 200 % la cantidad de células NK (5). Se publicó que la fracción D, al ser administrada por vía oral a pacientes con SIDA, indujo a un incremento en las células T, mientras que en otros se interrumpió la disminución de estas células. Shidima y colaboradores usaron la fracción D como terapia complementaria para perros con cáncer tratados con cirugía y/o quimioterapia. En este estudio, la fracción D condujo, en el 59 % de los casos, al incremento de la fracción linfocítica en sangre periférica, induciendo la producción de citokinas relacionadas a la activación de la respuesta inmune celular. En 85% de los casos con un incremento en la fracción linfocítica, no se observó recurrencia durante un período de 10 meses de observación. En contraste, en los casos sin aumento de la fracción linfocitica, en la mayoría se observo recidivas (6, 7). Este estudio logró determinar que los extractos de G. frondosa aumentan la proliferación de linfocitos in vitro, entre 1.2 y 1.6 veces. Esto

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

concuerda con los datos reportados por Namba y colaboradores en 2000, en un estudio realizado para evaluar el efecto de la fracción D en pacientes con VIH. A pacientes confirmados con VIH se les monitoreó el conteo de CD4, medición de carga viral, síntomas de infección por VIH, estatus de enfermedades oportunistas, y sensación de bienestar. Después de administrar fracción D por 360 días, se reportó en 20 pacientes un incremento en el conteo de CD4 de entre 1.4 y 1.8 veces, así mismo, se reporto en 10 pacientes un descenso en la carga viral. En adición, el 85% de los pacientes reportaron un incremento en su sensación de bienestar, con respecto a varios síntomas y enfermedades secundarias causados por el VIH (8). Nosotros encontramos una diferencia estadísticamente significativa entre la actividad de ambos extractos, siendo el extracto etanólico el que mostró mayor actividad. Varios investigadores, como Kato en 1983, Ohno en 1986, Suzuki en 1984, Iino en 1985 y Mizuno en 1986, utilizaron diferentes solventes orgánicos para extraer los polisacáridos contenidos en el cuerpo fructífero de G. frondosa, logrando purificar varios tipos de compuestos con actividad antitumoral e inmunomoduladora (2). En cuanto a su actividad sobre el sistema de complemento, los resultados demuestran que la presencia del hongo Grifola frondosa está fuertemente ligada a una acción inhibitoria del en ambas vías (clásica y alterna). Debido a que ambas vías del complejo de ataque a la membrana (CAM) se ven inhibidas, es posible que la regulación del complemento ocurra a partir del complejo C3 común para ambas vías. La acción reguladora del hongo puede estar relacionada con la activación de la proteína de unión C4 (C4bp) y el factor I, encargados de la regulación de C4b o bien, otro punto de regulación puede estar relacionado con la activación de las proteínas vitronectina, clusterina o el factor J, que interactúan con el complejo C5b67 evitando su

unión a las membranas biológicas, inhibiendo la lisis de los eritrocitos. Sin embargo para demostrar esto debe hacerse evaluaciones por medio de otro tipo de ensayo (9). Reconociendo la limitante de que se trabajó con extractos crudos, el presente trabajo aporta datos suficientes para justificar investigaciones posteriores dirigidos por un lado a determinar los principios activos y sus mecanismos de acción, y por otro realizar

ensayos in vivo necesarios para establecer la actividad del hongo en modelos animales, así como el diseño de ensayos clínicos. REFERENCIAS 1.

Hobbs C. Medicinal Mushrooms an Exploration of Tradition, Healing, and Culture. 2 ed. Londres: Botanica Press, 1995. 208p.

2.

Zhunag C, Solomon PW. Medicinal Value of Culinary – Medicinal Maitake Mushroom Grifola frondosa (Dicks.:Fr.) S.F. Gray (Aphyllophoromycetideae). Review. Int J Med Mushr 2004; 6:287 – 313.

3.

Hishida I., Nanba H., Kuroda H. Antitumor activity exhibited by orally administered extract from fruit body of Grifola frondosa (Maitake). Chem Pharm Bull 1988; 36: 1819 – 1827.

4.

Yamada Y., Nanba H., Kuroda H. Antitumor effects of orally administered extracts from fruit body of Grifola frondosa. Chemoterapy 1990; 38:790 – 796.

5.

Adachi K., Nanba H., Korouda H. Potentiation of host-mediated antitumor activity in mice by Beta – glucan obtained from Grifola frondosa (Maitake). Chem Pharm Bull 1987; 35: 262 – 270.

15

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

6.

Stamets P. Growing Gourmet and Medicinal Mushrooms. 3 ed. Canada: Ten Speed Press, 2000. 555p

7.

Shidima T., Shnidman E., Shirota M. Usefulness of anti – cancer complementary immune therapy with DVM fraction. J Amer Holstic Vet Med Assoc 2004; 23:17 – 20.

8.

Namba H., Kodama N., Schar D., Turner D. Effects of Maitake (Grifola frondosa) glucan in HIV – infected patients. Mycoscience 2000; 41: 293 – 295.

9.

Berrón P, et al. El Sistema del Complemento, Vías clásica y de la Lectina que se une a la Manosa. Alergia e Inmunología Pediátrica 2003; 12:46

Pediátrica 2003; 12(2): 46-52.

16

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Inventario de mercurio metálico presente en hospitales públicos y privados con capacidad mayor de 50 camas, ubicados en la Ciudad de Guatemala Contreras J., Guzmán C. Departamento de Toxicología, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia Universidad de San Carlos de Guatemala

RESUMEN El mercurio (Hg) es un metal líquido a temperatura ordinaria, además de ser el único metal conocido que se mantiene líquido a 0ºC. Todas sus formas (fundamental, orgánica e inorgánica) son tóxicas, con una especial afinidad por el riñón y el sistema nervioso (9:719; 21). Aún siendo tóxico tiene bastantes aplicaciones en el sector salud, de ahí la importancia de realizar un inventario de este metal en los hospitales públicos y privados con capacidad mayor de 50 camas, ubicados en la Ciudad de Guatemala, por tratarse de los centros del cuidado de la salud más grandes. El estudio fue de tipo descriptivo y la información fue recolectada a través de una encuesta al personal de cada uno de los servicios de los hospitales participantes, a través de la cual se identificaron las fuentes de mercurio metálico presentes en cada uno de los servicios y se cuantificó el número de cada una de ellas. Posteriormente, con datos teóricos, se procedió a convertir las unidades contadas de cada uno de los focos del metal en cuestión en gramos, para presentar los resultados en dicha unidad, mostrando así la cantidad de mercurio metálico presente en cada uno de los hospitales, por fuente y por la totalidad de los 12 hospitales incluidos en el estudio (8 públicos y 4 privados). El resultado del inventario realizado fue de 26,781 g (26.781kg) de mercurio metálico en los 12 hospitales participantes. La principal fuente de mercurio metálico fueron los esfigmomanómetros (39.09%), seguido por los termómetros (23.15%) y el mercurio utilizado en la colocación de amalgamas dentales (21.26%). Se encontró una relación lineal directa entre el número de camas de los hospitales y la cantidad de mercurio en cada uno de ellos, ésta última también relacionada con la variedad de especialidades con las camas que cada centro asistencial cuenta. También se pudo concluir que los servicios de odontología, emergencia, intensivo, cirugías y bodega son en general las áreas hospitalarias con mayor carga de mercurio metálico.

17

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

INTRODUCCIÓN Desde hace tiempo la contaminación ambiental con mercurio ha generado preocupación, principalmente a nivel internacional, por lo que es importante conocer sobre los daños que este metal pesado causa a la salud humana y al medio ambiente; y poner en práctica medidas que ayuden a eliminarlo y disminuir la exposición al mismo. Europa, América del Norte y algunos países de América Latina (Brasil, Puerto Rico, Argentina) han realizado inventarios de mercurio a nivel de la industria, minería y sector salud, entre otros, para determinar la cantidad de mercurio manejado en estas áreas y conocer qué porcentaje del mismo llega al ambiente, produciendo daños al mismo (5; 6; 10; 24; 29). El Ministerio de Ambiente de la provincia canadiense de Ontario y la EPA, declararon que las emisiones de los incineradores eran la cuarta mayor fuente de mercurio, confirmando que los establecimientos de salud son una de las principales fuentes de liberación de mercurio a la atmósfera (50 toneladas anuales), por las emisiones de la incineración de los residuos médicos (3; 4; 17; 24). Filipinas, India, Brasil, Cuba, Uruguay y Argentina comenzaron los pasos para la eliminación del mercurio en diversos establecimientos del cuidado de la salud (24; 26).

del mercurio del sector salud, de ahí la importancia de este trabajo, cuyos objetivos lograron cumplirse. MATERIALES Y MÉTODOS Diseño del estudio: el estudio fue de tipo descriptivo prospectivo Muestra del estudio: los hospitales públicos y privados con capacidad mayor de 50 camas, ubicados en la ciudad de Guatemala, que desearon participar en el estudio, los cuales fueron 12 , de los cuales 8 son públicos y 4 privados. Metodología: Recolección de la información a través de una encuesta realizada al personal de los 12 hospitales participantes. Los datos se obtuvieron en todos los servicios de cada uno de los hospitales y por cada fuente de mercurio metálico conocida, se determinó la cantidad en gramos. Los valores de referencia en gramos para cada una de las fuentes de mercurio se obtuvieron mediante revisión bibliográfica (1; 2; 5; 7; 8; 11; 12; 13; 14; 18; 19; 20; 28; 30). Al final se efectuó una propuesta a los directores de los hospitales participantes en el estudio para la sustitución de la mayoría de insumos que contienen mercurio y que son factibles de ser sustituidos, presentando las alternativas para hacerlo. OBJETIVOS

Todo lo anterior ubica a los hospitales y centros de atención médica como fuentes de exposición a mercurio metálico, ya que un número considerable de instrumentos que contienen este metal pesado se encuentran disponibles en los centros asistenciales. Mostrando la necesidad que Guatemala también realice inventarios de mercurio y se una a este movimiento mundial de eliminación 18

General: Realizar un inventario del mercurio metálico presente en los hospitales públicos y privados en estudio. Específicos: 1. Determinar las principales fuentes de mercurio metálico en los 12 hospitales que participaron en el estudio.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

2. Obtener datos cuantitativos acerca del mercurio metálico que se utiliza en los hospitales más grandes de la ciudad de Guatemala participantes. 3. Proporcionar alternativas para la sustitución de los materiales hospitalarios que contengan mercurio metálico por opciones más seguras y menos tóxicas. RESULTADOS Con la realización de este estudio se encontró que el total de mercurio metálico presente en los 12 hospitales incluidos en el estudio (tabla No.1), fue de 26,781g (26.781kg). Los centros asistenciales identificados como A (2.736kg), H (4.252kg), L (6.111kg)y K (6.907kg) fueron los que presentaron mayor cantidad del metal pesado en cuestión, representando el 10.21%, 15.88%, 22.82% y 25.79% del total de mercurio encontrado, respectivamente (tabla No. 1 y gráfica No. 1). Al evaluar las distintas fuentes de mercurio metálico incluidas en el estudio (sondas gastrointestinales, termómetros, esfigmomanómetros, fuentes no clínicas, aparatos interruptores, amalgamas dentales y alumbrado) se concluye que los esfigmomanómetros representan la principal fuente de este metal abarcando el 39.09% de la totalidad de dicho metal pesado, y luego se ubican los termómetros con un 23.15%; posteriormente el mercurio metálico utilizado en la elaboración de amalgamas dentales con un 21.26% y en menores cantidades se encontraron los aparatos interruptores (9.48%), los aparatos de uso no clínico con un 5.02%, el alumbrado (1.63%) y las fuentes gastroenterológicas (0.37%). (gráfica No. 2).

DISCUSIÓN Los resultados obtenidos revelan que el total de mercurio metálico presente en los 12 hospitales incluidos en el estudio, fue de 26,781g (26.781kg), cantidad que de ser descargada al ambiente provocaría graves daños al mismo y a los seres vivos, debido a que el mercurio metálico es muy volátil (se evapora entre 20-25ºC) (16:169), y se absorbe en un 80% por los alveolos pulmonares; se incorpora a los eritrocitos, depositándose fácilmente en el cerebro y riñones y por las reacciones de oxidación y metilación que sufre, favorece la biomagnificación (bioacumulación progresiva del metal en los distintos niveles de la cadena trófica)(9:721; 15; 22:7-9, 23; 25; 27). Los hospitales A,H,L y K (listados en orden ascendente) fueron los 4 hospitales con mayor contenido de mercurio metálico, esto se debe posiblemente a que éstos cuentan con la mayoría de especialidades clínicas, teniendo además en existencia la mayoría de fuentes de mercurio metálico consideradas en el presente estudio; también debe mencionarse que se encontró una tendencia lineal directamente proporcional entre el número de camas y la cantidad de mercurio metálico, siendo los hospitales A, L y K, los centros asistenciales de mayor capacidad ocupacional incluidos en el estudio (gráfica No. 2). Las fuentes de mercurio metálico tomadas en cuenta para la realización de este trabajo fueron los instrumentos gastroenterológicos (dilatadores esofágicos, tubos cantor, Miller-Abbott, sondas de alimentación y tubos sengstaken blakemore), esfigmomanómetros, aparatos no clínicos (barómetros, vacuómetros, manómetros y kits de reparación de esfigmomanómetros), termómetros, lámparas fluorescentes (lámparas de gas neón, de sodio de alta presión/vapor de mercurio y lámparas 19

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

ultravioleta), mercurio metálico utilizado en amalgamas dentales y aparatos interruptores (tubos de rayos X, baróstatos de sistema de vacío y de calderas, switches de plataforma de calentamiento y termostatos). La cantidad de unidades de esfigmomanómetros no es muy elevada, pero debido a la considerable cantidad de mercurio metálico que contienen (aproximadamente 81g por cada unidad) (12), incrementa la contribución de los niveles del metal pesado en cuestión, aún cuando la mayoría de los hospitales participantes en el estudio utilizan esfigmomanómetros anaeroides en mayor proporción que los de mercurio. Estos resultados presentan similitud parcial con lo encontrado en los inventarios de mercurio realizados en 1999 en seis hospitales del norte de California (14), ya que los esfigmomanómetros fueron las principales fuentes de mercurio en estos centros. Con el inventario solamente se encontraron sondas Senkstaken Blakemore como fuentes gastroenterólógicas, pues este tipo de fuente ha sido sustituida por materiales no tóxicos, como tungsteno; observándose que los hospitales J (20g), K (60g) y L (20g) fueron los únicos que cuentan con ellas. Los manómetros, clasificados como fuentes no clínicas, están presentes solamente en 5 de los hospitales participantes en el estudio, siendo el B el que hace mayor uso de ellos (800g). Los 12 centros asistenciales utilizan termómetros de mercurio para control de la temperatura corporal de los pacientes, siendo los hospitales K (1384g) y L (2723g) los que cuentan con mayor cantidad de los mismos. Algunos de los nosocomios no requieren grandes cantidades de esta fuente de mercurio metálico, pues los usan eventualmente. Los 20

termómetros óticos y frontales también están siendo utilizados como alternativa a los primeros en mención en la minoría de los casos, el instrumento con mercurio no ha sido sustituido en su totalidad. Estas alternativas se emplean únicamente en determinadas áreas, siendo una de ellas, pediatría. Todos los hospitales incluidos en el estudio contienen mercurio metálico correspondiente al alumbrado, esto posiblemente, a que en el mercado aún no se cuenta con lámparas fluorescentes libres de dicho metal, solamente hay alternativas con menor contenido del mismo. Los centros asistenciales A (191.2g), K (162.3g) y L (33.4g) son los que mostraron el mayor contenido de mercurio relacionado con el alumbrado, debido a que son los de mayor tamaño e iluminación. En número, ésta fue una de las fuentes más abundantes, pero por su bajo contenido del metal (0.006625g en promedio) las cantidades en gramos no son tan elevadas, como para las otras fuentes. Los termómetros y las lámparas fluorescentes fueron las únicas fuentes de mercurio elemental que se encontraron en los 12 hospitales. El inventario permitió determinar que en general los servicios hospitalarios con mayor contenido de mercurio metálico fueron los de cuidados intensivos, emergencias, área de odontología, cirugías y desde luego el área de bodega, pues cuenta con los suministros de los hospitales. Del servicio de odontología es importante mencionar que en los 5 hospitales que cuentan con dicha área, ésta constituye el sitio con mayor concentración del citado metal pesado. Los resultados de este estudio proporcionan información sobre la cantidad de mercurio metálico que se utiliza en 12 de los hospitales más grandes de

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

la Ciudad de Guatemala, la cual puede ser útil para conocer el riesgo de exposición y contaminación con este metal, y hacer un llamado para controlar las emisiones de este material tóxico y establecer controles del mismo e ir disminuyendo poco a poco el uso que se le está dando. • CONCLUSIONES 1. El inventario de mercurio metálico realizado en 12 hospitales (8 públicos y 4 privados) reveló que la cantidad de mercurio metálico presente en conjunto es de 26.781kg. 2. Los esfigmomanómetros son la principal fuente de mercurio metálico en los hospitales participantes, representando el 39.09% de la totalidad del mercurio metálico contabilizado. 3. Los termómetros y el mercurio utilizado en la colocación de amalgamas dentales son la segunda y tercera fuentes principales de mercurio metálico en los hospitales incluidos en la investigación, mostrando 23.15% y 21.26% del total detectado, respectivamente. 4. Los servicios de odontología, emergencia, intensivo, cirugías y bodega son en general las áreas hospitalarias con mayor carga de mercurio metálico. RECOMENDACIONES •

•

•

Realizar estudios de emisiones de mercurio en el ambiente, principalmente a nivel de aire, agua, peces y sedimentos marinos. Capacitar al personal de salud sobre la forma adecuada de recolectar los desechos de mercurio, dónde y cómo colocarlos para su posterior tratamiento. Realizar inventarios de mercurio metálico, orgánico e inorgánico en hospitales públicos

•

•

y privados anualmente para tener un dato actualizado sobre la presencia del metal pesado en los centros asistenciales e ir determinando su disminución al unirse los hospitales a la Campaña Mundial de eliminación de mercurio en el sector salud. Cotizar y realizar un análisis económico para evaluar la factibilidad de los hospitales de sustituir las fuentes de mercurio por las alternativas libres del mismo. Fomentar la creación de empresas que se dediquen al reciclaje de lámparas fluorescentes, mientras aparecen alternativas totalmente libres del metal en cuestión. Implementar una ley nacional o política pública que favorezca la eliminación del mercurio de todas aquellas fuentes del mismo que puedan ser sustituidas por alternativas menos peligrosas y de igual o similar eficacia. AGRADECIMIENTOS

Agradecimiento especial a las autoridades y personal de los 12 hospitales sin cuya valiosa colaboración este estudio no hubiera podido llevarse a cabo. Se mencionan sin un orden específico: Hospital Centro Médico Militar, Hospital General San Juan de Dios, Hospital Antituberculoso “San Vicente”, Hospital de Salud Mental “Dr. Carlos Federico Mora”, Hospital Nacional de Ortopedia y Rehabilitación de Lisiados “Dr. Jorge Vohn Ahn”, Hospital Infantil de Infectología y Rehabilitación, Unidad de Cirugía Cardiovascular de Guatemala (UNICAR), Sanatorio Nuestra Señora del Pilar, Sanatorio Hermano Pedro, Hospital Centro Médico, Hospital Privado de las Américas y Hospital Roosevelt. 21

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

REFERENCIAS 1.

Altair. Innovation Intelligence. 2008. Consultado en marzo del 2008. Disponible en internet desde: http://www.altair.com/ ( S ( 3 b 2 3 b p 4 5 v 5 f s s k 4 5 m s j g f 3 n d ) ) / newsdetail.aspx?news_id=123&news_country=enUS&AspxAutoDetectCookieSupport=1

2.

Bertinat, P. y Salerno, J. 2008. Acerca del programa de incorporación de lámparas de bajo consumo. Consultado en febrero del 2008. Disponible en internet desde: http:// seniales.blogspot.com/2008/01/los-peligrosde-las-lamparas-de-bajo.html

3.

Cadena Peruana de Noticias. 2006. El termómetro de mercurio desaparecerá en Europa. (Perú). Consultada en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http:// www.cpnradio.com.pe/html/2006/11/17/11/ 31.htm

4.

5.

22

Campaña para el Cuidado de la Salud Ambientalmente Responsable. Departamento de Salud Pública y medio ambiente, agua, saneamiento y salud. 2005. Crece mundialmente el movimiento hacia el reemplazo del mercurio en el sector del cuidado de la salud. (en línea) Suiza. Consultada en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http:// w w w . n o h a r m . o r g / details.cfm?type=document&id=1300 Colegio oficial de Farmacéuticos de Gipuzkoa. 2006. El mercurio de los termómetros. OCU Salud. España. Consultado en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http://

w w w. c o f g i p u z k o a . c o m / E x t r a n e t / contenido4.php?idseccx=31 &modx=62&iddoc=384 6.

Comisión de las Comunidades Europeas. 2003. Propuesta de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo relativa al arsénico, cadmio, mercurio, níquel e hidrocarburos aromáticos policíclicos en el aire ambiente. COM (2003) 423 final 2003/ 0164 (COD). Bruselas. Consultado en septiembre del 2006. Disponible en internet desde: http://europa.eu.int/eur-lex/lex/ LexUriServ/site/es/com/2003/ com2003_0423es01.pdf#search=%2 2inventario%20mercurio%20met% C3%A1lico%22

7.

Fong, D., IALD, LC, LEED™. Candela Architectural Lighting Consultants. 2005. Environmental issues in lighting products. USA. Consultado en marzo del 2008. Disponible en internet desde: www.rightlight6.org/english/proceedings/ S e s s i o n _ 2 / Environmental_Issues_in_Lighting_Products/ f207fong.doc

8.

GE lighting México. Lámparas GE T5 con Starcoat® . Tamaño compacto, gran cantidad de lúmenes de salida, la más alta eficiencia. Consultada en mayo del 2008. Disponible en internet desde: http://www.geiluminacion.com/ mx/download/t5.pdf

9.

Gisbert, J. 1994. Medicina Legal y Toxicológica. 4ª ed. España, Masson-Salvat Medicina. 1062p. p.719

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

10. Gutiérrez, M. Implicaciones de la intoxicación con mercurio. Consultado en septiembre del 2006. Disponible en internet desde: http://anm.encolombia.com/ academ26265-implicaciones.htm 11. Hospitals for a Healthy environment. Consultada en junio del 2007. Disponible en internet desde: http://www.h2e-online.org/ 12. Mercury Assessment WorkSheet. (en línea). Consultada en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http://www.h2eonline.org/pubs/mercalc.xls 13. Illinois poison center. Focos fluorescentes compactos. Estados Unidos. Consultado en marzo del 2008. Disponible en internet desde: http://www.mchc.org/ipc/FirstAidSafetyTips/ CFL.spa.pdf 14. JCAHO Environment of Care Standards 1.3, 2.3, 4.0. 2002. Environmental Best Practices for health Care Facilities. Eliminating Mercury in Hospitals. (en línea.) Consultado el 20 de noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http:// www.ciwmb.ca.gov/wpie/HealthCare/ EPAHgInHosp.pdf 15. Konigsberg, M. El sombrerero loco. Artículo aparecido en Casa del Tiempo, Revista de la Dirección de Difusión Cultural, Universidad Autónoma Metropolitana, 14(75). Consultado en mayo del 2008. Disponible en internet desde: http://www.laneta.apc.org/ emis/novedades/mercurio.htm

16. Ladrón J., Moya V. 1995. Toxicología médica. clínica y laboral. 1ª ed. España, Editorial McGraw-Hill Interamericana. 737p. p. 170-171 17. Organización Mundial de la Salud. 2005. Posición de la Organización Mundial de la Salud sobre el Mercurio en el Cuidado de la Salud. Consultada en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: www.noharm.org/ details.cfm?type=document&ID=1170# search=%22mercurio%20met%C3%A1lico%22 18. Philips. 2007. The difference is green. Environmentally friendly lighting with Philips AltoTM. New Zealand. Consultado en marzo del 2008. Disponible en internet desde: http:/ /www.lighting.philips.com.au/apr/upload/alto/ MASTER%20TL-D%20Alto%20Flyer.pdf 19. Alto lamp technology. High performance, long life, environmentally-responsible lamps.USA. Consultada en mayo del 2008. Disponible en internet desde: http:// www.brite-lite.com/pdf/alto_brochure.pdf 20. Low Mercury ALTO® Fluorescent Lamps. Consultado en abril del 2008. Disponible en internet desde: http:// w w w. n a m . l i g h t i n g . p h i l i p s . c o m / u s / ecatalog/fluor/pdf/P-5471.pdf 21. Repetto, M. 1995. Toxicología avanzada. Ediciones Díaz de Santos, S.A. p.350. 22. Reyes, E. 2007. Evaluación de la contaminación del pez blanco (Petenia splendida) en tejido muscular y su relación con los niveles de calidad de agua del lago Petén Itzá, Guatemala. 75p. Tesis Licenciada 23

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

en Biología. Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia. Escuela de Biología. 23. Salud sin daño. Going green. 2002. Practicando una Medicina Libre de Mercurio. Guía de recursos para una medicina libre de Mercurio. (en línea) Estados Unidos. Consultada en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http:// w w w . n o h a r m . o r g / details.cfm?type=document&id=1212 24. Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA). Organización Panamericana de la Salud (OPS), Ministerio de Salud de la Nación, Ministerio de Salud del Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires y Asociación Toxicológica Argentina. la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Argentina. 2006. Primera Conferencia latinoamericana sobre la eliminación del mercurio en el cuidado de la salud. (en línea) Consultada en 22 de noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http://www.noharm.org/ details.cfm?type=document&ID=1334 25. Seguridad Química para el Desarrollo Sostenible. IFCS. 2006. Preocupaciones en materia de salud y medio ambiente asociadas con los metales pesados: ¿Necesidad de una acción mundial ulterior? Acto paralelo sobre metales pesados. (Hungría). Consultado en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: www.who.int/ifcs/documents/forums/ forum5/abstract_sp.pdf 26. Sepúlveda Gallego, L.E.; Agudelo Gallego, L.M. y Arengas Castilla, A.I. El Mercurio, 24

sus implicaciones en la salud y en el ambiente. Revista científica LunAzul, versión online. (Colombia) Consultado el 11 de septiembre del 2006. Disponible en internet desde: http:/ /lunazul.ucaldas.edu.co/ index.php?option=com_content&task= view&id=237&Itemid=237 27. Secretaría de Estado de medio ambiente y recursos naturales. Subsecretaría de gestión ambiental. Dirección de calidad. Departamento de gestión de sustancias químicas y residuos peligrosos. 2007. Informe: Situación del mercurio en República Dominicana. Consultado en abril del 2008. Disponible en internet desde: http:// w w w. c h e m . u n e p . c h / m e r c u r y / C a l l _ f o r _ i n f o r m a t i o n / Subm_callforinfo_DominicanRepubl.pdf 28. Toxics Link. 2003. Mercury in India. Toxic Pathways. Consultada en noviembre del 2006. Disponible en internet desde: http:// w w w . n o h a r m . o r g / details.cfm?ID=1203&type=document 29. Universidad de Puerto Rico en Humacao. Oficina de Salud y seguridad Ocupacional. 2000. Procedimiento para el manejo de desperdicios universales. Consultada el 12 de septiembre del 2006. Disponible www.uprh.edu/ssocupacional/pdf_doc/ proc_mdu.pdf#search=%22inventario% 20mercurio%20met%C3%A1lico%22 30. U.S. Newswire. A PR Newswire Company. Consultada en junio del 2007. Disponible en http://releases.usnewswire.com/ redir.asp?ReleaseID=76316&Link=http:// www.usnewswire.com/

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

ANEXOS Tabla No. 1: Esta tabla muestra los resultados totales (en gramos) del inventario de mercurio metálico, clasificando los datos por fuente de mercurio metálico, por hospital y presentando también la cantidad total por todos los centros asistenciales estudiados. Además, se presentan los porcentajes de mercurio metálico que corresponden a cada tipo de fuente con base en el total encontrado (26781g) y a cada hospital.

Gráfica No. 1

Gramos de mercurio

A continuación se observa una gráfica de barras mostrando las frecuencias de mercurio metálico (en gramos) encontradas en cada uno de los hospitales estudiados, pudiéndose notar la diferencia existente entre cada uno de ellos.

25

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Gráfica No. 2

Gramos de mercurio

Esta gráfica permite observar las frecuencias de mercurio metálico encontradas en los 12 hospitales participantes en el estudio, permitiendo comparar la cantidad correspondiente a cada tipo de fuente del metal en cuestión.

Gráfica No. 3 A continuación se observa una gráfica de dispersión en la que se relacionan las variables número de camas y gramos de mercurio metálico para los 12 hospitales participantes en el estudio. Además, se muestra la línea de tendencia, notándose una relación lineal directa entre las variables.

26

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

GASTEROMYCETES DE GUATEMALA: ESPECIES CITADAS EN EL PERÍODO DE 1948 A 2008 Morales, O.1, García, E.1,2, Cáceres R.1, Bran, M.C.1, Gurriarán, N.1,2, Flores, R.1 1

Unidad de Biodiversidad, Tecnología y Aprovechamiento de Hongos, Departamento de Microbiología, Escuela de Química Biológica, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala. 2

Escuela de Biología, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala.

RESUMEN Se presenta una revisión bibliográfica de las publicaciones sobre macrohongos, en las cuales se identificaron especies de gasteromycetes de Guatemala, en un lapso de 60 años (1948 a 2008). En este período, solamente se documentaron 21 especies pertenecientes a 12 géneros, con un acumulado de 0.35 especies/año. Además, se presentan nuevas localidades para las especies citadas, como producto de la revisión de especimenes herborizados. Con estos datos se realizo un análisis de la distribución, hábitat y localidades de los géneros y especies, enfatizando la importancia de continuar el estudio tanto de distribución, como de ecología de este grupo de hongos.

INTRODUCCION Los gasteromycetes son un grupo artificial de hongos basidiomycetes que muestran un origen polifilético, pero que, a pesar de ello, presentan algunos caracteres comunes, los cuales son el eslabón capaz de mantener esta clase con su propia identidad. Este grupo presenta basidios desprovistos de mecanismos para la descarga de esporas (estatismosporas), mientras que la mayoría de basidiomycetes producen basidiosporas que se descargan del basidio por la fuerza (balistosporas) (Calonge, 1998). Aunque son muy variados en apariencia, los basidiomas de estos organismos se caracterizan por que poseen una cubierta exterior o pared denominada peridio, la cual se abre naturalmente en varias direcciones (luego que las esporas han madurado), o bien permanecen cerrados permanentemente y las esporas se liberan solamente después de la desintegración del peridio, por medio de la acción de agentes externos (Alexopoulos, 1996). En la clasificación de este grupo, Dring (1973), reconoció 9 órdenes. Sin embargo, Alexopoulos (1996) consideró solamente 5: Lycoperdales, Tulostomatales, Sclerodermatales, Phallales y Nidulariales, además de

un grupo informal de hongos secotáceos y falsas trufas (Dring, 1973; Alexopoulos, 1996). Actualmente, los análisis filogenéticos basados en ADNr, han demostrado que varios grupos de hongos gasteroides están relacionados con el orden de los Boletales por evolución convergente, debido a la morfología del cuerpo fructífero, por lo que la posición taxonómica de los gasteromycetes sigue siendo controversial (Binder & Bresinky, 2002). El objetivo de este trabajo fue elaborar un listado de las especies de gasteromycetes citadas para Guatemala, tanto en publicaciones nacionales como extranjeras, durante un período de 60 años (1948 a 2008), así como documentar nuevas localidades para varias de las especies reportadas. MATERIALES Y MÉTODOS Se revisaron un total de 7 documentos en los cuales se hace referencia a los gasteromycetes del país (Sommerkamp & Guzmán, 1990; Aguilar, 1994; Fuentes, 1996; Bran et al, 1998; Rizzo, 1999; Márquez, 2001 y Flores et al, 2002). Asimismo, se realizó un estudio de especímenes herborizados y que se encuentran depositados en la Colección de hongos 27

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

“Ruben Mayorga Peralta”, del Departamento de Microbiología, Escuela de Química Biológica, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, utilizando las técnicas estándar en micología (Largent, 1977). Las esporas se midieron en KOH al 5%. Las especies y la sinonimia se revisaron de acuerdo con el Index Fungorum (http://www.indexfungorum.org/Names/ Names.asp). RESULTADOS Y DISCUSION La revisión bibliográfica comprendió un período de 60 años, contados a partir de la primera publicación referente a macrohongos, que data del año 1948, hasta el 2008. Las especies de gasteromycetes enlistadas fueron 21, pertenecientes a 12 géneros. En contraste, Costa Rica, posee un catálogo de 103 especies inventariadas hasta el año 2005 (Calonge, et al, 2005), en tanto que México, cuenta con aproximadamente 200 (Esqueda-Valle, M, et al, 2000). Cyathus olla, Lycoperdon perlatum y Scleroderma verrucosum, fueron las especies de más amplia distribución, encontrándose en diferentes tipos de bosques y localidades. Dentro de las especies con distribución restringida se encuentran Calostoma cinnabarinum y Tulostoma brummale, así como Lycoperdon marginatum y varias especies de Geastrum, por lo que hace falta realizar más estudios para documentar la mayor cantidad de datos posible, con el fin de determinar la distribución real de cada una de las especies de gasteromycetes que se desarrollan en Guatemala (Tabla 1). Por otra parte, el mayor número de reportes se ha realizado en el bosque de Pinus-Quercus, bosque de Pinus, bosque tropical y bosque nuboso, con un mínimo en el bosque de Abies guatemalensis. No existen reportes de gasteromycetes en las zonas áridas o semiáridas del país, puesto que aún no se tiene información de géneros como Batarrea y Podaxis, los cuales típicamente se encuentran en este tipo de hábitat (Calonge, 1998). En cuanto a las publicaciones en las cuales se citan especies de gasteromycetes, solo existen dos en revistas extranjeras, (Sharp, 1948; Sommerkamp & Guzmán, 1990), mientras que el resto de documentos está 28

conformado por tesis de graduación, así como informes finales de investigación y documentos publicados por la Universidad de San Carlos, como producto de investigaciones realizadas. En este sentido, se deben impulsar las publicaciones internacionales, con el fin de incluir las especies del país, dentro de los listados de la biodiversidad fúngica mundial. Hasta el año 2008, no se cuenta con ninguna monografía de este grupo de hongos, sin embargo, algunos géneros como Calostoma y Scleroderma, cuentan con datos y recolectas suficientes como para elaborar documentos que traten sobre las especies del país. En cuanto a la acumulación de especies, solamente se reportan 0.35 especies/año, dado que se ha documentado 21 especies en 60 años. Este dato es indicativo de los pocos estudios realizados, lo cual contrasta con la gran diversidad de macrohongos con que cuenta el país. Si los reportes siguen la tendencia actual, harán falta muchos años para conocer la totalidad de riqueza que conforma este grupo de hongos en nuestra región. Respecto a las especies que fueron encontradas en nuevas localidades, éstas muestran un patrón de distribución relacionado con el tipo de vegetación. Así, Calostoma cinnabarinum (Fig. 1) antes reportado solo para Baja Verapaz ahora también se sabe que se encuentra en los bosques nubosos de Quiché. De igual forma, Calvatia cyathiformis (Fig. 2), Geastrum pectinatum, y Pisolithus arhizus, anteriormente reportados solo para el departamento de Guatemala, también se encuentran en Huehuetenango y Totonicapan, así como en Chimaltenango y Chiquimula, respectivamente. Por otra parte la distribución de Lycoperdon marginatum restingida al departamento de San Marcos, ahora se amplía a regiones de Quetzaltenango y Huehuetenango. Este último, también constituye una nueva área de distribución para L. perlatum (Fig. 3). Por lo anterior, se puede inferir que las especies fúngicas se distribuyen en su mayoría en las zonas del altiplano y están directamente relacionadas con la vegetación, en este caso con los bosques de Pinus sp, P. oocarpa, Quercus sp, Abies guatemalensis y Cupressus lusitanica (Tabla 2).

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla 1. Especies de gasteromycetes reportados para Guatemala, años 1948 – 2008. Especies

DP1

VG2

Astraeus hygrometricus (Pers.) Morgan

Gua

P, P-Q

Sommerkamp & Guzmán, 1990

Calostoma cinnabarinum Corda

Bvz

BN

Calvatia cyathiformis (Bosc.) Morgan

Gua, Hue

P-Q

Crucibulum leave (Huds.) Kambly

ND*

ND*

Sharp, 1948; Sommerkamp & Guzmán, 1990 Sommerkamp & Guzmán, 1990; Bran, et al, 2004 Sharp, 1948

Cyathus olla (Batsch) Pers.

Sac, Avz, Bvz, Pet

Geastrum cuadrifidum DC. ex Pers.

Esc

B N,BT Sommerkamp P-Q Rizzo, 1999 BT Aguilar, 1994

G. fimbriatum Fr.

Pet

BT

Rizzo, 1999

G. pectinatum Pers.

Gua

P-Q

Sommerkamp & Guzmán, 1990

G. triplex Jungh.

Sam, Hue, Tot

P

Lycoperdon candidum Pers.

Qtz

P-Q

Fuentes, 1996; Bran, et al, 1998; Márquez, 2001, Flores, et al, 2002 Sommerkamp & Guzmán, 1990

L. echinatum Pers.

Hue

P

Flores, et al, 2002

L. marginatum Vittad.

Sam

P

Bran, et al, 2004

L. perlatum Pers.

Gua, Sam, Tot, Chi P-Q, P

Laternea pusilla Berk. & M. A. Curtis

Bvz

BN

Sommerkamp & Guzmán, 1990; Fuentes, 1996; Márquez, 2001; Morales, 2001 Sommerkamp & Guzmán, 1990

L. triscapa Turpin

Sac

P-Q

Herrera, 1991

Pisolithus arhizus (Scop.) Rauschert

Gua

P

Sommerkamp & Guzmán, 1990

Scleroderma areolatum Ehrenb.

Esc

BT

Aguilar, 1994

S. bovista Fr.

Gua, Izb

BT

Sommerkamp & Guzmán, 1990

S. verrucosum (Bull.) Pers.

Gua, Izb, Sac, Tot

Sommerkamp & Guzmán, Herrera, 1991; Márquez, 2001

Tulostoma brumale Pers.

Hue

BT, P-Q, P Ag

Flores, et al, 2002

Vascellum intermedium A. H. Sm.

Gua

P-Q

Sommerkamp & Guzmán, 1990

Referencias

&

Guzmán,

1990;

1990;

1 DP: Departamentos: Avz = Alta Verapaz, Bvz = Baja Verapaz, Chi = Chimaltenango, Esc = Escuintla, Gua = Guatemala, Hue = Huehuetenango, Izb = Izabal, Pet = Petén, Qtz = Quetzaltenango, Sac = Sacatepéquez, Sam = San Marcos, Tot = Totonicapán. 2 Vegetación: P-Q = Pinus-Quercus, BN = Bosque nuboso, BT = Bosque tropical, P = Pinus, Ag = Abies guatemalensis. *ND = no indicado.

29

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla 2. Nuevas localidades para algunas especies de gasteromycetes citadas para Guatemala.

1

Departamentos: Chi = Chimaltenango, Hue = Huehuetenango, Chq = Chiquimula, Qtz = Quetzaltenango, Tot = Totonicapán.2 Vegetación: P-Q = PinusQuercus, Ag = Abies guatemalensis, P-Ag = Pinus-Abies guatemalensis, C = Cupressus lusitanica, P = Pinus, Po = Pinus oocarpa.

Con relación al número de especies por género, Geastrum y Lycoperdon cuentan con 4 especies cada uno, seguido por Scleroderma con tres especies, Laternea con dos especies y los ocho géneros restantes poseen solamente una especie. Por otra parte, existe un gran número de géneros cuya presencia aún no se ha documentado en el país. Estos datos contrastan con lo reportado para otros países de la región, entre ellos Costa Rica, que cuenta con 18 especies de Geastrum, 16 de Cyathus y 9 de Lycoperdon (Calonge, et al, 2005), en tanto que México posee 14 especies de Geastrum (Pérez-Silva, et al, 1999). Se puede observar que el departamento más rico en especies de gasteromicetes es Guatemala, seguido por Huehuetenango y Totonicapán, siendo Quiche el de menor riqueza. Cabe mencionar que estos datos pueden contener un gran sesgo debido a que la mayor cantidad de muestreos se ha realizado en estos tres departamentos. Por otra parte, de los 22 departamentos que conforman el país, solamente existen datos para 14 de ellos, quedando un vacío de información para los 8 restantes.

30

Tabla 3. Número de especies por género.

Géneros

No. especies

Porcentaje

Geastrum

4

19.0 %

Lycoperdon

4

19.0 %

Scleroderma

3

14.2 %

Laternea

2

9.4 %

Astraeus

1

4.8 %

Calostoma

1

4.8 %

Calvatia

1

4.8 %

Crucibulum

1

4.8 %

Cyathus

1

4.8 %

Pisolithus

1

4.8 %

Tulostoma

1

4.8 %

Vascellum

1

4.8 %

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla 4. Riqueza de especies encontradas por departamento. Departamentos

No. especies

Porcentaje

Guatemala

8

19.6%

Huehuetenago

6

14.7%

Totonicapán

4

9.7%

Baja Verapaz

3

7.3%

Quetzaltenango

3

7.3%

Sacatepéquez

3

7.3%

San Marcos

3

7.3%

Chimaltenango

2

4.8%

Escuintla

2

4.8%

Izabal

2

4.8%

Petén

2

4.8%

Alta Verapaz

1

2.4%

Chiquimula

1

2.4%

Quiché

1

2.4%

Finalmente, se puede concluir que el estudio de los gasteromycetes y los hongos en general aún es muy escaso en el país y se debe realizar más investigación. El fin de inventariar las especies no implica solamente elaborar un listado e incrementar el conocimiento científico, sino que además, al documentar la distribución, ecología y hábitat de las mismas, haría posible establecer los lineamientos para su conservación.

REFERENCIAS 1.

Aguilar, M. 1994. Estudio de los macromicetos encontrados en la finca “San Luis” departamento de Escuintla. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala. (Tesis de graduación, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia). 39p.

2.

Alexopoulos C., C. Mims, M. Blakwell. 1996. Introductory Mycology. 4 . Ed. John Wiley & Sons, Inc. United States of America. 869p. th

3.

Binder, M., Bresinsky, A. 2002. Derivation of a polymorphic lineage of Gasteromycetes from boletoid ancestors. Mycologia 94 (1): 85-98.

4.

Bran, M., O. Morales, R. Flores, E. Rodríguez, J. Salazar, R. Cáceres, C. Andrade, A. Quezada, C. Carranza. 2004. Hongos Comestibles de Guatemala: Diversidad, Cultivo y Nomenclatura Vernácula. (Fase IV). Universidad de San Carlos de Guatemala, Dirección General de Investigación. 60p.

5.

Bran. M., R. Flores, E. Rodríguez, F. Culajay. 1998. Hongos ectomicorrícicos asociados a Abies guatemalensis, Pinus rudis y Pinus ayacabuite de la Sierra de los Cuchumatanes y su aprovechamiento para la producción de planta forestal micorrizada (Fase I). Universidad de San Carlos de Guatemala, Dirección General de Investigación. Guatemala. 23p.

6.

Calonge, F. Gasteromycetes, I., Lycoperdales, Nidulariales, Phallales, Sclerodermatales, Tulostomatales. Flora Mycologica Iberica 3:1271.

7.

Calonge, F., Mata, M., Carranza, J. 2005. Contribución al catálogo de los Gasteromycetes (Basidiomycotina, Fungi) de Costa Rica. Anales del Jardín Botánico de Madrid 62 (1): 23-45.

AGRADECIMIENTOS Se agradece a las autoridades de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia las facilidades brindadas para elaborar la presente publicación, así como a la Dirección General de Investigación por el financiamiento otorgado a través de los proyectos PUIRNA y PUIDI.

31

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

8.

Dring, D. 1973. Gastromycetes. En: Ainsworth, G. & Sussman, A. (eds). The Fungi 4B. 451-478.

9.

Esqueda-Valle, M., et al. 2000. Composición de gasteromicetos en un gradiente de vegetación de Sonora, México. Anales del Instituto de Biología Universidad Nacional Autónoma de México, Serie Botánica 71 (2): 39-62.

10. Flores, R., M. Bran, E. Rodríguez, O. Morales, E. Berdúo, L. Montes. 2002. Hongos Micorrícicos de bosques de pino y pinabete. Universidad de San Carlos de Guatemala, Dirección General de Investigación. Guatemala. 50p. 11. Fuentes, G. 1996. Caracterización de los macromicetos que crecen en el Astillero Municipal de San Pedro Sacatepéquez, San Marcos. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala. (Tesis de graduación, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia). 60p. 12. Herrera, K. 1991. Estudio Etnomicológico en la región de Chipotón Sacatepéquez. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala, (Tesis de Graduación, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia). 92p. 13. Largent, 1977. How to identify mushrooms to genus. III. Microscopic features. Mad. River Press. 77p.

32

14. Márquez, E. 2001. Taxonomía de los macromicetos encontrados en la Finca “El Aprisco”, localizada en Chuipachec, Municipio de Totonicapán. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala. (Tesis de graduación, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia). 75p. 15. Morales, O. 2001. Estudio Etnomicológico de la Cabecera Municipal de Tecpán Guatemala, Chimaltenango. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala (Tesis de graduación, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia). 92p. 16. Pérez-Silva, E., Herrera, T., Esqueda-Valle, M. 1999. Species of Geastrum (Basidiomycotina: Geastraceae) from Mexico. Revista Mexicana de Micología 15: 89-104. 17. Rizzo, E. 1999. Estudio taxonómico de la Mycobiota del Parque Arqueológico Tikal. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala (Tesis de graduación, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia). 65p. 18. Sharp, A. 1948. Some Fungi Common to the Highlands of México and Guatemala and Eastern United States. Mycologia 40: 499-502. 19. Sommerkamp, I., Guzmán, G. Hongos de Guatemala, II. 1990. Especies depositadas en el herbario de la Universidad de San Carlos de Guatemala. Revista Mexicana de Micologia 6: 179-197.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

1

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

2

3

Figuras 1-3. 1. Calostoma cinnabarinum. Se identifica por el basidioma de color anaranjado hasta rojo carmín. Presenta un pseudoestípite perforado, con una cabeza globosa. Ejemplares recolectados en Macalajau, Uspantán, Quiche. 2. Calvatia cyathiformis. Basidiomas jóvenes y adultos con el característico exoperidio beige purpuráceo, con pseudoestípite. Ejemplares recolectados en el departamento de Huehuetenango. 3. Lycoperdon perlatum. Basidiomas subglobosos a piriformes con exoperidio ornamentado con espinas cónicas. Ejemplares recolectados en el departamento de Huehuetenango.

33

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Asociación entre la presencia de Helicobacter pylori y patología gástricas detectadas por endoscopia Alonzo L, Arroyo G, Benito M, Duarte A, Matta V, Nave F, Pernilla L, Polanco S, Rodas G, Ruiz R. Escuela de Química Biológica, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala RESUMEN Con el objetivo de determinar la relación que existe entre la presencia de Helicobacter pylori en biopsia con las patologías gástricas detectadas por endoscopias, se realizó la presente investigación. Para ello se recopilaron datos de 1468 pacientes que se sometieron a este procedimiento y a quienes se le realizó biopsia gástrica en busca de la bacteria. La recolección de datos se efectuó por consulta de los registros médicos de los pacientes evaluados por los gastroenterólogos que colaboraron con el presente estudio y se obtuvo información acerca de: edad, género, diagnóstico y presencia o ausencia de Helicobacter pylori en la biopsia realizada. Del total de 1468 pacientes, se encontró que 536 (36.5%) fueron hombres y 932 (63.5%) mujeres. Los resultados para Helicobacter pylori fueron positivos en 778 pacientes (53%) y negativos en 690 (47%). La patología gástrica que se observó con mayor frecuenica fue la gastritis crónica no atrófica en 415 pacientes (28.2%) seguida de la gastritis no especificada por el médico en 294 pacientes. El rango de edad en la que se presentó una mayor proporción de infección con Helicobacter pylori, fue de 41 a 50 años, no encontrando diferencia entre la presencia de Helicobacter pylori y el género. Se considera importante y necesario que en Guatemala se emplee una clasificación estándar para futuros estudios, como la clasificación de Sydney para determinar la presencia de Helicobacter pylori y su consiguiente implicación en el desarrollo de una patología gástrica, especialmente cáncer. En conclución, el 53% de los pacientes que se sometieron a una endoscopía presentaron un resultado positivo para la presencia de Helicobacter pylori (778/1468), porcentaje bastante alto y que correlaciona con el porcentaje de positividad encontrado en la población. Palabras claves: Helicobacter pylori, endoscopia, biopsia, gastritis. INTRODUCCIÓN

Helicobacter pylori es una bacteria con forma de espiral, Gram negativo, móvil, curva, presente en la mucosa gástrica. Coloniza las mucosas no secretoras de ácido del estómago y de la parte alta del tracto intestinal, incluyendo el duodeno [1]. Es una bacteria microaerofílica que se cultiva en medios con baja tensión de oxígeno (315%) y alta concentración de CO2 (3 – 10%). Al microscopio se observa con colorantes cromogénicos, por ejemplo bromuro de etidio, mostrando imágenes muy definidas sobre su morfología. 34

La infección ocurre a nivel mundial pero muestra grandes variaciones geográficas. En los países en vías de desarrollo puede llegar a ser tan alta como el 90%, mientras que en los países desarrollados esta es menor y oscila entre el 25 y el 50 %[2]. Se estima que la infección es adquirida antes de los diez años y que la prevalencia aumenta con la edad, sin embargo en países en desarrollo y con condiciones socioeconómicas bajas, la tasa de infección en niños es muy elevada, llegando hasta un 80% [3-4]. El modo de transmisión no ha sido del todo definido, pero existen evidencias que sugieren una

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

transmisión de persona a persona y por ingesta de comida o agua contaminada. Aunque no se conoce un reservorio animal para Helicobacter pylori ha sido aislado a partir de gatos. Su prevalencia depende en gran medida de factores ambientales y del hospedero, por lo que afecta en mayor medida a países en desarrollo, y se considera una enfermedad socioeconómica. Helicobacter pylori es moderadamente invasivo y coloniza la superficie de la mucosa gástrica. El microorganismo se protege de los ácidos estomacales gracias a la propia capa de mucus gástrico, después de la colonización y una combinación entre la producción de sustancias patógenas y la propia respuesta del hospedero produce inflamación, destrucción de tejido y ulceración [1].

poblaciones de 11 países europeos, Japón y los Estados Unidos se encontró una estrecha relación entre las prevalencias entre estas dos patologías, estimándose que el 10% de incremento en la prevalencia de la infección se asociaba con el 27% de aumento del cáncer gástrico [9]. Además, el linfoma (MALT) de células B puede experimentar una regresión después de la erradicación del H. pylori, lo que ha sugerido que esta bacteria puede jugar un papel etiológico en este tipo de linfoma [10]. En Guatemala existe poca información que relacione las patologías de tipo gástrico detectadas por endoscopía con la presencia de Helicobacter pylori, por lo que se consideró importante realizar este estudio con el fin de establecer esta asociación. MATERIALES Y MÉTODOS

Las patologías con las que se asocia con más frecuencia son la gastritis en sus variedades crónica activa, folicular, erosiva y atrófica. Se considera que más que comprometer el funcionamiento de la mucosa gástrica, el daño provocado más bien induce cambios malignos en ella [5]. Estudios epidemiológicos indican que las gastritis crónicas debidas a infecciones por Helicobacter pylori que no han sido tratadas, pueden determinar la aparición de cánceres gástricos por el daño causado a la mucosa gástrica, lo que ha llevado a que en junio del 1994 la Agencia Internacional de Investigaciones del Cáncer-OMS reconociera al H. pylori como carcinógeno del grupo I, el rango de peligrosidad más alto otorgado [6-8]. Por otro lado se ha encontrado mucha similitud entre la epidemiología de la infección por H. pylori y la del cáncer gástrico. En un estudio realizado por el grupo EUROGAST en 17

Para el estudio se contó con la colaboración de médicos gastroenterólogos de clínicas privadas de la ciudad de Guatemala. Se solicitó la información sobre los resultados de obtenidos en la endoscopía y de la investigación de H. pylori por biopsia. Durante el período de enero a agosto del 2008 se obtuvo una muestra constituida por 1,468 pacientes. La recopilación de datos fue en Excel, incluyéndose información sobre edad, género, diagnóstico de patología gástrica y presencia o ausencia de Helicobacter pylori en la biopsia. El diseño del estudio fue de tipo descriptivo, retrospectivo y para el análisis de datos se relacionaron los parámetros anteriores. RESULTADOS Los resultados de los 1468 pacientes

35

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

fueron tabulados y los diferentes diagnósticos agrupados según la clasificación Sidney para gastritis crónicas [11]. Para aquellas patologías que no entraban dentro de esta clasificación se agregaron otras categorías.

Del total de 1468 pacientes, 536 (36.5%) fueron hombres y 932 (63.5%) mujeres (Tabla 1). En relación a los resultados para Helicobacter pylori 778 (53%) fueron positivos y 690 (47%) negativos.

Tabla No. 1. Resultado para Helicobacter pylori de acuerdo al género y patología gástrica encontrada Masculino Patologías gástricas GC* No atrófica GC no especificadas por el médico GC De tipo química Gastritis inactiva e inespecífica Otras gastritis crónicas mixtas Gastritis erosiva GC atrófica Adenocarcinoma Gastritis aguda Endoscopia normal Total

Femenino

(+) 129

% 8.7

(-) 26

% 1.8

Total 155

(+) 227

% 15.5

(-) 33

% 2.2

Total 260

415

28.3

74 1

5.0 0.07

30 76

2.0 5.2

104 77

124 8

8.4 0.5

66 143

4.1 9.7

190 151

294 228

20.0 15.5

4

0.2

79

5.4

83

3

0.2

123

8.4

126

209

14.2

63 12 7 1 1 1 293

4.3 0.8 0.5 0.07 0.07 0.07 20

19 6 6 1 0 0 243

1.3 0.4 0.4 0.07 0 0 16.6

82 18 13 2 1 1 536

73 35 14 0 1 0 485

5.0 2.4 0.9 0.0 0.7 0.0 33

44 14 21 3 0 0 447

3.0 0.9 1.4 0.02 0 0 30.4

117 49 35 3 1 0 932

199 67 48 5 2 1 1468

13.6 4.6 3.3 0.3 0.07 0.07 100

GC*: Gastritis Crónica. Fuente: Datos Experimentales

El rango de edad en el cual se observó mayor positividad para H. pylori fue de 41-50 años con 188 casos, correspondiente al 12.8%. Le sigue el rango de 31 a 40 años con un total de 173 casos lo que corresponde al 11.7 % (grafica 1). La patología gástrica que se observó en mayor proporción fue la gastritis crónica no atrófica con 415 pacientes, siguiéndole la gastritis crónica no especificada por el médico con 294. En lo que se refiere a la asociación entre patología gástrica y la positividad al H. pylori, se encontró que la gastritis crónica en sus modalidades no atrófica, no especificada por el médico y la mixtas fueron las que presentaron una mayor positividad, 36

Total

ya que en conjunto representan el 47% de los casos positivos (Tabla 2).

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla 2. Asociación entre H. pylori y patología gástrica detectada por endoscopía Positivo

Patología gástrica GC no atrófica GC atrófica GC de tipo química GC erosiva Gastritis inactiva e inespecífica Otras gastritis crónicas mixtas GC no especificada por el médico Gastritis aguda Adenocarcinoma Endoscopía normal Total

No. 356 21 9 47 7 136 198 2 1 1 778

Negativo % 85.8 43.8 3.9 70.1 3.4 68.4 67.4 100 20 100 51.2

No. 59 27 219 20 202 63 96 0 4 0 690

Total %

14.2 56.2 96.1 29.9 96.9 31.6 32.6 0 80 0 48.8

415 48 228 67 209 199 294 2 5 1 1468

Fuente: Datos experimentales GC: gastritis crónica

En los casos estudiados, únicamente se encontraron cinco casos de adenocarcinoma, de los cuales un caso presentó positividad para el H. pylori, lo que representa un 0.07%. Interesantemente, en el grupo estudiado únicamente se encontró un caso de gastritis aguda el cual presentó resultado positivo para la presencia de H. pylori. DISCUSIÓN La infección por H. pylori ha sido asociada al desarrollo de gastritis, úlcera péptica, adenocarcinoma gástrico y linfoma gástrico de células B, aunque la mayoría de las personas infectadas no desarrollan sintomatología. En los casos en los que el sistema inmune no logra eliminar la infección, se produce una acumulación gradual de células inflamatorias lo que da lugar a la producción de la gastritis crónica superficial, la cual puede durar años o por toda la vida sin implicar mayores

complicaciones para las personas [12]. La gastritis desarrollada puede evolucionar hacia una úlcera pilórica o duodenal, o bien derivar en una gastritis atrófica multifocal, la cual a su vez evoluciona en una úlcera gástrica o en un proceso crónico que resulta en metaplasia [13]. Debido a la fuerte asociación que la literatura reportada entre la infección por H. pylori y la presencia de cáncer, este estudio se realizó con el fin de encontrar la asociación entre la presencia de Helicobacter pylori y patologías gástricas que fueron diagnosticadas por endoscopia [9, 14,15]. Los datos revelaron que la gastritis crónica no atrófica presentó un mayor porcentaje de resultados positivos para Helicobacter pylori con un 24.3% (356/1468). Estos datos concuerdan con los reportados en la literatura donde se reporta que ambos procesos presentan un perfil

37

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

epidemiológico similar, estando asociados a los aspectos socioeconómicos de la población [16]. Esta es la primera alteración histopatológica crónica asociada a la infección por H. pylori y en algunos estudios se ha encontrado que el 100% de los pacientes con este proceso son positivos a la infección, dato muy superior al reportado en este estudio donde se encontró un 24.3%. Este tipo de gastritis fue la más frecuente en este estudio, lo cual debe de tomarse en cuenta ya que los estudios han demostrado que este tipo de gastritis representa por si misma, un mayor riesgo de carcinoma. La infección induce cambios de características pre-metaplásicas, con microerosiones, alteración y pérdida del microvilli y abultamientos en la superficie luminar del glicocálix [17]. Se presentaron 228 casos de gastritis crónica de tipo química, de los cuales únicamente 9 casos fueron positivos para H. pylori. Esta gastritis se produce como resultado de un reflujo biliar, siendo el pH favorable para el desarrollo de Helicobacter pylori sin embargo, como se produce atrofia gástrica lo que resulta en una pérdida parcial o total de la mucosa, el alojamiento del H. pylori no es favorecido. Se ha demostrado que la gastritis crónica no atrófica puede evolucionar a gastritis atrófica, en la cual son frecuentes las áreas de metaplasia enteroide. Esto representa un riesgo para el desarrollo de cáncer gástrico, especialmente intestinal con predominio de varones. En este estudio se encontraron 48 casos de los cuales 21 tuvieron un resultado positivo para la presencia de H. pylori. No se encontró un predominio en el sexo masculino ya que de los 48 casos únicamente 15 pertenecieron a este género. 38

La gastritis erosiva no ofrece un ambiente propicio para el crecimiento de Helicobacter pylori puesto que esta es secundaria a productos irritantes como fármacos o infecciones bacterianas que pueden desarrollar hemorragias o úlceras. En este estudio se reportaron 67 casos, de los cuales 47 (32%) presentaron positividad para Helicobacter pylori. Las gastritis inactivas e inespecíficas, presentan resultados predominantemente negativos con un 13.8 % (202/1468), debido a que no tiene causa determinada ni se puede relacionar con la presencia de Helicobacter pylori. En la categoría de otras gastritis crónicas mixtas, se agruparon las patologías diagnosticadas por el médico con base a dos o más alteraciones gástricas en conjunto. Se observó un elevado porcentaje de casos positivos para Helicobacter pylori con un 68.3% (136/199). De igual forma, se agruparon las patologías no especificadas por el médico con una positividad del 67.3%, (198/ 294) incluyéndose aquellas que no cumplen con las características establecidas en los parámetros del estudio. De los resultados obtenidos en las clasificaciones de gastritis aguda y adenocarcinoma, se puede considerar que no son representativos, debido a que el porcentaje de casos encontrados es muy bajo en comparación a la población que se estudio, Con respecto a los casos de gastritis aguda, se reportan dos casos y ambos son positivos para Helicobacter pylori. Las causas pueden ser diversas por lo que un desequilibrio de cualquier tipo en la homeostasis corporal puede provocar que una simple inflamación favoresca la infección por Helicobacter pylori. Con respecto al adenocarci-

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

noma, este podría ser consecuencia de una gastritis previa por Helicobacter pylori y de evolución lenta.

REFERENCIAS 1.

Schwizer W, et al. Helicobacter pylori and symptomatic relapse of gastro-oesophageal reflux disease: a randomised controlled trial. Lancet 2001; Págs. 1738-1742pp.

2.

Dunn B, Cohen H, Blaser M. Helicobacter pylori. Clin. Microbiol Rev. 1997.10 (4):720741.

3.

Hernández M. Helicobacter pylori. La bacteria que más infecta al ser humano. Rev Cubana Aliment Nutr . 2001. 15 (1): 42-54.

4.

Salgueiro J et al. Review article: is there a link between micronutrient malnutrition and Helicobacter pylori infection?. Aliment Pharmacol Ther 2004; 20:1029-1034.

5.

Khorrami S, et al. Helicobacter pylori eradication and prevention of recurrent hemorrhage from peptic ulcer. A meta- analysis. NEJM .Gut 2001; 49; (Suppl2), A61.

6.

International Agency for Research on cancer. Schistosomes, liver flukes and Helicobacter pylori. Lyon: JARG. 1994;61:177-241.

7.

NIH Consensus Conference. Helicobacter pylori in peptic ulcer disease. NHI Consensus Development Panel on Helicobacter pylori in peptic ulcer disease. JAMA.1994; 272:65-69.

8.

Hernández M. Helicobacter pylori. La bacteria que más infecta al ser humano. Rev Cubana Aliment Nutr 2001:15 (1): 42-54. Eurogast Study Group. An international as-

Cabe mencionar que de la población de 1468 pacientes, solo uno de ellos presentó una endoscopia normal con resultado positivo para Helicobacter pylori. Con respecto a la edad, los rangos donde se ubica el mayor porcentaje de casos positivos a Helicobacter pylori es en el rango de 41 a 50 años con un total de 188 pacientes, siguiéndole el rango de 31 a 40 con un total de 173 pacientes. Al observar la curva puede evidenciarse que la positividad va aumentando con la edad hasta llegar a un pico y posteriormente desciende, datos que ya han sido reportados por la literatura. Con respecto al género, se logró determinar que hay ciertas patologías asociadas directamente a género en este estudio, pero se considera que esto no es epidemiológicamente relevante debido a que en este estudio el número de personas del género femenino fue mayor. En conclusión, el 53% de los pacientes que fueron sometidos a una endoscopía presentaron un resultado positivo para la presencia de Helicobacter pylori (778/1468) dato bastante alto y que correlaciona con el porcentaje de seropositividad encontrado en otros estudios para la población en general. AGRADECIMIENTOS Por su colaboración y apoyo para el desarrollo de la presente investigación a los doctores: Nery Mencos, Helio Lee, Luis Jerez, Rolando Hernández, Luis Castillo, Carlos Oliva, Erick Hernández Mogollón y Carlos Salvatierra.

9.

39

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

sociation between Helicobacter pylori infection and gastric cancer. Lancet. 1994.341:1359-62. 10. Graham DY. Evolution of concepts regarding Helicobacter pylori: from a cause gastritis to a public health problem. Am. J. Gastroenterol.1994;89(4):469-72. 11. Gisbert J y Pajares García J. Tratamiento de las enfermedades gastroenterológicas. Doc. Tec. AEG. 2004 octubre. 30 pp. 12. Breuer TH, Malaty D &raham Y. The epidemiology of H. pylori-associated gastroduodenal diseases. En: Ernst PB, Michetti P, Smith D. The Immunobiology of H. pylori: from pathogenesis to prevention. Lippincott-Raven Publishers. Philadelphia. 1997. Pp 1-14.

40

13. Asaka M et al. Gastric cáncer. En. Mobley LT, Menz GL and Hazelli SL. Helicobacter pylori: physiology and genetics. American Society for Microbiology Press, Washington DC. 2001. Pp 481-498. 14. Tachiro J et al. Gastric cancer detected after Helicobacter pylori erradication. Digestive Endoscopy. 2007; 19:167-173. 15. Huang JQ, et al. Metanalysis of the relationship between CagA seropositivity and gastric cáncer. Gastroenterology. 2003;125:1636. 16. Sipponen P, Kekki M, Siurala M. The Sydney System: epidemiology an natural history of chronic gastritis. J. Gastroenterol Hepatol. 1991;6: 244-51. 17. Sipponen P, Riihelä M, Hvvärinen H, Seppälä K. Chronic nonatrophic (“superficial”) gastritis increases the risk of gastric carcinoma. Scand. J. Gastroenterol. 1994:29:336-40.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Interacción de linfocitos T CD4 con el segmento V3 de la glicoproteína 120 presente en el Virus de Inmunodeficiencia Humana tipo 1 Carrascoza F, Paz A, Departamento de Citohistología RESUMEN La entrada del virus de inumunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1) a un linfocito Th CD4+ se inicia por la interacción del trímero viral gp160, el cual contiene en su extremo la glicoproteína gp120. Ésta interactúa directamente con el receptor CD4 del linfocito y posteriormente el complejo CD4-gp120 reacciona con un correceptor presente en los linfocitos ThCD4+. Esta investigación propone un mecanismo de reacción entre la glicoproteína gp120 en su segmento V3 al interactuar con el segundo segmento extracelular en el correceptor CCR5, para ello se han utilizando programas computacionales de enlace proteína-ligando para obtener detalles de las reacciones bioquímicas existentes entre estas regiones, con estos análisis se ha podido explicar la orientación CCR5-gp120 que forma este complejo. Además se ha diseñado un modelo molecular computacional que explica y es coherente con los resultados obtenidos entre esta investigación y las investigaciones previas. Los resultados encontrados muestran que existen regiones en el segmento V3 de gp120 que interactúan con el segundo segmento extracelular en CCR5, además de confirmar las regiones que interactúan en gp120 con los primeros 15 aminoácidos del correceptor CCR5. Esta propuesta explica mejor lo que ocurre en las cepas X5, X5/R4 y R4 de VIH que seleccionan entre diferentes correceptores (CXCR4 y CCR5 respectivamente) y sugiere que existen aminoácidos en V3 de gp120 cuya función es la orientación específica a un enlace estabilizado por todas las regiones de reacción entre gp120 de VIH-1 y el correceptor CCR5.

Introducción En Guatemala, según los datos arrojados por el Ministerio de Salud Pública en 20071,2 desde enero de 1984 hasta octubre de 2007 hay un total de 10,667 casos de infección por Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) reportados, de los cuales 519 casos son transmisiones de madre a hijo. Este informe no reporta por falta de información, el porcentaje de personas que están vivas con VIH y por tanto tampoco reporta el número de defunciones a causa del Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA), en ninguna fecha. Para poder encontrar la cura de una enfermedad, es necesario conocer su naturaleza. En cuanto a las investigaciones realizadas sobre VIH, que genera el SIDA, estas son muy abundantes, sin embargo no existen aun más que soluciones paliativas y propuestas de vacunas que apenas empiezan a ser desarrolladas y probadas. Se conoce actualmente que el VIH-1 tiene un primer

contacto con el linfocito ThCD4+ mediante gp160 que es un trímero proteico que conforma el extremo de los receptores del virus, en éste trímero se encuentra en la sección más externa gp120 que es la primera glicoproteína en entrar en contacto con CD4 que es el receptor principal del linfocito ThCD4+3,4,5. Después de que gp120 se ha unido a CD4, el complejo gp120-CD4 debe unirse a otro correceptor, comúnmente CCR5 ó CXCR4, éste último lo utiliza el virus generalmente en la etapa tardía de la enfermedad, por lo que este estudio se enfoca en el contacto entre el correceptor CCR5 y gp120, donde gp120 utiliza una serie de segmentos que conforman el epítopo que ha de recibir al correceptor6. En cuanto a las regiones específicas de CCR5 y gp120 que entran en contacto, se ha logrado mediante técnicas de cristalografía de rayos Xττ, obtener modelos computacionales moleculares y tridimensionales, los cuales han sido compilados en archivos de extensión .pdb, y posteriormente se

1

4

2

5

Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social (2007). Judith García Epidemióloga, FETP-GAP. (2007). 3 Navid Madani et al (2004)

Kwong P. et al (1998) Madani N, Perdigoto A, (2004) 6 Sophia Rits-Volloch, et al (2006)

41

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

analizan con programas computacionales de enlace proteína-ligando, para determinar las regiones específicas de interacción 7,8. En esta investigación, se ha buscado esclarecer dentro de estas regiones de interacción, los aminoácidos específicos que intervienen, para poder describir posteriormente un mecanismo de reacción que explique el comportamiento de dichas proteínas y consecuentemente el comportamiento inicial del virus al contactar con el linfocito receptor. Para esclarecer estos mecanismos de reacción y reacción se han creado una serie de experimentos computacionales utilizando el programa Autodock 4.0, como método de enlace computacional automatizado, en donde además se han corroborado otros experimentos reproducidos con el mismo programa y con programas semejantes 8,9. Materiales y Métodos Universo de trabajo Puesto que se trata de un estudio tipo meta – análisis, el universo de trabajo se conformó por toda aquella información acerca de la naturaleza inmunológica, bioquímica y química del VIH y su interacción con los linfocitos T CD4+. Por lo cual, los reportes, tesis, artículos científicos y bases de datos fueron discriminados con los criterios que se presentan en esta sección. Los materiales y métodos utilizados en el estudio fueron los siguientes:

Materiales: Investigaciones previas Reportes, tesis, artículos científicos y bases de datos. Hardware: A- Procesador AMD Sempron 2800+ / 1000 Mb Ram / 256 Mb Nvida GeForce FX 5500. B- Procesador AMD Semprom 3400+ / 512 Mb Ram / 256 Mb Nvidia GeForce FX 5200 . Software: A-Linux Ubuntu 8.04 / Autodock 4.0 /Autodock Tools 4.01/Hex 5.0/UCFS Chimera 1.2540 B- Linux Slackware 12.01 /Autodock 4.0 / Autodock Tools 4.01/Hex 5.0/UCFS Chimera 1.2540 Métodos. Criterios de inclusión y exclusión de artículos revisados: Fueron seleccionados los artículos y la bibliografía según su importancia por: Concepto: Caracterización estructural de aminoácidos relevantes (tanto de gp120 como de CD4 y los correceptores CXCR4 y CCR5). Cronológico: Se priorizaron los estudios más recientes, puesto que el fin de esta investigación no es estadístico, se incluyeron artículos de 1981 a 1997 con un carácter histórico, en algunos casos algunos conceptos anteriores a 2000 continúan vigentes (ver descripción de CD4 y gp120 y la sección Conceptos básicos de inmunología).

Tabla No. 1 Cepa

(Posición Inicial) Secuencia (Posición Final)

JR-FL

(296)CTRPNNNTRKSIHI- -GPGRAFYTTGEIIGDIRQAHC (331)

HXBc2

(296)CTRPNNNTRKRIRIQRGPGRAFVTIGK-IGNMRQAHC (331)

Comparación entre las Cepas JRFL y HXBC2 en su región V3 ττ

Los experimentos mediante cristalografías de rayos X consisten en analizar un cristal del complejo CCR5-gp120-CD4 el cual es interpretado en un modelo virtual.

42

7

Shuqun Liu ·et al (2003) Chih-chin Huang et al (2007) 9 Morris, G. M., et al (1998) 8

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Según el tipo de información: Primaria (artículos que generan resultados con base en experimentos realizados por la misma institución (o grupo científico) que las analiza y reporta, en el caso de las secciones “Estudios previos sobre la estructura de gp120 y de CD4” se utilizaron bases de datos de reconocimiento internacional. Fueron excluidas por tanto las investigaciones de tipo secundarias y terciarias: que son estudios realizados por aquellas instituciones o grupos que recopilan los análisis realizados por otras instituciones para presentarlos en compendios, resúmenes paráfrasis u otro tipo de interpretación que no sólo pueda alterar la información primaria, sino también que sesguen los resultados de laboratorio originalmente obtenidos. No fue el objetivo de este estudio obtener información con fines de comparación estadística, a excepción del planteamiento de la estructura básica de gp120 donde se utilizaron bancos de datos como fundamento para encontrar factores comunes de expresión en los aminoácidos del segmento V3. También en el caso de los correceptores, para lo cual se utilizaron estudios que demostraron obtener las estructuras por sus propios procedimientos de laboratorio, por lo cual estas fuentes de datos fueron consultados en artículos científicos mundialmente reconocidos por la misma comunidad científica. Se observaron según el caso, aquellas estructuras proporcionadas por artículos científicos que reportaron mutaciones, supresiones o pérdida de aminoácidos según la importancia que tengan dichas alteraciones para los segmentos estudiados en este trabajo. Método de Análisis Estructural Químico La elucidación de los mecanismos de reacción planteados se hizo por medio de programas computacionales de tres dimensiones que permitieron un análisis exacto con archivos de tipo banco de dato proteico pdb (protein data

bank), recopilados de la información brindada por los autores de artículos que generan estos archivos virtuales tridimensionales en base a estudios cristalográficos de rayos X, y que se encuentran recopiladas en bases de datos como la Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB) que es un grupo respaldado por Rutgers el cual es el departamento RCSB de la Universidad de New Jersy, el grupo RCSB-SDSC que está localizado en el Centro de Supercomputadoras de San Diego (SDSC), la Skaggs School de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas (SSPPS) de la Universidad de California, San Diego (UCSD), y el grupo RCSB-BMRB que está localizado en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Wisconsin-Madison. También ha sido tomado en cuenta The World Wide Protein Data Bank que es el centro de depósito mundial de proceso y distribución de datos pdb, cuyo respaldo descansa en los grupos RCSB de Europa, Estados Unidos y Japón. Los programas de estudio de estructuras biológicas macromoleculares utilizados para este estudio como Hex 5.0, Autodock y Chimera, fueron seleccionados por su reconocimiento en la exactitud de la descripción molecular en tres dimensiones de las nubes electrónicas que conforman cada uno de los átomos presentes en estas macromoléculas, esta descripción atómica está basada en la interpretación de algoritmos matemáticos que describen los orbitales moleculares mediante una malla electrónica virtual tridimensional, permitiendo predecir los cambios conformacionales del ligando y correceptor. Procedimiento 1- Se seleccionaron los mejores archivos del complejo CD4-gp120 y de CCR5 en formato .pdb discriminados según los criterios previamente descritos. 43

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Archivo 1OPW La secuencia de HIV-1 utilizada fue la glicoproteína de cubierta gp120 cepa HXBc2 expresada en el archivo 1OPW.pdb extraído del sitio de internet de Proteín Data Bank. Este archivo muestra a gp120 en complejo con CD4 Humano y con CCR5 en el último estado del enlace CD4-gp120-CCR5. En este archivo no se ha publicado el segmento V3 de gp120 y CCR5 está unido a gp120 en una propuesta molecular teórica, cuyas coordenadas atómicas provienen de una evaluación por cristalografía de rayos X. En 1OPW.pdb las cadenas gp120 y CD4 fueron obtenidas del archivo 1G9M.pdb que presenta un complejo CD4-gp120-17B donde 17B es un anticuerpo monoclonal, y las coordenadas atómicas de este archivo han sido verificadas por medio de cristalografía de rayos X. Sin embargo 1OPW.pdb ha sido tratado según el mismo artículo de Liu S.Q. et. al.(2003) por simulación de movimiento molecular y enlace automatizado para representar este modelo teórico de enlace. El tratamiento que se realizó en 1OPW.pdb consistió en eliminar la cadena de secuencia de CCR5 por medio del programa computacional Chimera, y se verificó posteriormente que no existieran partículas de agua o aminoácidos incoherentes en el complejo CD4-gp120 restante. Esto se hizo previo a la utilización de este complejo para correrlo en las secuencias de enlace computacional automatizado con el programa Autodock4.01. Archivo CCR5 Para realizar las secuencias de enlace computacional automatizado se utilizó un segmento de CCR5, no CCR5 completo puesto que el programa Autodock 4.01 solamente permite el enlace un receptor-ligando donde el receptor puede ser cualquier macromolécula que no supere los 50,000 átomos, pero el ligando debe ser pequeño, con un máximo de 128 átomos; este máximo es extensible a cantidades mayores de 44

átomos con la consecuencia de cargar excesivamente los cálculos computacionales que un ordenador AMD 3400+ Mhz puede realizar. Este fue el motivo por lo cual se utilizó el archivo 2RLL.pdb que es una secuencia corta de CCR5 Nt (7-15) (los aminoácidos 7-15 de la región N terminal que eventualmente también se expresa como CCR57-15 o simplemente CCR5 7-15). Además, la secuencia CCR5 7-15 es la que previamente se ha descrito como la región de interacción más importante en el correceptor CCR5 junto a su región extra celular ECL2, región que se detalla a continuación. Archivo ECL2 Para evaluar las interacciones energéticas entre el segundo segmento extracelular de CCR5 que es llamado ECL2, fueron extraídos los aminoácidos 169 al 180 de la cadena CCR5 presente en el archivo 1OPW.pdb descrito previamente. Para eliminar los posibles errores de evaluación energética, se le asignó movimiento torsional aleatorio tanto a la cadena peptídica como a las cadenas laterales de ECL2 en un proceso que será detallado más adelante. Archivo 2B4C 2B4C.pdb es otra representación de anticuerpo monoclonal unido al complejo gp120-CD4. La secuencia utilizada de gp120 de VIH-1 en este archivo pertenece a la cepa JR-FL que es una de las más comunes junto a la cepa HXBc2, se seleccionó este archivo por ser el único que incluía por completo el segmento V3 y además, se encuentran en estado no enlazado. El propio archivo 2BC4 es una representación teórica del enlace a un anticuerpo monoclonal. Las regiones de interés no han sido alteradas significativamente como lo describe este mismo archivo. Para el segmento V3 a continuación se detalla la diferencia entre cada cepa (Ver Tabla No.1) Este archivo fue seleccionado puesto que sus coordenadas fueron obtenidas directamente por

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

medio de difracción de rayos X en base a un cristal de complejo. El tratamiento ejecutado a este archivo consistió en la eliminación de las cadenas H y L, siglas que representan las secuencias de las moléculas anti – VIH gp120 inmunoglobulinas X5 de cadena ligera y cadena pesada respectivamente, además fue eliminada la secuencia Het que comprende residuos proteicos presentes en el cristal analizado. El nuevo archivo producto de este tratamiento fue nombrado gp120-CD4.pdb. Archivo V3 El archivo gp120-CD4.pdb antes mencionado fue tomado y se sustrajo la sección V3, explícitamente los aminoácidos desde PRO299 hasta ARG327 de gp120 utilizando para ello el programa computacional Chimera, y fue guardado como V3.pdb. 2- Se establecieron los puntos críticos de reacción según los archivos .pdb seleccionados. 3- Se determinaron por métodos de enlace computacional proteína-ligando las regiones que intervienen entre gp120 y CCR5 con el fin de describir la estructura del complejo CCR5-gp120-CD4.

Dicha determinación se realizó adquiriendo y construyendo archivos pdb pequeños de CCR5 que reaccionaron como ligandos contra regiones específicas del enlace gp120-CD4, las cuales fueron preestablecidas por los datos que reporta la literatura. Determinación de las Regiones de Reacción de CD4-gp120 y CCR5 Se realizó un total de ocho corridas por medio del programa computacional Autodock versión 4.01 para determinar por medio de varias comparaciones en las energías de enlace determinadas por el programa, los aminoácidos que producían los complejos receptor-ligando más estables en función de las mayores energías de enlace liberadas. Parámetros Utilizados en Cada Corrida: [Número de corridas en Algoritmo Genético: 100] Tamaño de la población: 150 individuosMáximo [Rango de mutaciones genéticas10: 0.02] [Rango de traslapes: 0.8] Modo de algoritmo genético de traslape: twopt Número de generaciones de las cuales se escoge el peor individuo: 10

Tabla No. 2: Comparación entre las Corridas 1 y 2

– Algunas imágenes de gráfica molecular fueron producidas utilizando el programa UCSF Chimera package de el Resource for Biocomputing, Visualization, and Informatics de la University of California, San Francisco (soportado por NIH P41 RR-01081). 10 Rango de mutación: Es un punto flotante desde 0 a 1, representando la probabilidad de que un gen particular sea mutado. Este parámetro generalmente es pequeño. Rango de Traslape: Este es un numero variable desde 0 hasta 1 denotando el rango de traslape. El rango de traslape es el número esperado de pares en la población que intercambiarán material genético. Corregir este valor a 0 torna el Algoritmo Genético en un método de programación evolucionaria (EP), pero EP puede requerir probablemente un incremento concomitante en el rango de mutaciones del algoritmo genético con el objeto de ser eficiente.

45

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Gráfica No. 1

Número máximo de individuos que sobreviven por cada corrida: 1 [Número de Evaluaciones: 2.5 millones] Número Máximo de Generaciones: 27,000 Los parámetros electos referentes a la probabilidad de mutación genética son bajos, puesto que Autodock los utiliza en caso de trabajar con secuencias de ADN o ARN, en este caso se disminuye tal probabilidad para poderlo aplicar sin problemas a secuencias proteicas. Para realizar el enlace automatizado, los segmentos pdb construidos o adquiridos fueron sometidos a una malla electrónica tridimencional donde se se ubicó el receptor gp120-CD4. Para este caso en particular se creó un segmento de CCR5 que es la región Nterminal que comprende los primeros aminoácidos 7-15 de CCR5 que se hicieron reaccionar contra las regiones V3 y contra las regiones V1/V2 presentes en el complejo gp120-CD4. Otro segmento importante que fue creado es el de la segunda región extracelular conocida como ECL2 la cual ha sido descrita como importante por su interacción con gp120. Este segmento ECL2 también es sometido al proceso de enlace automatizado en las regiones V3, V1/V2. 46

4- Para conocer la orientación exacta de CCR5 respecto de gp120, los datos antes generados fueron comparados mediante las energías de enlace liberadas, que son calculadas por el mismo programa Autodock 4.01, es de esperar que las regiones más exitosas en el enlace posean las mayores liberaciones de energía y que por tanto se comportan más estables al poseer menor energía de enlace. 5- El nuevo complejo CCR5-gp120-CD4 adquirido por este método es sometido a un análisis estructural mediante los programas computacionales que permitieron medir la interacción de los aminoácidos del segmento V3 con CCR5 en los siguientes parámetros: distancia de enlace, campos energéticos, formación de puentes de hidrógeno, interacción de regiones polares, interacciones de Van der Waals. 6- Finalmente con esta información se obtuvieron conclusiones acerca del mecanismo de reacción sugerido para obtener este complejo CCR5-gp120-CD4. RESULTADOS Se realizó un total de 8 corridas en donde cada una brinda 100 posibles soluciones, de estas 100 soluciones se extrajeron las mejores en base a: - Mayor liberación de energía de enlace: que determina la estabilidad del complejo formado, además se analizó este parámetro en conjunto con otras energías que complementan este resultado. - Lógica conformacional: en base a un análsis sobre la posibilidad que presenta determinada conformación de un aminoácido, de existir en la realidad. - Lógica Posicional: Si la posición ligando-proteína es coherente con lo reportado por la literatura y en base a la situación mecánica celular.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Gráfica No.2

Izquierda: Detalle de la conformación de la CORRIDA 1, Rango 1/100, se puede apreciar en detalle la conformación de CCR5 respecto a gp120, claramente se encuentra posicionado entre V3, la hoja de enlace y la sección V1/V2. Esta es conformación elegida por el programa como Rango 1/100 lo que se interpreta como la primera posición elegida por el programa en base a la energía de enlace más baja (-3.77 Kcal/mol), y ha sido descartada por encontrarse posicionada en medio de las tres regiones más reactivas de gp120. El análisis que condujo a tomar la conformación de rango 2/100 como conformación óptima para esta corrida se detalla en la sección Discusión de Resultados. Los puentes de hidrógeno son representados como puntos verdes, los aminoácidos que intervienen por parte de gp120 son de color verde, CCR5 está esquematizado como estructuras de líneas, gp120 fue esquematizado como estructura Ribbon, todas las interacciones atómicas intermoleculares han sido marcadas en esferas de colores, rojo-oxígeno, amarillo-azufre, azul-nitrógeno, griscarbono. Derecha: Detalle del enlace CCR5- 7-15 a gp120, Corrida 1, Rango 2/100. En el rango 2/100 ya no existe una interacción directa con el segmento V3, únicamente con ARG440 que pertenece a la hoja de enlace y la sección V1/V2 en los aminoácidos PRO206-SER209.

Gráfica No. 3

Izquierda: Interacción en Corrida 2 Rango 1/100. Es posible apreciar el contacto del GLN422 mediante puente de hidrógeno con ASN13, así como también el puente de hidrógeno existente entre TYR15 y ILE423 de la región de la hoja de enlace en gp120, estas interacciones son ayudadas por ILE9 en CCR5 y por LYS432 en gp120. Derecha. Contexto de la Corrida 2 Rango 14/100. CD4 se observa en color rojo y esquema Ribbons, gp120 de VIH se representa en color azul y en esquema de Ribbons, y CCR5 1-15 está representado en estructura de líneas.

47

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla No. 3 Comparación entre las corridas 3, 4 y 5 CxCy: corrida x, Rango y/100 todas las energías han sido medidas en Kcal/mol RMS: Root Mean Square (Raiz Cuadrada Media)

Propiedad

C3R1

C4R1

C4R2

C4R3

C4R4

C4R8

C4R9

C5R1

C5R2

Energía Enlace

-1.47

-4.58

-4.22

-3.68

-3.57

-2.86

-2.83

-0.81

0.4

Energía Intermolecular

-6.74

-6.14

-7.96

-6.9

-5.48

-3.85

-3.65

-7.76

-6.81

Energía Interna

-7.86

-11.57

-9.39

-9.91

-11.22

-12.14

-12.3

-6.17

-6.27

Energía Torsional

13.13

13.13

13.13

13.13

13.13

13.13

13.13

13.13

13.13

Energía Extendida de No Enlace

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Cluster RMS

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Ref RMS

7.24

6.62

15.54

12.1

9.67

5.82

9.6

7.2

7.2

bl

3 C

ó

l

C

d

3

Gráfica No. 4 Detalle de Corrida 3 Rango 1/100: se observa que las interacciones más claras son de PRO437-SER179 (los aminoácidos en rojo pertenecen a gp120, el resto a CCR5); ALA436-LEU174, GLY173GLN203.

Gráfica No. 5 Interacción en Corrida 4, Rango 1/100: gp120 se presenta en color azul y en esquema Ribbons, ECL2 se aprecia en estructura de líneas. Las interacciones principales de este confórmero se observan en ARG440 que enlaza puentes de hidrógeno a TYR176, y a su vez con GLU172 en interacción electrostática de los grupos amino y carbonilo. Se forman dos puentes de hidrógeno entre las CYS178, TYR176 y CYS205. Esta conformación es la más estable en su relación de energía de enlace y es la propuesta por Autodock como la mejor solución. Se puede apreciar también una ruptura típica de la conformación de ECL2.

48

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Gráfica No. 6

Izquierda: Interacción en Corrida 4, Rango 3/100: En esta conformación ECL2 también se encuentra distribuido a lo largo de sí y confirma la alta reactividad de las regiones de la hoja de enlace y la región V1/V2 lo que puede sugerir que esta región es de suma importancia para la orientación de ambas proteínas durante el mecanismo de enlace gp120-CCR5. Derecha: Interacción en Corrida 4, Rango 4/100: Esta es una de las interacciones energéticas más baja que también muestra una concordancia con las propiedades físicas y mecánicas de ECL2 en cuanto a la conformación que se espera guarde este segmento. Se puede observar que CCR5 7-15 interacciona con la región media de V3 y con ARG440 de gp120 que es uno de los aminoácidos que ha destacado en la interacción con CCR5. Si embargo ECL2 se encuentra al revés respecto a su orientación con CCR5 en la interacción global gp120-CCR5. Gp120 ha sido representado en color gris y en estructuras Ribbons.

Gráfica No. 7 Gráfica No.7: Interacción en Corrida 5, Rango 2/100: En la imagen superior se observa la única interacción importante encontrada para la relación ECL2-V1/V2, en la imagen se puede observar que el contacto directo es pobre entre ambas secciones y la energía de enlace reportada para esta interacción (0.4 Kcal/ mol) es positiva, por tanto endotérmica. gp120 ha sido descrito como estructura Ribbons gris y ECL2 como estructura de líneas.

49

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla No.4: Comparación entre las Corridas 6 y 7 CxRy: Corrida X, Rango y/100 RMS: Root Mean Square (Raiz Cuadrada Media)

Propiedad

C6R1

C6R13

C6R14

C7R1

C7R13

Energía de enlace Energía Intermolecular Energía Interna :

11500000.0 -4.06 11500000.0

11500000.0 -3.04 11500000.0

11500000.0 -2.12 11500000.0

22.12 -7.16 -0.4

22.43 -7.3 -0.39

Energía Torsional :

30.13

30.13

30.13

30.13

30.13

E. Ext. de No Enlace

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Cluster RMS:

0.0

0.0

0.0

0.0

0.88

Ref RMS:

28.64

28.64

25.88

16.46

16.38

Gráfica No. 8

Izquierda: Interacción en Corrida 6, Rango 1/100: Puede observarse la interacción electa por el programa Autodock como la óptima tomando como referencia la energía intermolecular reportada para este enlace que es -4.06 Kcal/mol. El segmento V3 de gp120 se observa de color celeste y en esquema Ribbons, al igual que CCR5 que se presenta de color rojo. Los aminoácidos de ambas proteínas que entran en contacto han sido representadas en estructura de líneas. Es posible distinguir un puente de hidrógeno representado por puntos verdes entre GLY314 y TYR184, es importante hacer notar que la posición física en este modelo, no encaja con la descripción propuesta por Liu et. al. (2003) en el archivo 1OPW.pdb. Derecha: Interacción en Corrida 6, Rango 13/100: Esta es la primera interacción encontrada que posee un orden coherente con el esquema general propuesto. Se observa que está estabilizada por un puente de hidrógeno formado entre GLY321-HIS175, e interacciones entre TYR318-LYS171 e GLY314-ARG168. El segmento V3 se encuentra representado en color Azul, gp120 en celeste y CCR5 en fucsia. Los aminoácidos que interactúan están representados en esquemas de líneas y tanto V3 como CCR5 en esquema Ribbons.

50

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Gráfica No. 9

Izquierda: Interacción en Corrida 6, Rango 14/100: Otra interacción no muy diferente en el estado energético intermolecular, pero presenta una mejor posición en contexto de V3 en relación con CCR5 y gp120. Aquí las interacciones importantes están descritas por ASN302,ARG304HIS175, THR320-LYS171, ASN308-GLN170 y por ARG315-SER189. El segmento V3 de gp120 se presenta de color Azul, CCR5 de color morado, gp120 de color celeste y al fondo puede apreciarse CD4 en color rojo. Todas las proteínas se encuentran en esquemas Ribbons y los aminoácidos que interactúan en esquemas de líneas. Derecha: Detalle en la Interacción de la Corrida 7, Rango 3/100: un acercamiento de esta interacción revela los aminoácidos importantes en la estabilización de este complejo, entre los aminoácidos que interactúan se puede distinguir: ILE309,LYS305-TYR3; GLY314-LYS276, PRO313-ASN273, GLN312-SER272,ASN266.

Gráfica No. 10 Detalle de la Interacción en Corrida 8, Rango 1/100: se aprecia un acercamiento de la mejor interacción en esta corrida. Los enlaces destacados son descritos a continuación: GLU172-ASN300, GLY173THR303, LEU174 mediante puente de hidrógeno a ARG304, TYR176SER306, ILE307. El segmento V3 de gp120 ha sido ilustrado en color azul y en esquema Ribbons, el segmento ECL2 de CCR5 ha sido descrito en color gris y también en esquema Ribbons. Las interacciones han sido señaladas con esferas y los puentes de hidrógeno con lineas punteadas verdes. La gráfica representa la situación teórica de la mejor conformación de enlace entre el segmento ECL2 del correceptor CCR5 y el segmento V3 de gp120, la mayoría de las mejores conformaciones de las 200 evaluaciones hechas a este segmento apoyan esta conformación que a pesar de poseer una energía de enlace positiva (5.97 Kcal/mol) se encuentra en un contexto bastante lógico respecto a las propuestas de la conformación post enlace hasta ahora desarrolladas como en el caso de Liu et al. (2003). V3 Se representa en color azul y en esquema Ribbons mientras que ECL2 se presenta en color lila y en esquema Ribbons también. Los choques intermoleculares se señalan con esferas, y los puentes de hidrógeno con lineas punteadas verdes.

51

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla No. 5 Comparación entre las corridas relacionadas con la interacción entre ECL2 de CCR5 y V3 de gp120 RMS: Root Mean Square (Raíz Cuadrada Media) Todas las energías han sido estimadas en Kcal/mol. E. Ext de No Enlace: energía extendida de no enlace.

Propiedad

C8R1

C7R3

C6R13

C6R14

Energía de enlace

5.97

22.43

11500000.0 11500000.0 -3.57

-2.83 -3.65

-2.12

C4R4/100 C4R9/100

Energía Intermolecular

-7.15

-7.3

-3.04

-5.48

Energía Interna :

0.0

-0.39

11500000.0 11500000.0 -11.22

Energía Torsional :

13.13

-12.3

30.13

30.13

30.13

13.13

13.13

E. Ext de No Enlace

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Cluster RMS:

0.0

0.88

0.0

0.0

0.0

0.0

Ref RMS:

20.2

16.38

28.64

25.88

9.67

9.6

Gráfica No. 11 Vistas laterales del la unión propuesta entre gp120 de VIH-1 al correceptor CCR5. Es posible observar que la conformación del segmento V3 ha cambiado, que el segmento N-terminal de CCR5 está enlazado a la región V1/V1 cercana a la hoja de enlace en gp120, y que en el caso del segundo segmento extracelular el enlace ha ocurrido a través de los aminoácidos 304-320 de la región V3 en gp120.

52

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Para recrear el contexto en el que se encuentra el complejo gp120-CD4 previo al enlace del correceptor CCR5 se realizaron una serie de mediciones llamadas “Corridas” cuyos resultados se interpretan a continuación. Corrida 1 y Corrida 2 En estas corrida se evaluó la interacción de CCR5 (aminoácidos del 7-15) con las áreas de gp120CD4 descritas como reactivas, las gráficas 2 y 3 muestran las mejores conformaciones encontradas para esta corrida. En la gráfica 2 se observa que CCR5 7-15 se ha enlazado en medio de las tres regiones más activas de gp120, donde sobresale TYS14 que forma un puente de hidrógeno con LYS305 que está en la región V3, lo cual provoca la expansión del ligando desde V1/V2 hasta V3. Se observa en la tabla No.2 que C1R1 es quien libera más energía de enlace ( -3.77Kcal/mol) y quien posee también mejor liberación de energía intermolecular (-9.25 Kcal/mol), seguido por C2R1 con -8.2 Kcal/mol de energía intermolecuar, ambas corridas No. 1 necesitan menos energía para realizar una torsión (10.43 Kcal/mol). Si la posición de enlace de los aminoácidos 7-15 en la región N-terminal de CCR5 es la que indica la Corrida 1, Rango 1, entonces sería necesario plantearse la situación en la que debería de entrar el segundo segmento extracelular de CCR5 para contactar con el segmento V3 de gp120, ya que como se observa en la Corrida No.8 las mejores posiciones reactivas de ECL2 en CCR5 contra V3 en gp120 se encuentran en la misma región que en la Corrida 1 Rango 1, en otras palabras, CCR5 7-15 desplazaría por impedimento estérico a ECL2 en CCR5, lo cual sería posible si la energía global de enlace fuera menor, pero los enlaces de ECL2 de CCR5 a otras regiones de V3 en gp120 como la cresta de V3 por ejemplo, aumentan hasta 3 y 4

veces su valor de energía de enlace como se observa en las corridas posteriores. La Corrida 2 ha desplegado una serie de interacciones donde la mayoría de las mejores soluciones se basan en un contacto de CCR5 7-15 con las posiciones aminoacídicas 322-432 en gp120, y todas estas interacciones son finalmente menos favorecidas energéticamente (en lo que a energía de enlace se refiere) que las interacciones desplegadas en la Corrida 1. C1R2 es una solución notable en la que se establecen interacciones entre TYR15-LYS205, TYS14-PRO306 y ASN13 que permanece estabilizando a la relación TYS14-PRO206, resultado que es coherente por lo reportado Liu S.Q. et.al. (2003). Este resultado de C1R1, donde se establece la interacción de CCR5 7-15 cercana a V3, también puede ser comparado con los resultados reportados por Chin-Chin Huang, quien apoya el hecho de que CCR5 7-14 interactúa plenamente con V3 y su base, siendo fuertemente atraído CCR5 7-15 por la región de la hoja de enlace y sin tener una interacción significativa con el sistema V1/V2. En cambio, el estudio de Liu S. Q. et.al. (2003) en su experimento de modelaje molecular teórico establece que el segmento CCR5 7-15 interactúa en pleno con el sistema V1/V2 y es fuertemente atraído por la hoja de enlace, pero permanece CCR5 completo en un contexto que explica también la interacción que CCR5 tiene con gp120, en este archivo 1OPW.pdb la interacción del segmento ECL2 de CCR5 con V3 no es propuesta pero sí sugiere su orientación. Basándose en los reportes anteriores y tomando en cuenta los resultados obtenidos en la presente evaluación, se puede inferir lo siguiente: 1- que definitivamente la región de la hoja de enlace ejerce una atracción muy fuerte sobre CCR5 7-15. 53

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

2- que la sección V1/V2 atrae a CCR5 7-15 y es capaz de orientar y muy probablemente es capaz de formar un complejo estable V1/V2 y hoja de enlace con CCR5 7-15, siempre y cuando guarde una lógica conformacional y energética con todo el correceptor CCR5. 3- En cuanto al segmento V3, se sugiere que podría actuar como un orientador, puesto que LYS305 forma un importante puente de hidrógeno con TYS14 de CCR5, pero para afirmar dicha interacción es necesario observar primero el comportamiento de la segunda región extracelular de CCR5. 4- El papel de ARG440 en la hoja puente es sumamente importante para la atracción del correceptor y probablemente para su enlace también, el problema en el análisis al rededor de ARG440 es que es una arginina tan activa que atrae por igual a ECL2 como se verá mas adelante, lo que hace necesario utilizar más datos para concluir certeramente cual es su interacción formal. Es importante hacer notar que aunque el segmento N-terminal 7-15 de CCR5 no interactúa directamente con V3 e incluso con la hoja puente, el simple acercamiento de CCR5 7-15 a esta región puede tener la energía potencial necesaria para activar las conformaciones necesarias en el segmento V3 y en la hoja de enlace, lo cual prepararía a estas regiones para interactuar con cualquier otra región en CCR5. Corridas 3, 4 y 5 En estas corridas se evaluó la interacción de ECL2 con todas las regiones activas gp120 concernientes a CCR5, la diferencia entre estas corridas fue el nivel de torsiones y grados de libertad en la rotación de los enlaces en ECL2. En la Corrida 3 no se permitió torsiones aleatorias significativas. ττ

Dato no presentado en tablas, fue calculado por el programa Autodock 4.0

54

En la Corrida 4 si se permitió las torsiones de la cadena peptídica para analizar a fondo la función de los aminoácidos del segundo segmento extracelular de CCR5 que son descritos junto a los aminoácidos de la región N-terminal como los más importantes en CCR5 para su interacción con gp120. En la Corrida 5 la cadena peptídica de ECL2 permaneció fija mientras que a las cadenas R laterales se les otorgó torsiones flexibles y además se observó su interacción específica con la hoja de enlace y con el segmento V1/V2 de gp120. Los resultados obtenidos son analizados a continuación: La tabla No.3 es una comparación de datos donde C3R1 pertenece a una interacción de gp120 con un ECL2 rígido mientras que los demás datos C4 pertenecen a un ECL2 flexible en su cadena peptídica y los datos C5 a una interacción de ECL2 flexibles en su cadena lateral R. C4R1 se ha distribuido entre las tres regiones más reactivas de gp120 (hoja de enlace, V3 y V1/V2) mostrando dos puentes disulfuro entre CYS178 de ECL2 y CYS205 de gp120, además de un puente de hidrógeno importante entre ARG440 y TYR176, teniendo invadida la región V3 por impedimento estérico, lo importante de esta corrida es observar la estabilidad del enlace adquirido por la formación de los enlaces antes mencionados, siendo de importancia para ECL2 CYS178 y TYR176. En el caso de C4R3 es interesante observar el posicionamiento que alcanza nuevamente CYS178 con CYS205, en donde a pesar de que según la gráfica No.6 Izquierda, no se reporta una interacción directa entre estos aminoácidos, estos quedan bien orientados. Además solamente se han aplicado movimientos torsionales a las cadenas peptídicas de ECL2 y no a sus cadenas R laterales, lo cual implica que en una interacción real es probable el contacto directo entre estas cisteínas.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

En cuanto a C4R4 es posible observar nuevamente el papel que desarrolla CYS178 sobre ARG440, aminoácidos que presentan un contacto distante que contribuye a la estabilidad del confórmero, luego es posible distinguir interacciones importantes en la región de aminoácidos GLN170, LYS171, GLU172, GLY173 con la región de V3 TYR318, THR319, GLY321, GLU322, donde además se guarda en ECL2 una conformación arqueada semejante a la presente en ECL2 en estado nativo, lo cual realza su importancia como posible solución a la interacción real entre ECL2 y V3. C4R8 fue escogida por su conformación arqueada que es muy similar a la presente en ECL2 en su estado nativo, es aún más semejante que su homologa C4R4 discutida previamente, de hecho la posición en la que se presenta respecto a gp120 es como la que se esperaría que tuviera en una interacción real, e interactúa directamente con la región V1/V2 de gp120, sin embargo su energía de enlace es la menor de todas las presentadas en esta serie de la Corrida 4, y su energía interna (6.13 Kcal/molττ) es una de las más estables de todas las conformaciones presentadas lo cual es interpretable como una confirmación de la estabilidad de la conformación nativa. C5R1 posee una de las energías de enlace más bajas dentro de este grupo de comparaciones, los datos aportados por C5R1 y C5R2 apuntan al hecho de que definitivamente el segundo segmento extracelular ECL2 de CCR5 no tiene una interacción real con el segmento V1/V2 de gp120 lo cual crea una concordancia con el trabajo presentado por Liu S. Q. Y sus colaboradores en 2003 6. Únicamente es necesario recalcar en esta corrida que C5R1 y C5R2 tienen ligandos ECL2 con cadenas peptídicas rígidas lo cual presenta cierta desventaja en este modelo de enlace teórico

respecto a una interacción real, aunque en tal caso, la Corrida 4 demostró ampliamente que de igual manera el área de V1/V2 era de bajo interés para la sección ECL2 de CCR5. En un resumen de las corridas 3,4 y 5 se puede decir que las conformaciones C4R4 y C4R9 sobresalen demostrando que a pesar de la absoluta movilidad de la cadena peptídica concebida a ECL2, las más bajas energías conformacionales de este ligando calzan con la conformación del estado nativo de ECL2 y en interacción con V3, hecho que es de suma importancia. Otras energías de enlace más bajas han sido obtenidas en las regiones V1/V2 y la hoja de enlace, pero sin una conformación estructural lógica en ECL2, y en las corridas C3R1 donde la conformación de ECL2 no varía, se han reportado energías de enlace menores a -1.41 Kcal/mol. Por otro lado la Corrida 5 sirvió para constatar la baja competitividad que presenta el segmento ECL2 en una interacción directa con V1/V2 tomando en cuenta que se trata de un modelo de enlace teórico. Corridas 6 y 7 Las Corridas 6 y 7 estuvieron orientadas a encontrar interacciones específicas entre las regiones activas de CCR5 y el segmento V3, para lo cual se tomó únicamente este segmento de gp120 y se hizo enlazar a las dos regiones extracelulares más importantes de CCR5, la región N-terminal y ECL2, con lo cual se busca en primer lugar confirmar las soluciones obtenidas en las corridas anteriores, y en segundo lugar poder realizar una interacción directa de V3 en un modelo ideal libre de cualquier impedimento estérico que pueda provocar la conformación nativa o no nativa de gp120. En la Corrida 6 la energía de enlace y la energía interna de todas las soluciones fue 11500000.0, dato que es 55

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

incoherente por lo cual se descarta, el motivo que pudo ocasionar este error es una mala posición de la malla electrónica, lo cual obligaría a que durante las interacciones el ligando topara con la malla, circunstancia en la cual, estos datos pueden encontrar una explicación. Sin embargo es posible evaluar las comparaciones mediante la energía intermolecular desplegada, en tal caso, la Corrida 6 rango 1 es la solución energética más favorable, pero su posición física está fuera de contexto respecto a la interacción propuesta previamente por Liu S. Q. et. al. 2003. (Observar la Gráfica No.8 Izquierda). En C6R13 se puede observar que la interacción se encuentra localizada hacia la parte media de V3 principalmente por los aminoácidos GLY 321, TYR 318 y GLY314 que reaccionan con los aminoácidos de CCR5 HIS175, LIS171, ARG168. Esta es la primera interacción coherente en el contexto del complejo CCR5-gp120-CD4 encontrada en la Corrida 6 y es necesario recalcar que se encuentra en la posición 13 en relación a la energía interna, lo que hace necesario realizar más análisis para corroborar este dato. Los datos de la Corrida 6 por tanto deben ser analizados en conjunto con la corrida 8 en la cual se tomó únicamente a los segmentos V3 de gp120 y ECL2 de CCR5 en una interacción ideal que utilizó a V3 como ligando y a ECL2 como receptor (ver el análisis de la corrida 8). En C6R14 la interacción es sumamente semejante a la desplegada en C6R13, donde resalta el hecho de que a pesar de que hay una mayor interacción entre V3 y ECL2, disminuye la cantidad de energía intermolecular liberada siendo de -2.12 Kcal/mol en comparación a -3.04 Kcal/mol desplegadas por C6R13. Las interacciones en C6R14 son: ARG304 - HIS175; ILE323-HIS175, GLU322-HIS175, THR320-LYS171, ASN308-GLN170 (Observar la Gráfica No.9 Izquierda). 56

En cuanto a la corrida 7, las soluciones tomadas C7R1 y C7R3 ayudaron a entender los resultados encontrados por Chin-Chin Huan et.al. (2005), en los que se establece una interacción entre CCR5 7-15 y el segmento V3. C7R1 es en efecto la conformación mejor favorecida en cuanto a energía de enlace, pero al analizar la posición de V3 en contexto con CCR5 se observa que V3 se interna en la región de membrana de CCR5 lo cual no debe suceder, y además la región N-terminal de CCR5 se incrustaría en el núcleo de gp120 lo cual no ha sido reportado. C7R3 establece una solución interesante en la que V3 no solamente interacciona con el segmento Nterminal de CCR5 sino también con el primer segmento extracelular , en una región que esta muy cerca de la propia región intracelular de CCR5 pero no en ella. Esta solución despliega una energía de enlace de 22.43 Kcal/mol lo cual es un nivel de energía considerable en comparación a las corridas anteriormente evaluadas, e implica que el ligando y el correceptor deben absorber esta energía para formar los enlaces y puentes de hidrógeno referentes a su interacción, lo cual es posible dentro del medio celular, pero no es favorable energéticamente, este punto es de ser tomado en cuenta durante la evaluación de la Corrida 8 antes de albergar una conclusión. Las interacciones que se observan en la Gráfica No.9 Derecha son THR303,LYS305, ILE309 – TYR3; GLY314- LEU277; ARG315-SER272, ASN278; PRO313-ASN273. Corrida 8 En la corrida número 8 fue evaluado el papel de ECL2 al interaccionar con V3 en un modelo teórico ideal, lo cual significa que no se han tomado en cuenta ninguna de las otras secciones de ambas proteínas, únicamente se trata de

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

esclarecer el papel específico de V3 en ECL2 de CCR5, para lo cual se diseñaron dos mallas electrónicas que cubrieron por completo a V3 que fue el receptor de la interacción, mientras que ECL2 permaneció como ligando. El resultado de ambas mallas fue el mismo, por lo que 200 interacciones se pueden resumir a una representativa, lo cual fortalece dicha respuesta, y es presentada en la gráfica No.10. La tabla de energías relacionadas a C8R1 muestra una energía de enlace de 5.97 Kcal/mol, que es considerablemente más baja que las 22.43 Kcal/ mol requeridas en C7R13 o C7R1, sin embargo, las circunstancias de interacción no son las mismas puesto que en las otras corridas si se encuentran por completo al menos una de las proteínas que intervienen, por lo que conviene hacer un resumen comparativo de las interacciones de otras corridas semejantes a la Corrida 8: Diferencias entre las corridas que se presentan en la Tabla No.5: C4: ECL2 es flexible en cadena peptídica y se presenta contra gp120 completo C6: V3 rígido contra ECL2 en CCR5 completo y rígido también C7: V3 rígido contra N-terminal en CCR5 completo y rígido también. C8: V3 rígido contra ECL2 en un modelo teórico ideal. En la Tabla No.5, la Corrida 7 demuestra fácilmente que posee una desventaja energética respecto a las demás corridas en la tabla. Incluso la comparación entre la Corrida 7 rango 3 contra las dos Corridas 6 Rangos 13 y 14 aventajan a la Corrida 7 en cuanto a la Energía Intermolecular desplegada (por una diferencia de 4 y 5 Kcal/mol) lo que deja en claro que el segmento N-terminal en CCR5 es desplazado en la competencia de enlace de las dos regiones de CCR5 por V3 de gp120

en función de la formación de un complejo energéticamente estable. En una comparación entre las Corridas 6 y 8 se puede obtener datos para aclarar los puntos exactos en los que reaccionan la región V3 de gp120 con ECL2 en el correceptor CCR5, apoyándose también en los datos que aporta la Corrida 4 que deben de describir los detalles mínimos de las conformaciones que se deben de alcanzar en ambas regiones. C6 y C8 deben ser coherentes en la interpretación de esta conformación. La conformación más favorecida energéticamente de estas interacciones es C8R1 cuyas interacciones en las posiciones 300-307 de la región V3 se dan con los aminoácidos 172-176 de ECL2, lo cual es muy semejante a la interacción que muestra C6R14 con enlaces entre las posiciones 302, 304 y 308 en V3 que entra en contacto con las posiciones 169, 170, 171 y 175 de ECL2, lo cual indica que la región media de V3 dominada por los aminoácidos 300-308 es la encargada de realizar una interacción específica y muy probablemente los aminoácidos 314 y 315 que se encuentran en la cresta del segmento V3 sean los encargados de la orientación primaria durante el enlace del segmento V3 a al segmento ECL2 asumiendo que exista un enlace posterior formal. Lo cierto es que la regla 11/25 establece un reconocimiento entre cepas X4 y R5 y sus respectivos correceptores. 11/25 se refiere a las posiciones 306 y 322 en V3 de gp120 en el archivo CD4-gp120 (las posiciones variarán según la cepa de VIH utilizada) y establece que si estas posiciones están cargadas positivamente, el virus usará el correceptor CXCR4; en cualquier otra combinación utilizará el correceptor CCR5 (ChinChin Huang). Ambas posiciones (306 y 322) se encuentran en la región media de V3 que ha sido determinada como epítopo de reacción por C6R14, 57

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

en los rangos de la Corrida 6 no se detalla tal interacción exactamente, pero es necesario recordar que ambas cadenas laterales R en la Corrida 6 permanecieron rígidas. Un análisis gráfico de las interacciones de Van der Walls de ambas cadenas demuestra que en efecto, en la corrida 6, rangos 13 y 14 no existe una interacción en los aminoácidos de posición exacta 306 y 322, pero sí hay interacciones para C6R1 en309/318; para C6R13 en 314, 321 y para R6C14 304, 308, 320 y 323. Una razón probable de esta inexactitud es la rigidez conformacional a la que están limitadas las interacciones en el programa Autodock 4. En C8R1 si existe una interacción directa de SER306 con ECL2, C8R1 tiene una interacción con V3 muy completa, lo cual debe ayudar a la gran estabilidad en la que resulta su energía de enlace. Tampoco se descarta la posibilidad de que las posiciones 306 y 322 en el segmento V3 orienten al segmento ECL2 de CCR5 durante el proceso de enlace sin la obligatoriedad de que exista una interacción específica en el complejo final, pues al parecer otros aminoácidos como los presentes en la cresta del segmento ECL2 tienen una función de orientación también antes que de enlace, y hay que recordar que precisamente los aminoácidos que se encuentran en la cresta del segmento V3 (la secuencia PGRAFY) son los más invariables de esta región variable. En resumen para la Corrida 8, se puede describir a la secuencia de aminoácidos 300-308 en la región V3 de gp120 como los responsables de la interacción directa con la región ECL2 presente en CCR5, lo cual permite interpretar también que deben existir en la región V3 otros aminoácidos cuya función es orientar al segmento ECL2 durante el proceso de enlace. Además es necesario observar que es posible la formación de más de 58

un tipo de enlace en V3 dada la alta reactividad que presenta esta región esencialmente en las posiciones ya mencionadas 300-308, pero además en las regiones 317-324 la cual es una región altamente flexible. Por otra parte lo anterior implica que la región Nterminal debe ser la encargada de reaccionar directamente con las regiones de hoja de enlace y V1/V2 presentes en gp120 de VIH-1, encontrando como principales regiones reactivas ARG440 y los aminoácidos en posición 208-200 quienes entran en contacto con los aminoácidos de CCR5 7-15. Un análisis minucioso entre las gráficas de las interacciones en C8R1 y C4R4, ambas referentes al encuentro entre ECL2 de CCR5 y V3 de gp120 en complejo con CD4, muestran dos sitios esenciales de reacción, uno, el ya discutido en C8R1 donde los aminoácidos participantes de V3 son la región 300-305, en el otro caso C4R4 muestra una región opuesta de interacción en V3, la región 318-322 y 305. En C4R4 se ha permitido la flexibilidad absoluta de la cadena peptídica de ECL2, y eso explica también las bajas energías de enlace obtenidas referente a esta corrida, aunque la energía intermolecular no ha sido mejor que en C8R1, la energía interna (-11 Kcal/mol contra 0.0 Kcal/mol desplegadas en C8R1) se explica también por la misma flexibilidad concedida en la libertad de torsiones a esta cadena peptídica ECL2 en C4R4, pero esto también la aleja un tanto de la realidad conformacional posible para ECL2. La corrida 4 se diseñó con el objetivo de observar las preferencias de enlace particular de cada aminoácido en ECL2, y esta información indica que las mejores interacciones en ECL2 las tienen las posiciones aminoacídicas 169-173 que han sido una región de alto contacto, por lo que es de esperarse que en una interacción real de ECL2 contra V3, esta sea la región que

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

busque interactuar con V3 de gp120, de hecho, al observar C8R1 los aminoácidos que interactuaron por parte de ECL2 fueron las posiciones 172-174 y 179, lo que confirma que el par 172-173 de ECL2 es sumamente importante en su reacción para estabilizar el producto complejo ECL-V3. Por otro lado, en V3 de gp120 el aminoácido LYS305 ha sido el único común entre C4R4 y C8R1. Luego se observa que las dos áreas opuestas a lo largo de V3 son muy reactivas para ECL2 alcanzando menor energía intermolecular C8R1 con el contacto en la región 300-305 en comparación a C4R4 que presenta una interacción en la región 318-322 de V3 pero con una diferencia poco significativa, el impedimento en realidad es de tipo conformacional para C4R4. Observando nuevamente la regla 11/25 puede sugerir este dato que cuando las posiciones 11 y 25 de V3 están cargadas positivamente entonces la cepa se comporta como X4 porque ECL2 puede arribar al choque con V3 por cualquiera de los dos lados y encuentra la misma respuesta. Esta explicación sería consistente con el hecho de que, para cepas X4/R5, lo que sucede es que uno de ambos aminoácidos en posición 11 ó 25 se encuentra cargado positivamente, de manera que si ECL2 se acerca por el lado positivo, la cepa se comportará como X4, mientras que si arriba por el lado negativo se comportará como R5, y si ambos lados, el 11 y el 25 se encuentran cargados negativamente o neutro, la cepa que reaccionaría sería únicamente R5. En conclusión en V3 existe más de un sitio en donde puede interactuar con ECL2, por lo que existe la formación de diferentes epítopos inducidos en V3 para los correceptores CXCR4 y CCR5. Esta conclusión permite proponer una mecánica de interacción de V3 con ECL2. Siendo consistente con los tres modelos teóricos

planteados por Liu S.Q. Y sus colaboradores, el segmento N-terminal es el primero en encontrar al segmento V1/V2 y la hoja puente de gp120 comenzando la interacción entre el complejo CD4 y gp120, lo siguiente es el acoplamiento de esta cadena de aminoácidos, este momento exacto sería un intermediario previo al entrar en contacto con el segmento ECL2 y según la regla 11/25 y los argumentos previamente explicados, podría encontrarse CD4-gp120 en un movimiento relativo a CCR5 al que se encuentra semi unido por un pivote de giro que sería el segmento CCR5 N-terminal unido a V1/V2, pero este movimiento de incertidumbre caracterizará la próxima interacción según el lado en que arribe V3 al segmento ECL2 de CCR5, el cual también podría estar regido por el campo energético de los aminoácidos de la región V3. Al realizar una comparación con los resultados obtenidos por Paul R. Gorry (2007) 9 los aminoácidos importantes en V3 de gp120 son TYR308, ASP321/ILE317 (aparte de LYS442, GLU444 y TYR330 que están en otras regiones de gp120). Estas posiciones 308, 321 y 317 son semejantes a las reportadas en R6C1, R6C13 y C6R14. Estos resultados señalan que no hay una interacción específica entre ECL2 y V3, pero si se puede decir que V3 no solo es altamente afín a ECL2 sino que parece estar diseñado de tal manera que ofrece un epítopo de contacto diferente según la situación en que se encuentra al enlazar a ECL2, distinguiendo tres áreas importantes en V3: a- las posiciones 300-305; b- las posiciones 307-308; c- las posiciones 314-322. El mismo trabajo de Paul R. Gory (2007)9 enseña que las posiciones en V3 por él estudiadas: 308, 317 y 321 no son ni suficientes, ni indispensables, por lo que se propone que trabajan en conjunto para enlazar efectivamente a ECL2. En acuerdo con este trabajo C6R14 es la única respuesta donde 59

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

interactúan en pleno las regiones mencionadas y que a pesar de que la posición física de V3 no sea probablemente la mejor respecto a ECL2, esta interacción es la más cercana a una interacción real donde participarían todas las partes aquí mencionadas, y que además posee una energía intermolecular muy aceptable (-3.04 Kcal/mol). Mecanismos de interacción y de reacción del segmento variable V3 de gp120 con el correceptor CCR5 Los resultados obtenidos concuerdan con los desarrollados por el grupo de Liu S.Q. En 2003, en este trabajo se describe cómo el acercamiento del complejo CD4-gp120 a CCR5 se da por el extremo N-terminal de CCR5 el cual se encuentra extendido hacia el espacio exterior de la membrana celular, por lo cual la serie de aminoácidos que entran en contacto en primera instancia serían SER6 y SER7 – VAL120 LYS121 LEU122 de gp120 (190). Esta interacción debe permitir el acercamiento de la ARG440 de gp120 en la hoja de enalce, hacia TYS14 de la región N-terminal de CCR5 en una desprotonación del oxígeno del grupo sulfato que resulta en una resonancia sumamente estable para el grupo sulfotirosilo, de la misma manera que para la arginina, estableciendo un enlace salino. El efecto de esta interacción TYS-ARG debe desencadenar un efecto domino que reorienta a un plegamiento de toda la sección N-terminal en CCR5, obligándola a unirse cuando menos en las regiones 1-15 del correceptor CCR5 a la región V1/V2 de gp120 liberando energía de enlace por las interacciones de Van der Walls generadas y por la formación de puentes de hidrógeno. Este debe ser el momento crucial para el enlace en V3, puesto que mientras que la región N-terminal se encuentra en plegamiento, V3 de gp120 se está acercando hacia el segundo segmento extracelular orientándose por 60

el campo electrostático generado en gran medida por la ARG315 que se encuentra precisamente en la cresta de V3 que junto con PRO313 que son aminoácidos potencialmente atractivos a algunos en CCR5 como LEU174. Una vez que el acercamiento entre estos grupos cargados se da, ECL2 se debe reorientar en busca de un enlace estable por medio de semi reacciones reversibles entre los aminoácidos de ambas regiones hasta alcanzar un punto de equilibrio cambiando la conformación de los ángulos dihedrales en los aminoácidos de la región 169-173 de ECL2 con la finalidad de estabilizar el sistema. Mecanismos de Reacción Para las mejores soluciones encontradas que son: C8R1, C6R14 y las interacciones descritas en C4R4, se presenta a continuación un detalle de los mecanismos de reacción para determinar la estabilidad de los productos formados, puesto que como se ha mencionado Autodock posee limitantes en la libertad de rotación de enlace. Análisis de C4R4 C4R4 provee información importante para observar cuáles interacciones entre V3 y ECL2 de CCR5 son las responsables del aumento de la estabilidad por liberación de energía de enlace entre estas secciones protéicas, por lo cual, se detallan a continuación los mecanismos de reacción entre los enlaces sugeridos por el programa Autodock. La Gráfica No.6 Derecha muestra que existen interacciones entre TYR318 y LYS171 las cuales son producto de las fuerzas Van der Walls generadas por inducción dipolo-dipolo inducido entre la amina de cadena lateral presente en LYS171 y el carbono de cadena lateral de TYR318, según lo propone el mismo

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

programa Autodock, que además sugiere interacciones entre el grupo hidroxilo de esta tirosina y y la cadena carbonada de la lisina, sin embargo sería más favorable para la estabilidad del enlace si las interacciones se dieran entre las cadenas carbonadas y entre los grupos polares de ambos aminoácidos como se sugiere a continuación: Por otra parte se debe señalar la doble interacción que posee la GLY173, tanto con el carbono electropositivo presente en THR319 como con la interacción con la amina de cadena lateral de LYS305. esta incoherencia sugerida por el programa es producto de la rigidez de las cadenas, que es la condición asignada durante la Corrida 4. Además en C4R4 se puede observar que GLY321 interactúa con GLU172 formando un puente de hidrógeno señalado en la Gráfica No.6 Derecha como puntos verdes. Estos aminoácidos también interactúan en el oxígeno carboxílico de GLY321 y el carbono alfa y el hidrógeno ácido del mismo GLU172 interacción que se considera

Análisis de C6R14 En esta interacción se observa que los grupos amino de ARG304 tienen una fuerte atracción con los nitrógenos presentes en HIS175 puesto que los protones de ambos generan las cargas parciales positivas que atraen a los pares electrónicos libres de los nitrógenos, en la Gráfica No. 7 se observa cómo los orbitales moleculares de estos grupos se acercan, lo que hace probable un intermediario de resonancia entre estos aminoácidos. Además la flecha punteada recta que se observa entre ARG304 e HIS175 representa las fuerzas de Lon-

sumamente estable. También se observan choques de orbitales moleculares entre GLU322 y la secuencia SER169-GLN170 los cuales son descritos como una atracción dipolo-dipolo entre los grupos R laterales de GLU322 y SER169, además de probables fuerzas de atracción de London presentes entre GLU322 y GLN170. 61

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

don existentes entre la cadena R de ARG304 y el

que favorecen la estabilidad de esta unión, además SER171 participa por medio de un hidrógeno hidroxílico presente en su grupo R, el R R

HN NH2

O

O

O

NH R

NH

O

O

NH2

R

HO

anillo aromático de HIS175. Además también ocurren atracciones por fuerzas de London entre ILE323 e HIS175

ASN308

GLN170-SER171

cual se acerca al grupo carbonilo. Se propone también que dada la cercanía espacial presente entre GLU322 e HIS175 se puedan formar intermediarios estabilizados

Análisis de C8R1 En la Gráfica No.10 se aprecian las interacciones en C8R1. TYR176 posee un anillo aromático que atrae el grupo apolar de ILE307, mientras que el hidroxilo de TYR176 se ve fuertemente atraído por el grupo amino de la misma ILE307. H3 C

R

R

NH O

por resonancia entre estos aminoácidos. También debe observarse la existencia de un puente de hidrógeno entre THR320 y LYS171 que se puede observar en la Gráfica No.7. ASN308 posee además una clara interacción con

O

O

H O

TYR176

La serina que se encuentra en posición 179 también contribuye con la estabilidad de LYS305 por medio de un acercamiento de los orbitales electrónicos del oxígeno carboxílico en LYS305, hacia el hidrógeno hidroxílico en la serina 179

NH2 H

O NH2

R

R

LYS171

O

OH NH R

GLN170 puesto que ambos grupos amida deben interactuar formando intermediarios cargados 62

ILE307 R

R

NH2

THR320

O NH

OH

O NH

NH R

R

H3C

R

ILE307 R

TYR176

CH3

H3C O

H3C

SER179

NH2

O HN R

LYS305

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Gly173 forma un puente de hidrógeno con THR303 y aumentan la estabilidad de la unión,

mediante fuerzas de London. R

R R

O

O R

R

NH

HO

O

CH3

CH3

NH

HN R

R

HN

R

R

THR303

O

R H

NH

THR303

O

NH

GLY173

GLY173

CH3

R

y ASN300 posee una amina terminal altamente positiva que atrae el carboxilo peptídico presente en GLY173 que también contribuye a la estabilidad de la unión proteica. O R

GLY173

R HN

NH O

R NH2

H3C

O

CH3

O

R

O

ASN300

LEU174

R

THR303

En general se puede observar que los mecanismos de reacción propuestos justifican la estabilidad de las reacciones de V3 en gp120 con el segmento ECL2 de CCR5. Es razonable proponer entonces que si es posible conseguir una estabilidad en la interacción del segmento ECL2 con las tres diferentes regiones de V3 mencionadas anteriormente, lo cual implica que V3 es muy versátil en su enlace al segmento ECL2, lo cual facilita grandemente la infección de los linfocitos ThCD4+. Referencias 1.

Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social Centro Nacional de Epidemiología Programa Nacional de Prevención y Control de ITS, VIH y SIDA. Informe de notificación casos SIDA Enero1984 – Octubre 2007. Guatemala 2007

2.

Judith García Epidemióloga, FETP-GAP. Situación de la epidemia de VIH-SIDA, Guatemala Enero 1984 - Octubre 2007 Centro Nacional de Epidemiología Guatemala, octubre 2007.

3.

Navid Madani, Ana Luisa Perdigoto, Kumar Srinivasan, Jason M. Cox, Jason J. Chruma, Judith LaLonde, Martha Head, Amos B. Smith III,3 and Joseph G. Sodroski Localized Changes in the gp120

También es posible observar las interacciones que ocurren entre GLU1702 y ARG304 las cuales son de suma importancia debido a la posibilidad que presentan de formar un puente salino que provee de resonancia a ambos aminoácidos:

Otra atracción importante es la generada entre LEU174 y THR303 que dada la gran cercanía que presentan estos aminoácidos, deben interactuar

OH

63

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Envelope Glycoprotein Confer Resistance to Human Immunodeficiency Virus Entry. Inhibitors BMS-806 and #155 JOURNAL OF VIROLOGY, Apr. 2004, p. 3742–3752 Vol. 78, No. 7 4.

Kwong P, Wyatt R, Robinson J et al. Structure of an HIV gp120 envelope glycoprotein in complex with the CD4 receptor and a neutralizing human antibody. Nature 1998; 393: 648-59.

5.

Madani N, Perdigoto A, Srinivasan K et al. Localizad changes in the gp120 envelope glycoprotein confer resistente to HIV entry inhibitors BMS-806 and #155. J Virol 2004; 78: 7342-52

6.

Sophia Rits-Volloch, Gary Frey, Stephen C. Harrison and Bing Chen. Restraining the conformation of HIV-1 gp120 by removing a flexible loop The EMBO Journal (2006) 25, 5026–5035.

7.

Shuqun Liu · Shixiu Fan · Zhirong Sun Structural and functional characterization of the human CCR5 receptor in complex with HIV gp120 envelope glycoprotein and CD4 receptor by molecular modeling studies J Mol Model (2003) 9:329–336

64

8.

Chih-chin Huang, Son N. Lam, Priyamvada Acharya, Min Tang, Shi-Hua Xiang, Syed Shahzad-ul Hussan, Robyn L. Stanfield, James Robinson, Joseph Sodroski, Ian A. Wilson, Richard Wyatt, Carole A. Bewley, and Peter D. Kwong. Structures of the CCR5 N Terminus and of a Tyrosine-Sulfated Antibody with HIV-1 gp120 and CD4 Science. 2007 September 28; 317(5846): 1930–1934.

9.

Morris, G. M., Goodsell, D. S., Halliday, R.S., Huey, R., Hart, W. E., Belew, R. K. and Olson, A. J. (1998), Automated Docking Using a Lamarckina Genetick Algorithm and Empirical Binding Free Energy Function J. Computational Chemistry, 19: 1639-1662.

10. 195- Paul R. Gorry, Rebecca L. Dunfee, Megan E. Mefforda, Kevin Kunstmand, Tom Morgane, John P. Mooree, John R. Mascolaf, Kristin Agopiana, Geoffrey H. Holma, Andrew Mehlea, Joann Taylor, Michael Farzana, Hui Wang, Philip Ellery, Samantha J. Willeyi, Paul R. Claphami, Steven M. Wolinsky, Suzanne M. Croweg and Dana Gabuzdaa. Changes in the V3 Region of gp120 Contribute to Unusually Broad Coreceptor Usage of an HIV-1 Isolate from a CCR5 32 Heterozygote . Virology. 2007 May 25; 362(1): 163–178.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Estudio de la Vegetación del Volcán San Pedro, Reserva de usos múltiples de la cuenca del lago de Atitlán, Sololá Pardo P.1, Véliz M. 2, Méndez C.3 Profesor interino, Departamento de Zoología, Genética y Vida silvestre, Escuela de Biología, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala. 2 Curador del Herbario BIGU, Escuela de Biología, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala. 3 Jefe del Departamento de Ecología, Escuela de Biología, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala. 1

“Ay a la parte del poniente deste pueblo (Santiago Atitlán) un bolcán grande (Volcán San Pedro) que la propia halda del llega a la laguna y bate el agua della en la misma halda y cerca la dicha laguna la dicha halda del bolcán tres leguas, antes mas que menos. Es alto y derecho y agusado a modo de pan de açucar. Tiene muchas quebradas que baxan de arriba abaxo cabsadas de las lluvias e aguas que decienden de la punta del quando llueve. Del medio del para abaxo no tiene ninguna arboleda. Todo lo demás del para arriba es poblado de árboles grandes de pinales y encinales y alisos y madroñales. Puedese subir a él por muchas partes. En lo alto haze una manera de plaçuela que serán de alto de quinientos pasos. En la cumbre del haze frío aunque nunca jamás se ha visto nieve en ninguno de estos bolcanes. Algunos religiosos han subido en la cumbre deste bolcán y lo han visto y puesto una cruz en lo alto del”. Relación del pueblo y cabecera de Atitlán, por el corregidor Alonzo Páez Betancourt y Fray Pedro de Arboleda, 1585 (Anales de la Sociedad de Geografía e Historia de Guatemala, 1964)

Resumen El presente estudio analizó la distribución de la vegetación en el volcán San Pedro en términos de su riqueza, composición, estructura y abundancia, con base en la posible relación que esta guarde con los cambios de exposición y altitud observados en el volcán. Para el efecto, el área con cobertura vegetal se dividió en tres pisos de altitud a partir de los 2,400 msnm hasta la cumbre a 3,020 msnm, y en cuatro secciones verticales en relación a los cuatro puntos cardinales, dando como resultado el arreglo del área en 12 sub-áreas o estratos relativamente más homogéneos (en cuanto a altitud y exposición). En total se obtuvo una muestra de 36 unidades experimentales (parcelas de Whittaker de 0.1 Ha), correspondiendo 3 parcelas por cada estrato. Se logró la colecta de 1,038 números de herbario, que incluyen 415 especies agrupadas en 102 familias. Las familias más abundantes fueron: Asteraceae con 72 especies (17.5%), Orchidaceae 27 (6.6%), Poaceae 19 (4.6%), Solanaceae 15 (3.6%) y Fabaceae 13 (3.2%). Además, por los hábitos de crecimiento observados fueron agrupadas en Hierbas (149 especies - 36%), Arbustos (91 sp. - 22%), Epifitas (56 sp. -14%), Árboles (52 sp. -13%), Lianas (45 sp. -11%), y otros hábitos (18 sp. – 18%). El análisis de agrupamiento empleando como medida de similitud al Índice de Sørensen, el análisis de clasificación con Twinspan y el de ordenación con DCA (PC-ORD Versión 3.12 y Past Versión 1.14), sustentan la posible existencia de dos ensambles vegetales, producto de los cambios de exposición y altura: la asociación Quercus pilicaulis / Arbutus xalapensis / Ceanothus azureus - Galium mexicanum – Salvia lasiantha; y la asociación Saurauia subalpina / Meliosma dives / Synardisia venosa – Solanum appendiculatum – Maianthemun flexuosum. La elevada riqueza vegetal promedio (41 spp / 0.1 Ha) registrada en el bosque del volcán San Pedro presenta serias amenazas relacionadas al cambio en el uso del suelo, como los son el efecto de borde y la perdida de conexión con otros fragmentos, por lo que se recomienda implementar estrategias de conservación y manejo que eviten un mayor deterioro del área.

65

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

Introducción MacVean y Schuster (1981), y posteriormente Monzón, Bayley y Schuster (2000), describen la posibilidad de la existencia de un corredor continuo durante períodos glaciales del pleistoceno entre los volcanes que forman la cordillera volcánica que corre paralela a la costa del pacífico de Guatemala, razón por la cual la identifican como la zona biogeográfica más diversa y con mayor endemismo del país. Este endemismo es apoyado por estudios de flora y fauna llevados a cabo en distintas cumbres volcánicas (Véliz, 1989; Viñals, 1993; Islebe, Velásquez y Cleef, 1995; Marroquín, 1995; Véliz y Páiz, 2000; Bermúdez y Sánchez, 2000; Valdéz et al., 2000; Véliz et al, 2001; Suchini et al., 2001; Dix et al, 2003; MacVean, 2006). No obstante, el conocimiento biológico del área aun es limitado, en contraste con la importancia ecológica que esta

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

región posee y la creciente destrucción o deterioro de los bosques que aún conserva. Entre ellos el bosque localizado en la cima del volcán San Pedro, en la cuenca del lago de Atitlán, cuya composición, estructura y abundancia se buscó conocer. Esto con el propósito que, al contar con la suficiente información sobre la cobertura vegetal del volcán, sea posible la implementación de planes de manejo establecidos sobre una adecuada zonificación del área natural. Dicha zonificación será la más apropiada si lográ advertir la heterogeneidad espacial del área, la cual se reflejada en la variedad de ensambles vegetales encontrados a lo largo de los gradientes ambientales del volcán. Derivado de esto, en términos generales, se pretende mejorar el entendimiento acerca de los factores ambientales que condicionan en cierta medida la distribución de la vegetación en regiones en las que existen gradientes ambientales pronunciados, como sucede en los volcanes.

Figura 1. Cadena volcánica y Zonas con cobertura bosque Latifoliado en la región sur de la Reserva de Usos Múltiples de la Cuenca del Lago de Atitlán. Escala 1: 131,000, con base en el Mapa de Cobertura Forestal MAGA1,999.

66

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Materiales y Métodos El volcán San Pedro es uno de tres volcanes originados durante el período terciario, encontrados en la región sur de la cuenca del lago de Atitlán, en el departamento de Sololá (región occidental de Guatemala) (figura 1 y 2a). Este volcán se encuentra cubierto por bosque desde los 2,400 msnm hasta la cima a 3,020 msnm, abarcando un área aproximada de 3.78 kilómetros cuadrados (378.23 Ha). (figura 2) Con el propósito de probar la hipótesis que supone que la riqueza, composición, abundancia, y aspectos estructurales de la vegetación varían en relación a los cambios de exposición y altura, se establecieron 12 estratos que representan combinaciones de estos dos factores (figura 2b), en cada uno de los cuales se distribuyó 3 parcelas de Whittaker (0.1 Ha), consistiendo la muestra de 36 parcelas. En el campo las parcelas se levantaron siguiendo la metodología de Whittaker para el muestreo de árboles, arbustos y hierbas. En dicha parcela se colectó muestras vegetales para la determinación taxonómica (las cuales fueron depositaron en el herbario BIGU de la Escuela de Biología Universidad de San Carlos de Guatemala), se estableció la abundancia, el diámetro a la altura del pecho (DAP) y la altura en árboles y arbustos. Debido a la gran heterogeneidad observada en el bosque, además de las colectas dentro de las parcelas se colectó especimenes a lo largo de brechas y senderos, de esta forma complementar la información sobre riqueza y composición vegetal.

1998), por lo que valida la comparación entre estratos con distintas intensidades de muestreo. El análisis de la abundancia observada de las especies por parcela se realizó siguiendo la metodología de las técnicas de clasificación numérica, las que acomodan sitios, especies o variables, según sus similitudes (Krebs, 1999). De estos métodos se escogió el análisis de agrupamiento (CA) tomando como medida de similitud el índice de Sørensen, y el análisis de especies indicadoras de dos vías Twispan (two way Indicator species Analysis - Hill, 1979 en Islebe, Velásquez y Cleef, 1995). Los resultados derivados de estas técnicas sentaron la base sobre la cual fue posible deducir los patrones presentes en la vegetación del volcán. Estos resultados fueron: las agrupaciones de sitios (parcelas) afines, y las especies preferenciales positivas a estas agrupaciones. Para identificar posibles gradientes ambientales responsables de la distribución de la vegetación, se empleó el análisis de correspondencia rectificada (Detrended Correspondence Analysis), técnica de ordenación indirecta eficiente para la reducción e interpretación de conjuntos de datos ecológicos multivariados, con uno o varios gradientes ambientales (McCune y Mefford, 1997; Hammer y Harper, 2003). Estos análisis se efectuaron empleando los programas: PC-ORD Versión 3.12 (McCune y Mefford, 1997) y Past Versión 1.14 (Hammer y Harper, 2003).

Análisis de resultados El esfuerzo de colecta realizado en los estratos establecidos se estandarizó mediante análisis de rarefacción, procedimiento estadístico que busca corregir los sesgos atribuidos a los efectos del muestreo en las curvas de diversidad (Alroy,

Figura 2a, Ubicación geográfica del volcán San Pedro, entre los límites municipales de San Pedro la Laguna y Santiago Atitlán, departamento de Sololá.

67

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

2

Área total con bosque natural

3.78 Km (378 Ha)

Estrato Altitudinal

Área (Km2)

%

A. Estrato 2,800 a 3,020 msnm

0.68

18

B. Estrato 2,600 a 2,800 msnm

1.18

31

C. Estrato 2,400 a 2,600 msnm

1.93

51 2

Exposición

Área (Km )

%

I. Noreste

1.11

28

II. Sureste

0.96

24

III. Suroeste

1.02

25

IV. Noroeste

0.93

23

Figura 2b. Estratificación del volcán San Pedro para el estudio de la vegetación. Recuadro: Área en kilómetros cuadrados y porcentaje de cada uno de los estratos.

Resultados y Discusión Muestreo de la vegetación El levantamiento de información en el campo permitió la colecta de 1,038 números de herbario y la determinación de un total de 415 especies vegetales para el volcán (anexo 1), de las cuales 158 especies corresponden a especimenes

colectados dentro de las parcelas de Whittaker, y 257 especies a especimenes colectados a lo largo de brechas y senderos en el área natural. En el muestreo dentro de las parcelas se logró el conteo de 8,889 individuos, entre árboles (1674), arbustos (1994), y hierbas (5221).

Gráfica 1. Curva de Acumulación de Especies por unidad de esfuerzo (parcela de Whittaker de 0.1Ha). Modelos con mejor bondad de ajuste: 1. Modelo Logarítmico (línea amarilla), 2. Modelo Clench (línea azul), 3. Modelo Exponencial (línea verde), Datos observados (puntos rojos). Con base en el programa “SpAcc2”, desarrollado por el Centro de Investigación en Matemáticas (CIMAT), México. E. Díaz-Francés, J. Soberón, y L.G. Gorostiza.

68

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Los resultados del muestreo sistemático en parcelas sirvieron para establecer el número acumulado de especies por unidad de esfuerzo, y estimar el número total de especies esperadas para el área. El índice jackknife (PC-ORD, 1997) fue uno de estos estimadores, dicho índice en su primer orden estima un número de 207 especies, mientras que en segundo orden un total de 244 especies. De la misma forma, la curva de acumulación de especies calculada con base en el supuesto de procesos de nacimientos puros1 de Díaz-Francés, Soberón y Gorostiza (2003) con el programa SpAcc2, indica que los resultados se acoplan con mejor ajuste al modelo logarítmico. La curva construida presenta de 1 a 25 parcelas un crecimiento constante en la cantidad de especies, luego del cual se encuentra la asintota (gráfica 1). Sí se contrasta el número de especies observadas en las parcelas (158) y esperadas con base en el estimador jackknife en los dos órdenes (207 y 244), es posible observar que este llega a distar en 49 y 86 especies respectivamente. En el peor de los casos (jackknife de segundo orden), la eficiencia del muestreo en parcelas sería del 65% (el 35% de las especies no fueron percibidas por el muestreo dentro de las parcelas). Si bien el número de especies encontradas en la colecta en parcelas es menor a la cantidad de especies esperadas, llama la atención el hecho que esta estimación sea mucho menor al número total de especies encontradas en el área (415). Lo cual se debe a que tanto la curva de acumulación de especies como los estimadores fueron generados con base en el número acumulado de especies registrado dentro de las parcelas de 0.1 Ha, mientras que el número total de especies es producto de la colecta tanto en parcelas, como en brechas y senderos. Por lo tanto, es la colecta en brechas

y senderos la que, al abarcar una mayor cantidad de hábitats, demuestra ser capaz de percibir un mayor número de especies, condición que se ve apoyada por el hecho que muchas especies dentro del volcán, ya sea por factores naturales (hábitats reducidos, gradientes ambientales pronunciados, y fuerte competencia interespecífica) o antropogénicos (reducción, fragmentación y degradación del hábitat), presentan una distribución muy restringida, por lo que no son lo suficientemente perceptibles. Lo que es confirmado por la cantidad de especies que se reportan con una o dos ocurrencias (50 y 11 respectivamente) (gráfica 2). Todo lo anterior no solamente pone en evidencia la efectividad de la técnica de muestreo, sino también la variabilidad que los estimadores pueden llegar a tener en función a la forma en la que se realizó la colecta de datos. No obstante, es importante señalar el posible efecto que pueda estar teniendo en la subestimación, la gran variabilidad en el número acumulado de especies que se observa tanto dentro como entre estratos. Ya que los datos con los que se construye una curva de acumulación de especies, deben ser el resultado de un esfuerzo de colecta constante, condición que difícilmente se puede garantizar entre áreas heterogéneas. Por esta misma razón, y para poder realizar una adecuada comparación entre los resultados registrados para los distintos estratos del volcán, fue necesario validar esta comparación por medio de la curva de rarefacción, curva que estableció en 360 individuos el tamaño de muestra o cantidad de esfuerzo en el que las variaciones en la riqueza observada en los distintos estratos se atribuye completamente a las variaciones propias de los sitios, y no a variaciones atribuidas al esfuerzo de colecta (cuadro 1).

1

Esta curva se basa en procesos estocásticos de nacimientos puros, como modelos teóricos para construir curvas de acumulación de especies. (Soberón y Llorente, 1993 en Díaz-Francés y Soberón, 2005)

69

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Gráfica 2 A

B

Rangos de distribución observados en las especies vegetales del área natural del volcán San Pedro; (A) Especies observadas por rangos de exposición, y (B) Especies observadas por rangos de altitud.

Cuadro 1 Riqueza total por estrato Riqueza estandarizada con rarefacción Abundancia total por estrato Abundancia estandarizada con rarefacción

IA

IIA

IIIA

IVA

IB

IIB

IIIB

IVB

IC

IIC

IIIC IVC

62

44

42

46

50

25

34

41

49

50

55

53.6

35.7

37.7

43.4

43.8

21.3 29.9

36.6

44.0 46.9

50.1 51.0

860

1710

860

540

810

870

590

710

540

470

510

360

360

360

360

360

360

360

360

360

360

360

360

360

51

Estandarización con la técnica de rarefacción del esfuerzo de muestreo por estrato, en el bosque natural del volcán San Pedro. Exposición: I. Noreste, II. Sureste, III. Suroeste, y IV. Noroeste. Piso altitudinal: A. 2,900 msnm, B. 2,700 msnm, y C. 2,500 msnm.

Riqueza y Abundancia El bosque del volcán San Pedro presenta en total 415 especies vegetales, agrupadas en 102 familias botánicas y 3 divisiones taxonómicas: Pteridophyta con 38 especies, Pinophyta con 3 especies, y Magnoliphyta con 374 especies (Liliopsida - 77 sp, y Magnoliopsida - 297 sp) (cuadro 2). La riqueza promedio de especies, en relación al área se establece en 41.2 especies por 0.1 Ha (412 spp / Ha). Con respecto a la riqueza de especies por familia, es posible deducir que la proporción que se observa es un claro reflejo de los hábitats y los hábitos de crecimiento predominantes en el volcán. El 70

hecho que Asteraceae, Poaceae, Fabaceae y Lamiaceae, se encuentren entre las familias con mayor porcentaje es evidencia de la abundancia de sitios con exposición solar pronunciada (ladera noreste y sureste). En la mayor parte de las familias (91%), fue posible observar un aporte individual de menos de 9 especies, condición que en muchos de los casos se ve asociada a una distribución limitada, y que puede dar cierto indicio sobre la existencia de microhabitats que son propicios para ciertas especies. Este fenómeno es confirmado en el caso de las familias Arecaceae, Lophosoriaceae, y Ericaceae, las que se encontraron restringidas a pocas localidades en el área.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Cuadro 2

Gráfica 3

Familia

Sp.

%

1 Asteraceae

72

17.52

2 3 4 5 6 7 8 9

Orchidaceae Poaceae Solanaceae Fabaceae Lamiaceae Polypodiaceae Rubiaceae Bromeliaceae

27 19 15 13 11 11 11 10

6.57 4.62 3.65 3.16 2.68 2.68 2.68 2.43

Otras (93)

222

54.01

10

Aporte de especies por familia botánica a la riqueza vegetal del volcán San Pedro

Otras familias mantienen una presencia continua, no obstante con diferentes especies, como es el caso de la familia Fagaceae (Encinos). En este grupo fue posible observar un intercambio de especies a lo largo de los gradientes ambientales de tal modo que ningún hábitat dentro del volcán deja de presentar más de algún tipo de encino. Mientras la especie de encino Quercus pilicaulis es la que claramente domina en el bosque de la ladera noreste del volcán, en la ladera noroeste es la especie Quercus crispifolia la que logra ocupar el nicho vacante, en donde llega a convertirse en una de las especies que dominan el bosque. Este hecho es confirmado por el estudio sobre la diversidad taxonómica y funcional de los encinos de Cavender-Bares (2004), el cual aporta fuerte evidencia que prueba que ciertas especies de encinos se especializan en nichos particulares por medio de acuerdos en rasgos funcionales, y esta partición de nichos contribuye a la alta diversidad de encinos a nivel de paisaje.

Dinámica de la riqueza de especies por familia botánica* a lo largo de los dos gradientes ambientales en el volcán San Pedro. Estratos, Exposición: I. Noreste, II. Sureste, III. Suroeste, y IV. Noroeste. Piso altitudinal: A. 2,900 msnm, B. 2,700 msnm, y C. 2,500 msnm. En los recuadros se resalta los sitios con mayor humedad (celeste) y con mayor exposición al sol (anaranjado).

La dinámica que se pudo observar en otras familias en el bosque del volcán, difiere al caso de los encinos, ya que su distribución se ve interrumpida por variaciones ambientales, y el nicho vacante es ocupado gradualmente por familias con características funcionales similares, pero con adaptaciones ambientales diferentes. Condición que puede apreciarse en las familias: Solanaceae y Saurauiaceae por un lado, y Asteraceae, Lamiaceae y Poaceae, por el otro. En donde se observa una disminución de la riqueza de especies, en Solanaceae y Saurauiaceae, a medida que aumenta la riqueza de Asteraceae, Lamiaceae y Poaceae. Las primeras son familias que presentan especies arbustivas tolerantes a la sombra, mientras que las segundas son de hábito principalmente herbáceo, que crecen en áreas con claros o en laderas con mayor exposición solar, áreas donde el dosel del bosque no es denso (gráfica 3). 71

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

En cuanto a la riqueza de especies por estrato y por unidad experimental, llama la atención el rango de variación observado entre sitios, que va de 21 a 54 especies (cuadro 1, gráfica 4). Asociando los cambios en la riqueza con los cambios de exposición, se verificó una tendencia a la disminución del número de especies a medida que la incidencia de la radiación solar aumenta (ladera sureste). Puesto que éste factor se encuentra inversamente relacionado a la humedad ambiental, la ladera noroeste con relativamente mayor humedad, es la que presentó una de las riquezas más altas del volcán. Esta tendencia se mantiene en los tres pisos de altitud. Empero, la preferencia de las especies en el volcán se inclina hacia la vertiente con mayor humedad, los valores de riqueza más elevados corresponden a dos parcelas en la ladera noreste, lo que puede ser atribuido a que en dicha ladera se encuentra una zona de transición de dos matrices vegetales, por lo que muchas especies tienden a coincidir en estos sitios. Con respecto al cambio en altitud, la riqueza presentó cambios menos abruptos que los observados en los cambios de exposición, se observa un aumento gradual en la riqueza de especies por estrato a mayor elevación (gráfica 5), hecho que no concuerda con las evidencias propuestas por varios estudios que más bien plantean una disminución en la riqueza (Terborgh, 1997; McCoy, 1990; citado por Cardelús et al., 2006). Este fenómeno se puede deber a que ciertas condiciones ambientales en la cumbre del volcán (menor pendiente, suelos con mayor cantidad de materia orgánica, y mayor humedad), puedan estar facilitando el establecimiento de una mayor riqueza, ya que muchas veces la presencia de un gran número de especies con rangos reducidos de distribución se encuentra reflejando factores ligados al ambiente (Cardelús et al., 2006). 72

Abundancia La abundancia por parcela presentó un rango de variación de 89 a 508 individuos (incluyendo árboles, arbustos y hierbas), siendo el piso altitudinal 2,800 a 3,020 msnm el que mantiene la mayor abundancia en todas las exposiciones, seguido por el piso 2,600 a 2,800 msnm, y con la menor abundancia, el piso 2,400 a 2,600 msnm (cuadro 1, gráfica 5). Este patrón coincide con el piso del volcán que tiene mayor disponibilidad de hábitat y que conserva la mayor cantidad de humedad durante todo el año. Gráfica 4

Riqueza de especies por parcela de Whittaker, por rango altitudinal y exposición (los ejes de la gráfica han sido modificados para que coincidan con la orientación de las parcelas de muestreo en el volcán).

En relación al gradiente de exposición, la orientación sureste es la que presentó mayor abundancia en los tres pisos altitudinales, siendo esta ladera la que mayor radiación solar recibe, condición que favorece el desarrollo de sotobosque y la propagación de herbáceas. En cuanto a la abundancia por especie, en el total de parcelas levantadas en el bosque del volcán fue posible identificar entre las especies arbóreas más

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

abundantes a Quercus pilicaulis con 273 individuos (76 ind/Ha), Synardisia venosa con 185 individuos (51 ind/Ha), y Meliosma dives con 141 individuos (39 ind/Ha). Entre las especies de habito herbáceo más abundantes se encontró: Festuca amplissima con 678 individuos (1.9 individuos por metro cuadrado), Salvia lasiantha con 602 individuos (1.7 ind/m 2), Arracacia donnell – smithii con 583 individuos (1.6 ind/m2) y Neonelsonia acuminata con 528 individuos (1.5 ind/m2). Las dos primeras especies abundantes en el bosque de la ladera sureste y las dos últimas en la ladera noroeste. De los tres estratos cuantificados en el estudio, el estrato arbustivo fue el que presentó las menores abundancias en el área, y se encontró mejor representado por tres especies: Roldana gilgii con 189 individuos (0.26 ind/m2), Schistocarpha sp. con 184 individuos (0.25 ind/m2), y Senecio heterogamus con 148 individuos (0.20 ind/m2). Relación que puede dar ciertos indicios sobre la densidad del sotobosque en particular y la estructura que presenta el bosque en general. Gráfica 5

Abundancia observada por parcela (0.1 Ha), ordenada por rango altitudinal y exposición.

Estructura de la vegetación Con base en los hábitos de crecimiento observados fue posible identificar siete estratos vegetales: Hierbas que agrupan 149 especies (36%), Arbustos 91 especies (22%), Epifitas 56 especies (14%), Árboles 52 especies (13%), Lianas 45 especies (11%), Epipétricas 14 especies (3%), y Parásitas 4 especies (1%) (gráfica 6). Gráfica 6

Hábitos de crecimiento de la vegetación del volcán San Pedro.

Resalta la elevada proporción de hierbas, arbustos y epifitas, que agrupan el 72% de las especies, a partir de lo que es posible deducir el grado de complejidad y la productividad que los ecosistemas pueden llegar a alcanzar en el área. En cuanto a la distribución de la riqueza por hábito de crecimiento, llama la atención que en los sitios en los que el estrato arbóreo presenta una elevada riqueza de especies (ladera suroeste y noroeste), la riqueza de arbustos y hierbas es relativamente baja. Lo contrario sucede cuando la cantidad de especies arbóreas es baja (ladera noreste y sureste). Este mismo patrón se puede observar en el caso de la abundancia, el diámetro y la altura promedio en árboles y arbustos. Relación que permite deducir la existencia de cierto grado de exclusión competitiva principalmente por luz, entre árboles, arbustos y hierbas. Ya que la densidad y el grado 73

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

de desarrollo que alcanza el estrato arbóreo, se encuentra inversamente relacionada a la cantidad de luz solar que llega al suelo, y directamente a la humedad ambiental (Passarge et al., 2006). No obstante, la posibilidad de competencia por recursos pueda explicar las fluctuaciones en la riqueza, abundancia y el desarrollo que alcanzan los estratos vegetales, no se debe descartar el hecho que procesos naturales de regeneración y microsucesión estén operando en algunas áreas del volcán, en especial aquellas que con cierta regularidad son perturbadas. Si se analiza el comportamiento del estrato arbóreo independientemente de los otros dos estratos, destaca que a 2,500 msnm el bosque en la ladera suroeste presenta un gran número de especies arbóreas en pequeñas poblaciones. En contraste, la ladera noroeste mantiene la misma riqueza en poblaciones de mayor tamaño. Condición que puede estar indicando una región con óptimos ambientales los que favorecen no solamente una alta densidad de especies, sino también el establecimiento de poblaciones numerosas. En la ladera sureste el bosque se encuentra dominado por sólo una especie de encino (Quercus pilicaulis). Condición que pone en evidencia un bajo grado de equidad, que puede estar reflejando condiciones ambientales menos favorables en esta región del volcán, por lo que existe mayor competencia y exclusión entre especies que ocupan nichos similares. Patrones espaciales en la vegetación del volcán El análisis de la composición y abundancia de especies vegetales empleando técnicas de clasificación (Twinspan) y agrupamiento2, aporta elementos para considerar heterogénea a la vegetación del volcán, presentando dos grupos o ensambles vegetales3 (gráfico 3).

2

Figura 3

Dendrograma del análisis de agrupamiento de parcelas de vegetación en el volcán San Pedro. Medida de similitud: Índice de Sørensen. Exposición: I. Noreste, II. Sureste, III. Suroeste, y IV. Noroeste. Piso altitudinal: A. 2,900 msnm, B. 2,700 msnm, y C. 2,500 msnm. A. Ensamble Saurauia subalpina / Meliosma dives / Synardisia venosa – Solanum appendiculatum - Maianthemun flexuosum; B. Ensamble Quercus pilicaulis / Arbutus xalapensis / Ceanothus azureus - Galium mexicanum – Salvia lasiantha; C. Zonas de Regeneración.

La ordenación indirecta de las especies arbóreas del volcán, producto del análisis de correspondencia rectificado (DCA), guarda fuerte relación con los dos grupos o ensambles vegetales generados por los análisis de clasificación y agrupamiento, los que ponen de manifiesto la existencia de un gradiente ambiental resultado de la heterogeneidad espacial del volcán. El análisis de correspondencia rectificado revela una elevada correlación entre los sitios y las especies en el volcán, el elevado valor de la raíz característica

Ya que Twinspan no realiza análisis de agrupamiento, por lo que no discierne patrones espaciales en la vegetación ni investiga la continuidad relativa de la misma (Groenewoud, 1992), fue necesario realizar análisis de agrupamiento empleando como medida de distancia el índice de Sørensen. 3 El término ensamble puede corresponder a la definición de comunidad vegetal, en el sentido que la proporción de ciertas especies tiende a ser más o menos estable en comparación con la proporción de otras especies. Esto debido a que cada especie puede reaccionar de forma particular ante el ambiente de acuerdo a su desempeño fisiológico relativo, además de las interacciones con otras especies e interacciones a nivel de comunidad. De la misma forma diferentes ensambles tienden a prevalecer en diferentes segmentos de un gradiente ambiental. (Scott, 1995)

74

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

(eigenvalue de 0.82) del primer eje de ordenación producto de DCA, sugiere un cambio en la composición de especies entre sitios definido por un gradiente ambiental. Los bajos valores de la raíz característica para los ejes 2 y 3 (0.32 y 0.22 respectivamente), corroboran la importancia del primer eje para explicar la variación observada. Con base en el gráfico de ordenación de los sitios de muestreo y especies, se pudo inferir que el primer eje corresponde al gradiente de exposición (humedad), y el segundo al gradiente de altitud (temperatura) (figura 4). En este gráfico, en el extremo izquierdo del primer eje se observan tanto las especies vegetales afines a ambientes con mayor humedad como los sitios localizados en la ladera con menor incidencia de radiación solar. En la sección intermedia se presentan los sitios que corresponden a zonas de transición o de regeneración, mientras que en el extremo derecho se concentran las especies y los sitios que se localizan en las laderas con mayor incidencia de radiación solar. En cuanto al segundo eje de ordenación, resalta el hecho que este logra explicar una mayor variación entre sitios a medida que aumenta la humedad ambiental (base del triángulo). Esto permite inferir que el aumento de la humedad ambiental propicia una mayor diferenciación entre sitios con diferente altitud, mientras que en la ladera menos húmeda la diferencia de altitud no genera variación entre las distintas localidades.

traslape de especies del 25 al 40%, mientras que en el gradiente de exposición del 18 al 51%. Razón por la que sería arbitrario definirlos de forma discreta. Además de los dos grupos principales fue posible identificar ciertos sitios que corresponden a zonas perturbadas con especies propias, y que se identifican como ensamble de especies de zonas de regeneración.

Ensambles de especies en el bosque del volcán Los dos ensambles o agrupaciones principales en la vegetación del volcán guardan entre sí 20% de similitud (gráfico 3), manteniendo cierta continuidad que queda evidenciada al considerar la cantidad de especies que se comparten o “traslapan” a lo largo de los gradientes ambientales en los que ocurren estos dos grupos (figura 4 y 5). En el caso del gradiente de altitud se observó un 75

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Mayor Elevación

Figura 4 VerbeApl

CestrPac Urera sp

III.A.2

C Buddleja

Oreopana

III.A.1

I.B.1

III.A.3 IV.B.1 I.A.2 CestrGua I.A.1 III.B.1 I.C.1 Phoebe S IV.A.3 S y n a r d i s I.B.2 IV.A.1 Meliosma IV.A.2 III.B.3 IV.B.2 SaurauSu III.B.2

2 s i x A

B

Clethram

Phoebe s

Chiranth Alnus ac

I.A.3

I.B.3

IV.C.1 Fuchsia

Arbutus

II.B.3 II.A.3 II.B.1 II.A.1 QuerPili II.C.1 I.C.2 II.A.2 I.C.3 II.C.2

A Pinus ps

Cestrum

QuercAac

III.C.3 II.C.3

Prunus s SaurauOr

Menor Elevación (msnm)

II.B.2

IV.B.3 III.C.1 C l e t h r a IV.C.3 III.C.2 IV.C.2

Ocotea s

Parathes

Urera ca Billia h

Oreopaxa QuerCris Tournefo

Ostrya Verbesin

v

Ardisia

Montanoa

Garrya l

Viburnum

Rhamnus

Axis 1

Menor exposición solar (mayor humedad)

Mayor exposición solar Humedad

Gráfico del Análisis de Correspondencia Rectificado (DCA). Ordenación indirecta de Parcelas (Triángulos) y Especies (X) a lo largo de los gradientes representados por los dos ejes principales, eje 1 (0.82 Eigenvalue) asociado al gradiente de humedad, y eje 2 (0.32) asociado al gradiente de altura. Agrupaciones: A. Parcelas asociadas a la región del volcán con mayor humedad; B. Parcelas asociadas a la región del volcán con menor humedad; y C. Parcelas que no presentan un patrón claro asociado al gradiente de humedad o altura (zonas de regeneración).

Figura 5

Ubicación de los principales ensambles vegetales en el bosque del Volcán San Pedro.

76

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

A. Ensamble Saurauia subalpina / Meliosma dives / Synardisia venosa – Solanum appendiculatum – Maianthemun flexuosum Ensamble localizado de los 2,400 a los 3,020 msnm entre la ladera suroeste, noroeste y parte de la noreste (figura 5). Entre las especies arbóreas que componen este ensamble se encuentran: Saurauia subalpina, Synardisia venosa, Meliosma dives, Oreopanax echinops, Oreopanax xalapensis, Cinnamomum salvinii, Prunus salasii, Clethra pachecoana, Ocotea sp., Quercus crispifolia, Rhamnus discolor, Fuchsia paniculata, Ardisia sp., Billia hippocastanum, Cestrum guatemalense, Cestrum pacayense, Tournefortia petiolaris y Viburnum jucundum. La mayoría de las cuales forman parte de la dieta del pavo de cacho (Oreophasis derbianus), ave estrechamente relacionada con esta asociación vegetal. El estrato arbustivo se encuentra poco representado y en muchos de los sitios no se observa del todo. Entre las especies arbustivas que se pueden encontrar muy localizadas en ciertas áreas, están: Chamaedorea keeleriorum, Chamaedorea rojasiana, Lycianthes quichensis, Malvaviscus arboreus, Rojasianthe superba, Eupatorium nubigenum, Ostrya virginiana, Piper martensianum, Piper sp., y Euonymus enantiophyllus. En general el estrato herbáceo se encuentra compuesto por: Begonia oaxacana, Centropogon grandidentatus, Maianthemun flexuosum, Phanerophlebia macrosora, Asplenium monanthes, Goodyera striata, Hydrocotyle mexicana, Sibthorpia repens, Blechnum sp., Bomarea acutifolia, Botrychium sp., Pteris sp., Polystichum ordinatum. Otras especies observadas son: Acalypha sp., Acalypha guatemalensis, Eupatorium aschenbornianum, Eupatorium pycnocephalum, Iresine Calea, Ageratina sp., Arracacia donnell – smithii, Bidens squarrosa, Carex donnell-smithii,

Commelina sp., Phenax mexicanus, Salvia curtiflora, Schistocarpha seleri, Senecio cobanensis, y Uncinia hamata, Didymaea sp. En este ensamble vegetal también es posible observar una gran cantidad de bejucos (Clematis grossa, Smilax jalapensis, Smilax sp., Solanum appendiculatum, Serjania sp., Zanthoxylum aguilarii y Zanthoxylum harmsianum), trepadoras (Passiflora pterocarpa, Passiflora membranaceae, Philadelphus myrtoides, Solanum wendlandii, Valeriana scandens var. candolleana) y epifitas (Pleopeltis sp., Polypodium allansmithii, Peperomia galioides, P. quadrifolia, P. humilis, Monstera siltepecana). En términos generales el ensamble guarda dentro de sí 35% de similitud, y presenta rasgos que lo permiten asociar al bioma selva de montaña, el cual se caracteriza por presentar una combinación de especies vegetales procedentes de Norteamérica y Sudamérica. B. Ensamble Quercus pilicaulis / Arbutus xalapensis / Ceanothus azureus - Galium mexicanum – Salvia lasiantha Este ensamble se encuentra localizado entre la ladera noreste y sureste del volcán, de los 2,400 msnm a los 3,020 msnm (figura 5). Entre los árboles que componen esta asociación se encuentra la especie Quercus pilicaulis, encino que llega a presentar poblaciones importantes con diámetros de hasta 0.70 metros y alturas de 25 metros, a pesar de ello se observa baja densidad de copas en el dosel. En ciertas regiones se encuentra acompañado por otros árboles como Arbutus xalapensis, Alnus acuminata, Chiranthodendron pentadactylon, Garrya laurifolia, Pinus pseudostrobus, y Quercus acatenangensis, todas en poblaciones reducidas. El estrato arbustivo es escaso, con especies como: Acacia pennatula, Buddleja nitida, Litsea guatemalensis, Lasianthaea fructicosa, Viburnum 77

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

hartwegii, Ceanothus azureus, Monnina xalapensis, y Cirsium subcoriaceum. El estrato herbáceo domina el bosque, tanto en riqueza como en abundancia. Entre las especies que sobresalen se encuentra: Salvia lasiantha, Brachypodium mexicanum, Galium mexicanum, y Festuca amplissima, todas llegan a cubrir buena parte del piso del bosque. Tomando en cuenta la cantidad de tiempo que generalmente toma a los árboles de encino alcanzar el diámetro y la altura que es posible observar en esta región del volcán, y la gran cantidad de bromélias que estos presentan en las ramas, se puede argumentar que este es un bosque relativamente maduro (Dunn, 2000 citado por Isaza et al., 2004). En general el ensamble guarda 25% de similitud, y presenta rasgos que lo identifican con el bioma bosque de montaña, con especies vegetales en su mayoría procedentes de Norteamérica. C. Zonas de regeneración Dentro del bosque del volcán es posible encontrar zonas de regeneración caracterizadas por presentar vegetación de tipo arbustiva dominada por especies resistentes al sol, entre las que se encuentra: Urera caracasana, Dahlia imperialis, Verbesina apleura, Urera sp., Salvia spp., Arracacia acuminata, Arracacia donnell-smithii. Este ensamble se puede observar en el cráter del volcán San Pedro formando densas masas, en donde existen corrientes de agua y suelos anegados en época lluviosa, razón por la cual se dificulta el establecimiento de un bosque maduro como el que se encuentra aledaño al cráter. En la ladera noreste a 2,860 msnm cerca del área de campamento, se encuentra un pequeño plan4 cubierto con densa vegetación arbustiva y herbácea (Salvia spp., Schistocarpha sp.), con algunos árboles típicos de zonas de regeneración (Urera sp., Verbesina sp., y Montanoa hexagona). 4

Conclusiones Se observa heterogeneidad en la distribución de la vegetación del volcán, la cual se atribuye principalmente a los gradientes ambientales que se observan en el volcán, lo que fue corroborado con el análisis de ordenación indirecta (DCA). Este determinó que la alta correspondencia entre sitios y especies se debe principalmente al gradiente de exposición (humedad). No obstante, el gradiente de altitud aporta cierto grado de variación en la vegetación, la suficiente como para dar un sentido de particularidad a cada uno de los estratos del volcán. Recomendaciones La reducción y el creciente aislamiento del bosque del volcán San Pedro se encuentran afectando la dinámica natural del mismo, amenazando a un gran número de especies tanto de flora como de fauna. Esto se refleja en la gran cantidad de especies vegetales que comparten hábitats reducidos. Se determinó que más del 40% de las especies sólo se logran distribuir en un rango de altitud o de exposición, lo que pone en evidencia el grado de “particularidad” que presentan las distintas regiones del volcán. Razón por la que las estrategias de conservación deberán considerar cada una de sus partes como un hábitat único. Si a esto se añade la posible existencia de una deuda de extinción, por lo que especies que aún se reportan estén por desaparecer del bosque (Berglund y Jonsson, 2005; Vellend, et al., 2006), la cantidad de especies en peligro es mucho mayor de la que se pueda tener idea. No obstante, el hecho que tome mucho tiempo para que una deuda de extinción sea saldada, brinda la oportunidad para prevenir extinciones subsiguientes al incrementar la cobertura forestal (Vellend et al., 2006), tomando en cuenta que las especies vegetales que aun permanecen pueden ser la base para esfuerzos

Posiblemente producto del derrumbe de una de las paredes del antiguo cráter del volcán.

78

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

de restauración futuros (Berglund y Jonsson, 2005; Vellend, et al., 2006). Hecho que es apoyado por la teoría del seguro, que sugiere que una gran diversidad de especies puede disminuir la dinámica de perturbación dentro de una comunidad, ya que la resiliencia de las comunidades se incrementa a mayor diversidad (Allison, 2004). El tamaño poblacional a largo plazo es otro aspecto que debe ser considerada en el caso del volcán, ya que determina la adaptabilidad de la población. Según Widén (1993), ciertas poblaciones vegetales deberán de conservar tamaños mayores a 2,000 individuos para mantener niveles de adaptabilidad que permitan la subsistencia de las especies (Widén, 1993; citado por Reed, 2005). Reed (2005) recomienda que las poblaciones en los hábitats naturales deben ser protegidas para que mantengan el 95% de la adaptabilidad original. Con base en las estimaciones poblacionales derivadas de los resultados del presente estudio, se deduce que por lo menos 20 especies (principalmente árboles) se encuentran en densidades por debajo de lo recomendado, algunas de importancia ecológica como: Pinus pseudostrobus, Saurauia oreophila, Billia hippocastanum, Ocotea sp., Clethra pachecoana, Quercus acatenangensis, Phoebe sp. y Arbutus xalapensis. Por lo que no solamente se deberá considerar la protección de los hábitats naturales del volcán, sino también la recuperación de las poblaciones naturales por medio de restauración ecológica.

Pedro Chiviliú y Esteban Vásquez, quienes colaboraron durante el levantamiento de información de campo. A don Javier Méndez, encargado del parque regional municipal “Chuanimajuyú”, de San Pedro La Laguna, Sololá. Al curador del herbario AGUAT, Facultad de Agronomía de la Universidad de San Carlos, Ing. Juan José Castillo por la colaboración en la determinación de especies de palmas del volcán. A la Escuela de Biología, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, en especial al Lic. Fernando Díaz, por la colaboración con el préstamo de equipo de campo. Y al equipo de trabajo del herbario BIGU, Escuela de Biología, por el apoyo en el trabajo de identificación y manejo de las muestras de herbario colectadas. Referencias 1

Alroy J. Methods for removing sampling biases from diversity curves. Paleobiology. 1998; 20:191-207.

2

Berglund H, Jonsson BG. Verifying an Extinction Debt among Lichens and Fungi in Northern Swedish Boreal Forest. Conservation Biology. April 2005; Vol.19, 2:338-348.

3

Bermúdez M, Sánchez J, Eds. Identificación de vacíos de información Botánica en Centroamérica. Costa Rica: Museo Nacional de Costa Rica, Red de Herbarios de Mesoamérica y el Caribe, Y WWECA, Serie Tec. No.4, 2000. 99p.

4

Calderón T, Valladares B, Véliz ME, Méndez C. Composición y Estructura Vegetal del Volcán de Pacaya. Guatemala: USAC, Escuela de Biología. Doc. Téc. Np. 2005. 19 p.

Agradecimiento Se agradece a la dirección regional de CONAP en Sololá, y a sus guardarrecursos, en la Reserva de usos múltiples de la cuenca del lago de Atitlán, en particular a Marcos Porón, Domingo Mendoza, Vicente Quixquinab, Rubén Sumosa,

79

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

5

6

7

8

9

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Cardelús CL, Colwell R, Watkins JE. Vascular epiphyte distribution patterns: explaining the mid-elevation richness peak. British Ecological Society, 2005. Vol. 94:144-156. Cavender-Bares J, Kitajima K, Bazzaz FA. Multiple Trait Associations in Relation to Habitat Differentiation Among 17 Floridian Oak Species. USA, Ecological Monographs, The Ecological Society of America, 2004. Vol. 74, 4:635-662. Chalcraft DR, Williams JW, Smith MD, Willig MR. Scale Dependence in the Species-Richness-Productivity Relationship: The Role of Species Turnover. USA: The Ecological Society of America, 2004. Ecology, Vol.85, 10:2701-2708. Colwell RK, Mao CX, Chang J. Interpolating, extrapolating, and comparing incidence based species accumulation curves. USA: Ecological Society of America, 2005. Ecology, Vol.85, 10:2717-2727. Díaz-Francés E, Soberón J. Statistical Estimation and Model Selection of Species-Accumulation Functions. Conservation Biology. April 2005. Vol.19, 2:569-573.

10 Dix M, Fortín I, Medinilla O, Castellanos E. Diagnóstico ecológico – social de la cuenca del lago de Atitlán. Guatemala: Universidad del Valle de Guatemala / The Nature Conservancy, 2003. 168p. 11 Gerace JB. Factors controlling Species density in herbaceous communities. Perspectives in Plant Ecology. Evolution and Systematics. Jun 1999; Vol.2, 1:1-28.

80

12 Hammer DA, Harper T, Ryan PD. PAST PAlaeontological STatistics, ver. 1.13. 2003. 63p. 13 Islebe GA, Velásquez A. Affinity among mountain ranges in Megamexico: A phytogeographical scenario. Vegetatio 1994; 115:1-9. 14 Islebe GA, Velásquez A, Cleef AM. High elevation coniferous vegetation of Guatemala: A phytosociological approach. Vegetatio 1995; 116:7-23. 15 Krebs CJ. Ecological Methodology. 2nd ed. USA, Canada: Addison - Welsey Educational Publishers, Inc.1999. 581p. 16 MacVean C, Schuster. Altitudinal Distribution of Passalid Beetles (Coleoptera, Passalidae) and Pleistocene Dispersal on the Volcanic Chain of Northern Central America. Biotropica 1981; 13:29-38. 17 Monzón J, Bailey A, Schuster J. Los Escarabajos (Cerambycidae y Scarabaeoidea) como indicadores para establecer prioridades en la conservación de Bosques Nubosos en Guatemala. Guatemala: Revista UVG 2000; 10:13-16. 18 Pardo P. Informe final de EPS: “Diagnóstico de la extracción de productos no maderable en los bosques del Cerro San Marcos, Sierra Parraxquím y Volcán San Pedro, Reserva de Usos múltiples de la cuenca del Lago de Atitlán, Sololá”. Guatemala: Escuela de Biología, Fac. CC.Q. y F., Universidad de San Carlos de Guatemala, 2002. 93p.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

19 Pe’er G, Saltz D, Frank K. Virtual Corridors for Conservation Management. USA: Conservation Biology, Dic. 2005. Vol.19, 6:19972003. 20 Proarcas, Capas/ CCAD - USAID. Áreas de Conservación de la biodiversidad en Volcanes al sur de Quetzaltenango. Guatemala: Proarcas, Capas / CCAD – USAID, 2000. 323p. 21 Reed D. Relationship between Population Size and Fitness. Conservation Biology, April 2005. Vol. 19, 2:563-568. 22 Sánchez GA, López ML. Clasificación y Ordenación de la Vegetación del Norte de la Sierra Nevada a lo largo de un gradiente altitudinal. México: Serie Botánica, Anales del Inst. de Biología, UNAM. Enero-Junio 2003, Vol.74, 1:47-71. 23 Suchini AE, et al. Evaluación y Conocimiento del patrimonio florístico de Guatemala. Guatemala: Dirección General de Investigación, Universidad de San Carlos de Guatemala, 2001. 92p.

26 Véliz ME. La Vegetación del Volcán de Acatenango, Guatemala. Cc y Tec 2000; 1 y 2:3-166. 27 Véliz ME, Negli Gallardo, Mario Vázquez, Rodolfo Luarca. La Vegetación Montana de Guatemala. Cc y Tec 2001;1:3-61 28 Vellend M, Verheyen K, Jacquemyn H, Kolb A, Van Calster H, Peterken G, Hermy M. Extinction Debt of Forest Plants Persists for more than a Century following Habitat Fragmentation. USA: The Ecological Society of America, 2006. Ecology, Vol. 87, 3:542-548. 29 Viñals JF. Estudio de la Composición florística de las cimas de los Volcanes Acatenango, Agua, Atitlán, Fuego, Santa María, Santo Tomás (Pecúl), Tacaná, Tajumulco y Zunil en la República de Guatemala. Guatemala: Universidad de San Carlos, (Tesis de graduación, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia) 1993, VII+135p.

24 Valdéz OI, et al. Fauna en Peligro de Extinción de Guatemala: Inventarios Rápidos para la Conservación. Guatemala: Dirección General de Investigación, Universidad de San Carlos de Guatemala, 2000. 86p. 25 Véliz ME. Caracterización de la comunidad de Canac (Chiranthodendron pentadactylon Larreategui) en el volcán de Acatenango. Guatemala: Universidad de San Carlos, (tesis de graduación, Facultad de Agronomía) 1989. IX+122p.

81

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Anexo I: Composición y distribución de la vegetación del volcán San Pedro

Familia – Especie / Registro BIGU / Hábito Acanthaceae 1. Justicia sp. /33321 /Arb Alstroemeriaceae 2. Bomarea acutifolia (Link & Otto) Herbert / Her 3. Bomarea edulis (Tussac) Herbert /Her Amaranthaceae 4. Iresine Calea (Ibáñez) Standl./ 33200 /Her Anacardiaceae 5. Rhus terebinthifolia Schlecht. & Cham. / 33298 /Arb Apiaceae 6. Arracacia atropurpurea (Lehm.) Benth. & Hook. f. ex Hemsl. /33117 / Her 7. Arracacia donnell-smithii J.H. Coult. & Rose /33252 /Her 8. Coaxana purpurea J.M. Coult. & Rose / 33233 /Her 9. Cyclospermum leptophyllum (Pers.) Sprague ex Britton & P. Wilson / 33247 / Her 10. Daucus montanus Humb. & Bonpl. ex Spreng. /33231 /Her 11. Hydrocotyle mexicana Schltdl. & Cham. / 33241 /Her 12. Neonelsonia acuminata (Benth) J.M. Coult. & Rose ex Drade /Her Apocynaceae 13. Mandevilla scorpioidea Woodson /34193 / Li Araceae 14. Anthurium montanum Hemsl./ 33228 /Epf 15. Monstera siltepecana Matuda /Epf Araliaceae 82

16. Oreopanax echinops (Cham. & Schltdl.) Decne. & Planch. (Mux h’alj) /Ár 17. Oreopanax sanderianus Hemsl. /33230 /Ár 18. Oreopanax steyermarkii A.C. Sm. (O. liebmanii) /34373 /Ár 19. Oreopanax xalapensis (Kunth) Decne. & Planch. /33286 /Ár Arecaceae 20. Chamaedorea keeleriorum Hodel & Castillo /Arb 21. Chamaedorea rojasiana Standl. & Steyerm. /Arb Asclepiadaceae 22. Asclepias elata Benth. /33269 /Her 23. Cynanchum woodsonianum L.O. Williams /33276 /Li 24. Gonolobus sp. /Li 25. Matelea velutina (Schltdl.) Woodson / 34232 /Li Aspleniaceae 26. Asplenium achilleifolium (M. Martens & Galeotti) Liebm. /34231 /Her 27. Asplenium cuspidatum Lam. /34144 /Her 28. Asplenium monanthes L. /34234 /Her 29. Asplenium sp. /34233 /Her Asteraceae 30. Ageratina areolaris (DC.) Gage ex B.L. Turner /33076 /Arb 31. Ageratina sp. (Eupatorium sp.) /33278 / Arb 32. Ageratina sp.2 (Eupatorium sp.) /Arb 33. Ageratum corymbosum Zuccagni /33246 / Her 34. Archibaccharis corymbosa (Donn. Sm.) S.F.Blake /33218 /Her 35. Archibaccharis schiedeana (Benth. In Oerst) J.D. Jackson /33075 /Her 36. Baccharis serraefolia DC. /33115 /Her 37. Baccharis vaccinioides Kunth /Arb 38. Bidens holwayi Sherff & S.F. Blake /Li 39. Bidens ostruthioides (DC.) Sch.- Bip. /Her

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69.

Bidens sp. /Her Bidens squarrosa Kunth /Li Bidens triplinervia Kunth /33287 /Her Calea integrifolia (DC.) Hemsl. /33221 / Arb Calea ternifolia Kunth /33069 /Her Cirsium subcoriaceum (Less.) Sch. Bip. / 33215 /Arb Conyza bonariensis (L.) Cronquist /Her Dahlia australis (Sherff.) P.D. Sorensen / 33251 /Arb Dahlia coccinea Cav. /33139 /Arb Dahlia imperialis Roezl ex Ortgies /Arb Eupatorium aschenbornianum S. Schaver / Arb Eupatorium corymbosum Aubl. /Arb Eupatorium luxii B. L. Rob. /33235 /Arb Eupatorium morifolium Mill. /Arb Eupatorium nubigenum Benth. /Arb Eupatorium pycnocephalum Less./Arb Eupatorium sp. /Arb Fleishmannia sp. /Her Gnaphalium liebmanii Sch. Bip. ex Klatt / Her Gnaphalium liebmannii var. monticola (McVaugh) D.L. Nash /33070 /Her Gnaphalium salicifolium (Bertol.) Sch. Bip. /Her Gnaphalium sp. /Her Hieracium irasuense Benth. /33277 /Her Lasianthaea fructicosa (L.) K. M. Becker / Arb Liabum discolor (Hook. & Arn.) Benth. & Hook. F. ex Hemsl. /33237 /Arb Liabum sp. /33323 /Arb Montanoa hexagona B.L. Rob. & Greenm. /33289 /Ár Montanoa hibiscifolia Benth. /33284 /Arb Montanoa pteropoda S.F. Blake /Arb Neomirandaea araliifolia (Less.) R.M. King & H. Rob. /33123 /Epf

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

70. Pluchea salicifolia (Mill.) S.F. Blake /Her 71. Polymnia maculata Cav. /Her 72. Psacalium pinetorum (Standl. & Steyerm.) Cuatrec. /Arb 73. Rojasianthe superba Standl. & Steyerm. Baj lel /Arb 74. Roldana acutangula (Bertol.) Funston /Arb 75. Roldana aschenborniana (S. Schauer) H. Rob. & Brettell (Senecio quezalticus L. O. Williams) /Arb 76. Roldana gilgii (Greenm.) H. Rob. & Brettell /33303 /Arb 77. Roldana heterogama (Benth.) H. Rob. & Brettell /33143 /Arb 78. Roldana petasitis (Sims) H. Rob. & Brettell (Senecio petasitis (Sims) DC.) / Arb 79. Sabazia sarmentosa Less. /33305 /Her 80. Salmea scandens (L.) DC. /33060 /Her 81. Schistocarpha seleri Rydb. /Arb 82. Schistocarpha sp. /Arb 83. Senecio barba-johannis DC. /Arb 84. Senecio cobanensis J.M. Coult. (Telanthophora cobanensis (J.M. Coult.) H. Rob. & Brettell) /Arb 85. Senecio doratophyllus Benth /33255 /Arb 86. Senecio phorodendroides L. O. Williams (Pentacalia parasitica (Hemsl.) H. Rob. & Cuatrec.) /Epf 87. Senecio sp. /Arb 88. Sigesbeckia jorullensis Kunth /33212 /Her 89. Simsia sp. /Her 90. Sonchus oleraceus L. /Her 91. Sp. 1 (Helianthae) /Arb 92. Spilanthes ocymifolia (Lam.) A.H. Moore / 33113 /Her 93. Stevia lucida var. oaxacana (DC.) Grashoff /Arb 94. Stevia polycephala Bertol. /33272 /Arb 95. Tagetes foetidissima DC. /33227 /Her

83

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

96. Tithonia longiradiata (Bertol.) S.F. Blake / 33250 /Arb 97. Verbesina apleura S.F. Blake /33244 /Arb 98. Verbesina hypoglauca Sch. Bip. Ex Klatt / Arb 99. Verbesina sp. /Arb 100. Vernonia sp. /Arb 101. Zexmenia sp. /Her Begoniaceae 102. Begonia oaxacana A. DC. /34293 /Her 103. Begonia sp. /Her Betulaceae 104. Alnus acuminata Kunth /31934 /Ár 105. Alnus firmifolia Fernald /31927/Ár 106. Carpinus caroliniana var. tropicalis Donn. Smith /33051 /Arb 107. Ostrya virginiana (Mill.) K. Koch /33285 / Arb Blechnaceae 108. Blechnum falciforme (Liebm.) C. Chr. / 34132 /Her 109. Blechnum occidentale L. /31914 /Her 110. Blechnum schiedeanum (Schltdl. ex C. Presl) Hieron. /31928 /Epf 111. Woodwardia spinulosa M. Martens & Galeotti /31165 /Her Boraginaceae 112. Tournefortia petiolaris DC. /34253 /Ár Bromeliaceae 113. Tillandsia butzii Mez /Epf 114. Tillandsia capitata var. guzmanioides L.B. Sm. /Epf 115. Tillandsia caput-medusae E. Morren /Epf 116. Tillandsia guatemalensis L. B. Sm. /Epf 117. Tillandsia ionantha var. scaposa L. B. Sm. /Epf 118. Tillandsia matudae L. B. Sm. /Epf 119. Tillandsia ponderosa L.B. Sm. /Epf 120. Tillandsia rodrigueziana Mez. /Epf 121. Tillandsia usneoides (L.) L. /Epf 122. Tillandsia vicentina Standl. /33122 /Epf 84

Buddleiaceae 123. Buddleja nitida Benth. /Ár Burseraceae 124. Bursera simaruba (L.) Sarg. /Ár Cactaceae 125. Disocactus cinnabarinus (Eichlam ex Weing.) Barthlott /33204 /Epf 126. Epiphyllum crenatum (Lindl.) G. Don / 31945 /Epp Caesalpinaceae 127. Cassia stenocarpha Vogel /34205 /Arb Campanulaceae 128. Centropogon grandidentatus (Schlecht.) Zahlbr. /Her 129. Lobelia aguana E. Wimm. /33292 /Her 130. Lobelia laxiflora Kunth /33073 /Her Caprifoliaceae 131. Viburnum hartwegii Benth. /33057 /Arb 132. Viburnum jucundum C.V. Morton /Ár Caryophyllaceae 133. Alsine cuspidata (Wild. Ex Schltdl.) Wooton & Standl. /33270 /Li 134. Arenaria sp.1 /34282 /Li 135. Arenaria sp.2 /34167 /Li 136. Drymaria sp. /34351 /Li Celastraceae 137. Euonymus enantiophyllus (Donn. Sm.) Lundell /31109 /Ár Chloranthaceae 138. Hedyosmum mexicanum C. Cordem. / 31816 /Ár Clethraceae 139. Clethra mexicana DC. - Tulul ché /31877/ Ár 140. Clethra pachecoana Standl. & Steyerm. / 31788 /Ár Clusiaceae 141. Clusia salvinii Donn. Sm. /31535 /Epf- Arb 142. Hypericum sp. /34294 /Her Commelinaceae 143. Comelina sp. /Her

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

144. Tinantia erecta (Jacq.) Schltdl. /33114 /Her 145. Tripogandra sp. /Her Convolvulaceae 146. Ipomoea signata House /33196 /Li Crassulaceae 147. Echeveria guatemalensis Rose /33354 /Epf 148. Echeveria steyermarki Rose /Epp 149. Kalanchoe sp. /Epp 150. Sedum guatemalense Hemsl. /31161/Epf 151. Sedum sp. /Epf Cucurbitaceae 152. Cyclanthera langaei Cogn. /31114 /Li 153. Cyclanthera steyermarkii Standl. /Li Cupressaceae 154. Cupressus lusitanica Mill. /Ár Cuscutaceae 155. Cuscuta sp. /Pst Cyperaceae 156. Carex donnell-smithii L. H. Bailey /33222 / Her 157. Carex polystachya Sw. ex. Wahlenb. /Her 158. Carex sp. /Her 159. Cyperus altemifolius L. /Her 160. Rhynchospora sp.1 /Her 161. Rhynchospora sp.2 /Her 162. Uncinia hamata (Sw.) Urb. /Her Dennstaedtiaceae 163. Dennstaedtia sp. /33316 /Her 164. Pteridium aquilinum (L.) Kuhn /31167 / Her Dioscoreaceae 165. Dioscorea dicranandra Donn.Sm. /Her Dryopteridaceae 166. Phanerophlebia macrosora (Baker) Underw. /31967 /Her 167. Polystichum ordinatum (Kunze) Liebm. / 34333 /Her -Epf Equisetaceae 168. Equisetum hyemale L. /31881 /Her Eremolepidaceae

169. Antidaphne viscoidea Poepp. & Endl. / 33304 /HemiPst Ericaceae 170. Arbutus xalapensis Kunth /31925 /Ár 171. Gaultheria odorata Bredem. ex Willd. / 31142 /Arb 172. Pernettya ciliata (Schltdl et Cham) Small / 31875 /Arb Euphorbiaceae 173. Acalypha guatemalensis Pax & K. Hoffm. / 3335 /Arb 174. Acalypha sp. /34198 /Arb 175. Acalypha trachyloba Müll. Arg. /31922 / Arb 176. Euphorbia oerstediana (Klotzsch & Garcke) Boiss. /31935 /Her 177. Euphorbia orizabae Boiss. /33263 /Her 178. Jatropha curcas L. /33137 /Ár 179. Phyllanthus sp. /34369 /Her Fabaceae 180. Canavalia hirsuta (M. Martens & Galeotti) Standl. /31789 /Li 181. Crotalaria sp. /34346 /Her 182. Dalea lutea var. gigantea (Rose ex Rydb.) Barneby /33280 /Arb 183. Dalea sericea Lag. /Arb 184. Desmodium orbiculare Schltdl. /33257 / Her 185. Desmodium skineri Benth. ex Hemsl. /Her 186. Desmodium sp. /Her 187. Diphysa sp. /34353 /Her 188. Eriosema sp. /34252 /Her 189. Lupinus montanus Kunth /33198 /Her 190. Phaseolus macrolepis Piper /34350 /Li 191. Phaseolus polyanthum Greenm /34197 /Li 192. Teramnus sp. /33310 /Li Fagaceae 193. Quercus acatenangensis Trel. /31157 /Ár 194. Quercus crispifolia Trel. /34275 /Ár 195. Quercus peduncularis Née /Ár 85

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

196. Quercus pilicaulis Trel. /31156 /Ár 197. Quercus tristis Liebm. /31146 /Ár Garryaceae 198. Garrya laurifolia Hartw. ex Benth. /33266 /Ár Gentianaceae 199. Halenia decumbens Benth. /33258 /Her Geraniaceae 200. Geranium andicola Loes. /33236 /Her Hippocastanaceae 201. Billia hippocastanum Peyr. /31929 /Ár Hydrangeaceae 202. Philadelphus myrtoides Bertol. /31137 /Li Hydrophyllaceae 203. Wigandia urens (Ruíz & Pav.) Kunth / 33241 /Arb Iridaceae 204. Orthrosanthus monadelphus Ravenna. /Her 205. Sisyrinchium convolutum Nocca /Her Lamiaceae 206. Cunila polyantha Benth /33273 /Her 207. Hyptis americana (Poir.) Briq. /Her 208. Hyptis urticoides Kunth /Her 209. Salvia cinnabarina M. Martens & Galeotti /33268 /Arb 210. Salvia curtiflora Epling. /Arb 211. Salvia excelsa Benth. /33264 /Arb 212. Salvia lasiantha Benth. /33288 /Arb 213. Salvia polystachia Cav. /Her 214. Salvia sp.1 /Arb 215. Salvia sp.2 /Arb 216. Salvia urica Epling /33071 /Her Lauraceae 217. Cinnamomum salvinii Kosterm. (Phoebe salvinii (Mez) Lundell) /31973 /Ár 218. Litsea glaucescens Kunth / 31133 / Ár 219. Litsea guatemalensis Mez / 31141/ Ár 220. Ocotea sp. /34357 /Ár 221. Phoebe sp. /34272 /Ár Liliaceae

86

222. Anthericum eleutherandrum (K. Koch) H.E. Moore /33052 /Epp 223. Maianthemum amoenum (H.L. Wendl.) La Frankie /Epf 224. Maianthemum flexuosum (Bertol.) La Frankie /Her Lomariopsidaceae 225. Elaphoglossum sp. /Her Lophosoriaceae 226. Lophosoria quadripinnata var. quadripinnata (J.F. Gmel.) C.Chr. /31821 / Arb Lythraceae 227. Cuphea pinetorum Benth. /34268 /Her Malpighiaceae 228. Gaudichaudia albida Schltdl. & Cham. / 33253 /Arb 229. Malpighia glabra L. /33116 /Arb Malvaceae 230. Malvaviscus arboreus Cav. /31953 /Arb 231. Sida cordifolia L. /34120 /Her Melastomaceae 232. Heterocentron subtriplinervium (Link & Otto) A. Braun & C.D. Bouché /33145 / Her 233. Leandra subseriata (Naudin) Cogn. /Arb Mimosaceae 234. Acacia pennatula (Schltdl. & Cham.) Benth. /33064 /Arb 235. Calliandra grandiflora (L’Hér.) Benth. / 31961, 33111 /Arb 236. Mimosa albida Humb. & Bonpl. ex Willd. / 33061 /Her Myrsinaceae 237. Ardisia sp. /33320 /Ár 238. Parathesis sp. /34375 /Ár 239. Synardisia venosa (Mast.) Lundell /31810 / Ár Myrtaceae 240. Ugni montana (Benth.) O. Berg /33234 / Arb

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Onagraceae 241. Fuchsia cordifolia Benth./Epf 242. Fuchsia encliandra subsp. tetradactyla (Lindl.) Breedlove /Her 243. Fuchsia microphylla Kunth /33220 /Arb 244. Fuchsia paniculata Lindl. /Ár 245. Fuchsia tetradactyla Lindl. /33054 /Her 246. Lopezia hirsuta Jacq. /33441 /Her 247. Oenothera multicaulis Ruiz & Pav /33256 / Her Ophioglossaceae 248. Botrychium sp./34376 /Her Orchidaceae 249. Arpophyllum alpinum Lindl. In Benth. /Epf 250. Bletia purpurata A. Rich. & Galeotti / 33136 /Her 251. Coelia sp./33315 /Epf 252. Corallorhiza maculata (Raf.) Raf./33214 / Her 253. Cranichis apiculata Lindl. /33068 /Epf 254. Cyclopogon elatus (Sw.) Schltr./Epf 255. Epidendrum arbuscula A. Rich. & Galeotti /Epf 256. Epidendrum dixorum Hágsater /33295 /Epf 257. Epidendrum microcharis Rchb. f. /Epf 258. Epidendrum varicosum Bateman ex Lindl. /33195 /Epf 259. Goodyera striata Rchb. f. /33209 /Her 260. Govenia superba (La Llave & Lex.) Lindl. ex Lodd. /Her 261. Gracielanthus pyramidalis (Lindl.) R. Gonzáles & Szlach. /33135 /Her 262. Habenaria sp.1 /34236 /Her 263. Habenaria sp.2 /34244 /Her 264. Isochilus aurantiacus Hamer & Garay /Epf 265. Lemboglossum sp. /Epf 266. Lemboglossum stellatum (Lindl.) Halb. / 33261 /Epf 267. Lepanthes sp. 1 /34363 /Epf 268. Lepanthes sp. 2 /34362 /Epf 269. Lepanthes sp. 3 /34335 /Epf

270. Lepanthes tecpanica Luer & Behar /Epf 271. Lepanthes williamsii Salazar & Soto Arenas /Epf 272. Malaxis brachyrrhynchos (Rchb. f.) Ames / Her 273. Maxillaria tenuifolia Lindl. /34371 /Epf 274. Ponera pellita Rchb. f /33301 /Her 275. Potosia schaffneri (Rchb. f.) R. González & Szlach. ex Mytnik /Her 276. Rhynchostele pygmaea (Lindl.) Rchb. f. / 34335 /Epf 277. Stelis sp. /Epf 278. Triphora sp. /Her Oxalidaceae 279. Oxalis latifolia Kunth /33055 /Epf 280. Oxalis sp. /34227 /Epp Papaveraceae 281. Bocconia vulcanica Donn. Smith /Ár Passifloraceae 282. Passiflora biflora Lam. /Li 283. Passiflora membranaceae Benth. /Li 284. Passiflora dolichocarpa Killip /Li 285. Passiflora sp. /Li Phytolaccaceae 286. Phytolacca icosandra L. /33202 /Her Pinaceae 287. Pinus maximinoi H.E. Moore /Ár 288. Pinus pseudostrobus Lindl. /Ár Piperaceae 289. Peperomia galioides Kunth /33358 /Epf 290. Peperomia humilis A. Dietr. /33296 /Epf 291. Peperomia obtusifolia (L.) A. Dietr. /34377 /Epp 292. Peperomia quadrifolia (L.) Kunth /33299 / Epf 293. Piper martensianum C. DC. /31974 /Arb 294. Piper sp. 1 /34348 /Arb 295. Piper sp. 2 /34347 /Arb Poaceae 296. Aristida sp. /Her

87

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

297. Brachypodium mexicanum (Roem. & Schult.) Link /33144 /Her 298. Bromus exaltatus Bernh./Her 299. Bromus laciniatus Beal /Her 300. Calamagrostis guatemalensis Hitchc. / 33293 /Her 301. Festuca amplissima Rupr. /33267 /Her 302. Festuca megalura Nutt. /Her 303. Lasiacis divaricata (L.) Hitchc. /Arb 304. Lasiacis sp. /Arb 305. Melinis minutiflora P. Beauv. /33271 /Her 306. Muhlenbergia presliana Hitchc. /Arb 307. Paspalum sp. /Her 308. Pennisetum purpureum Schumach. /33262 /Her 309. Poa annua L. /33242 /Her 310. Setaria parviflora (Poir.) Kerguélen /Her 311. Trisetum deyeuxioides (Kunth) Kunth /Her 312. Trisetum sp. /Her 313. Vulpia bromoides (L.) Gray /33232 /Her 314. Zeugites munroanus Hemsl. /Her Polemoniaceae 315. Cobaea lutea D.Don /34206 /Li Polygalaceae 316. Monnina xalapensis Kunth /33225 /Arb 317. Polygala costaricensis Chodat /33119 /Her 318. Polygala panniculata L. /33050 /Her Polygonaceae 319. Muehlenbeckia tamnifolia (Kunth) Meisn. / 33219 /Arb Polypodiaceae 320. Campyloneurum amphostenon (Kunze ex Klotzsch) Fée /31942 /Epf 321. Campyloneurum sp. /Epf 322. Campyloneurum xalapense (Feé) H. Christ /33254 /Epp 323. Pleopeltis angusta Humb. & Bonpl. ex. Willd. /31790 /Epf 324. Pleopeltis interjecta (Weath.) Mickel & Beitel /31814 /Epf

88

325. Pleopeltis macrocarpa var. interjecta (Weath.) A.R.Sm. /34223 /Epf 326. Polypodium alansmithii R.C. Morán / 34142 /Epf 327. Polypodium hartwegianum Hook. /Epf 328. Polypodium longepinnulatum E. Fourn. / 31791 /Epf 329. Polypodium sp. /34215 /Her Prunaceae 330. Prunus salasii Standl. /31815 /Ár 331. Prunus serotina sub sp. Capuli (Cav.) McVaough /33063 /Ár Pteridaceae 332. Adiantum andicola Liebm. /33067/Her 333. Bomeria pedata (Sw.) E. Fourn. /Epp 334. Cheilanthes pyramidalis Feé /34354 /Epp 335. Notholaena sp. /34210 /Epp 336. Pellaea sagitata (Cav.) Link /33300 /Epp 337. Pellaea ternifolia (Cav.) Link /33240 /Epp 338. Pteris cretica L. /31164 /Her 339. Pteris sp. /33317 /Her Pyrolaceae 340. Chimaphila maculata (L.) Pursh /33226 / Her Ranunculaceae 341. Clematis dioica L. /31955 /Li 342. Clematis grossa Benth. /33291 /Li 343. Thalicthrum guatemalense C. DC. & Rose /31958 /Her Rhamnaceae 344. Ceanothus azureus Desf. ex DC. /31944 / Arb 345. Rhamnus capreifolia Schltdl. /33066 /Ár 346. Rhamnus discolor Lesq./33356 /Ár Rosaceae 347. Alchemilla procumbens Rose /34268 /Her 348. Holodiscus argenteus (L.f.) Maxim /31520 /Arb 349. Rubus alpinus Macfad. /Li

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

350. Rubus hadrocarpus Standl. & Steyerm. / 34359 /Li 351. Rubus sp. /Li Rubiaceae 352. Borreria Laevis (Lam.) Griseb /Her 353. Borreria sp. /Her 354. Bouvardia leiantha Benth. /33112 /Her 355. Chiococca phaenostemon Schlcht. /Ár 356. Crusea coccinea DC. /34364 /Her 357. Didymaea microphylla L.O. Williams / 33328 /Li 358. Galium mexicanum var. platyphyllum Greenm /Li 359. Galium uncinulatum DC./Li 360. Relbunium aschenbornii (Nees & S. Schamer) Hamsl. /33294 /Li 361. Rondeletia cordata Benth. /33322 /Arb 362. Spermacoce sp. /Her Rutaceae 363. Zanthoxylum aguilarii Standl. & Steyerm. / 33201 /Li 364. Zanthoxylum harmsianum (Loes.) P. Wilson /Li Sabiaceae 365. Meliosma dives Standl. & Steyerm. /31131 /Ár Sapindaceae 366. Serjania sp. /33324 /Li Saurauiaceae (Actinidaceae) 367. Saurauia oreophila Hemsl. /33140 /Ár 368. Saurauia subalpina Donn. Sm. /31160 /Ár Scrophulariaceae 369. Castilleja integrifolia L. f. /33059 /Her 370. Lamourouxia dependens Benth /33274 / Her 371. Lamourouxia multifida Kunth /33072 /Her 372. Sibthorpia repens (L.) Kuntze /Li Selaginellaceae 373. Selaginella sp. /34259 /Epp Smilacaceae 374. Smilax jalapensis Schltdl. /Li

375. Smilax lanceolata L. /Li 376. Smilax mollis Humb. et Bonpl. ex Willd. / Li 377. Smilax sp. /Li Solanaceae 378. Cestrum guatemalense C.V. Morton /33259 /Ár 379. Cestrum pacayense Francey /33203 /Ár 380. Lycianthes quichensis (J.M. Coult. & Donn.-Sm.) Bitter /34368 /Arb 381. Lycianthes sp. /34201 /Arb 382. Lycianthes tricolor (Sessé & Moc. ex Dunal) Bitter /Arb 383. Solandra grandiflora Sw. /Epf 384. Solanum appendiculatum Dunal /34220 /Li 385. Solanum fontium Standl. & Steyerm. / 31171 /Her 386. Solanum hartwegii Benth. /33207 /Arb 387. Solanum morelliforme Bitter & Münch / 34261 /Epf 388. Solanum nigrescens M. Martens & Galeotti /31803 /Her 389. Solanum nigricans M.Martens & Galeotti / 33275, 31783 /Arb 390. Solanum nudun Dunal /Epf 391. Solanum sp. /Epf 392. Solanum wendlandii Hook. f. /31937 /Li Sterculiaceae 393. Chiranthodendron pentadactylon Larreategui /31116 /Ár Thelypteridaceae 394. Thelypteris sp. /34242 /Her Tiliaceae 395. Heliocarpus donnellsmithii Rose /Ár 396. Triumfetta dumetorum Schlecht. /34125 / Her Ulmaceae 397. Trema micrantha (L.) Blume /31904 /Ár Urticaceae 398. Phenax hirtus (Sw.) Wedd. /33146 /Her 399. Phenax mexicanus Wedd. /33138 /Her 89

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

400. Urera caracasana (Jacq.) Griseb. /31534 / Arb 401. Urera sp. /34250 /Ár Valerianaceae 402. Valeriana robertianifolia Brig. /Li 403. Valeriana scandens var. candolleana (Gardner) C.A. Muell. /33199 /Li Verbenaceae 404. Citharexylum donnell -smithii Greenm / Arb 405. Citharexylum mocinnii D. Don /33297 /Ár 406. Lantana camara L. /33265 /Her 407. Lantana hispida Kunth /33265 /Her 408. Lippia substrigosa Turcz. /33074 /Arb 409. Priva mexicana (L.) Pers. /33062 /Her Violaceae 410. Hybanthus attenuatus (Humb. & Bonpl. ex Roem. & Schult.) SchulzeMenz /33245 /Her 411. Viola seleriana W. Becker /Her Viscaceae 412. Phoradendrom nervosum Oliver; Vid. /Pst 413. Phoradendrom vulcanicum Trel. /34262 / Pst Vittariaceae 414. Vittaria graminifolia Kaulf. /34129 /Epp Ár: Árboles (DAP mayor a 10 cm); Arb: Arbustos (DAP mayor a 1 y menor a 10 cm); Her: Herbáceas (DAP menor a 1 cm); Li: Lianas (Escandentes, Bejucos, trepadoras, etc.); Epf: Epifitas; Epp: Epipétricas; Pst: Parásitas; HPst: Hemi Parásitas.

90

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

INCIDENCIA Y ETIOLOGIA DE VAGINITIS INFECCIOSA EN MUJERES GUATEMALTECAS Acevedo L ., Arroyo G. Departamento de Citohistología, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala RESUMEN La vaginitis es el proceso patológico que con mayor frecuencia afecta a mujeres en edad reproductiva y puede ser responsable, en algunos casos, de complicaciones y secuelas serias para la salud de la mujer. En Guatemala, no se tiene conocimiento preciso de la frecuencia de estos procesos, ni tampoco de los agentes que lo causan, razón por la cual se llevó a cabo esta investigación.

Se realizó un estudio prospectivo en 594 pacientes que asistieron a la clínica de Papanicolaou de la Asociación Pro Bienestar de la Familia (APROFAM) en la ciudad de Guatemala, las cuales fueron evaluadas clínicamente y mediante pruebas de laboratorio para determinar la presencia de microorganismos patógenos. Utilizando una metodología de laboratorio sencilla y estrictas definiciones de caso, se determinó que 305 pacientes (51.3%) padecían de vaginitis. Vaginosis bacteriana fue la principal cause de vaginitis en el 33% de los casos (196 pacientes), otros padecimientos incluyeron vaginitis inespecífica en 11.8% (70 pacientes) vaginitis por Candida sp. En 4.2% (25 pacientes) y vaginitis por Trichomonas vaginalis en 2.4% (14 pacientes). El presente trabajo establece una base importante para el manejo de las pacientes con vaginitis y señala la importancia de la vaginosis bacteriana en nuestro medio. Finalmente, se determinó también la sensibilidad , especificidad y valores predictivos de la prueba de Papanicolaou para el diagnóstico de vaginitis, tomando en cuenta su amplia utilización para el diagnóstico temprano del cáncer del cuello uterino.

91

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

INTRODUCCION La microbiota normal de la vagina constituye un ecosistema extremadamente complejo. El principal representante de estos microorganismos es el Lactobacillus acidophillus (bacilo de Döderlein), el cual es el organismo predominante en 80-90% en la vagina de las mujeres normales. Está presente en concentraciones de 107 – 108/ml de secreción vaginal y es el responsable en mayor grado de la producción del ácido láctico, de tal manera que el pH se mantiene entre 3.5 y 4.5 (1,2). La vaginitis infecciosa es considerada la afección vaginal más común en mujeres en edad reproductiva y la mayoría de los casos son causados por Trichomonas vaginalis, Candida sp. o Vaginosis bacteriana (VB). Este último proceso se caracteriza por un marcado incremento de microorganismos de la microbiota que normalmente se encuentran en una muy baja proporción al compararlos con los bacilos de Döderlein y pueden aislarse cocos Gram positivo, anaerobios o microaerofílicos y bacilos Gram negativo, incluyendo Gardnerella vaginalis, Molibuncus sp, Streptococcus faecalis, Escherichia coli, Mycoplasma hominis, Staphylococcus epidermidis, Prevotella sp y otros (3). Los síntomas reportados más frecuentemente en casos de vaginitis son: incremento en la descarga vaginal (flujo) que puede acompañarse de mal olor o no, así como de irritación y prurito, sin embargo la presencia o ausencia de síntomas no correlaciona exactamente con un diagnóstico clínico de vaginitis, ya que aproximadamente la mitad de mujeres que tienen tricomoniasis, vaginitis inespecífica y VB, son asintomáticas (3-6). Otros 92

síntomas o signos que pueden asociarse a inflamación vaginal incluyen sangrado anormal o después del coito, dispareunia y disuria. Las características físicas del flujo pueden orientar hacia la etiología del proceso así, el flujo de la tricomoniasis es usualmente amarillo verdoso, abundante y a veces espumoso; por el contrario el de candidiasis es blanco grumoso y semeja leche cortada. El flujo de la vaginosis bacteriana es blanco grisáceo, pegajoso y se adhiere a las paredes vaginales (5). El término Vaginosis fue introducido para indicar que esta enfermedad difiere de la vaginitis en que en la primera hay un incremento de la descarga de flujo sin inflamación significativa de la mucosa vaginal y asociado a la ausencia relativa de leucocitos PMN, mientras que en la segunda, además de la descarga de flujo, sí existe una marcada inflamación y presencia de leucocitos PMN. El término VB fue adoptado para indicar que este síndrome es causado por bacterias, pero que su identificación no es imprescindible para establecer el diagnóstico (1). Este proceso además de ser importante como causal de vaginitis se ha asociado a complicaciones del embarazo como parto prematuro y bajo peso al nacer y también en algunos reportes a cáncer del cuello uterino (7,8) MATERIALES Y MÉTODOS Se estudiaron de manera consecutiva 594 pacientes en edad reproductiva (15-45 años), que asistieron a la clínica de Papanicolaou de la Asociación Pro Bienestar de la Familia (APROFAM), que no hubieran tenido tratamiento en el último mes y que no estuvieran embarazadas, para evaluar la incidencia de vaginitis. A cada paciente se le realizó una entrevista

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

en la que se anotaron sus datos socio demográficos, síntomas y motivos de consulta, así como un examen físico, durante el cual se evaluó la presencia de signos de vaginitis. Luego se obtuvo una muestra cérvico vaginal (Papanicolaou) y vaginal (microbiológico), y se analizaron de la siguiente manera: • Papanicolaou: Estas muestras fueron procesadas por el Laboratorio de citología de APROFAM y luego colectadas y revisadas por los investigadores. • Evaluación Microbiológica (Método de referencia para este estudio): Se realizó tinción de Gram, examen en fresco, prueba de aminas y determinación de pH. • Gram: Método estándar • Examen en Fresco: Colocar el hisopo con flujo vaginal en un tubo con 0.5 ml de solución salina. Preparar un frote en fresco y observar al microscopio en búsqueda de tricomonas, micelio y levaduras, así como células clave (debe realizarse inmediatamente). • Prueba de aminas: Agregar una gota de KOH al 10% al flujo vaginal y oler inmediatamente para detectar la presencia de un fuerte olor a pescado (prueba positiva). • pH: Utilizar un papel indicador con escala de incrementos en 0.5 unidades. Los resultados obtenidos en ambos métodos (Papanicolaou y método de referencia) fueron analizados utilizando el programa EPI-INFO 6.0 DEFINICIONES DE CASO: Tricomoniasis:

Observación microscópica del protozoo móvil en secreciones vaginales preparadas en fresco con solución salina. Candidiasis:

Observación de micelio y levaduras en la preparación en fresco y/o tinción de Gram de

secreciones vaginales, asociado a la presencia de síntomas y/o signos clínicos (prurito, flujo grumoso de color blanco, eritema). Vaginosis bacteriana:

Una o más de las siguientes definiciones se cumplen: Presencia de células clave (en fresco y/o tinción de Gram) y prueba de amina positiva. Uno de los criterios anteriores asociado a pH mayor de 4.5 y/o flujo gris, homogéneo, adherente. Ausencia total de bacilos de Döderlein o microbiota mixta en la tinción de Gram, asociado a la presencia de flujo gris, homogéneo, adherente. Ausencia total de bacilos de Döderlein con presencia de células clave en la tinción de Gram. Vaginitis inespecífica:

Flujo anormal asociado a la presencia de abundantes leucocitos PMN y ausencia de cumplimiento de alguna definición de caso descrita anteriormente. Normales:

No se ajusta a ninguna de las definiciones de caso anteriores y los hallazgos clínicos son normales. RESULTADOS INCIDENCIA Y ETIOLOGÍA DE VAGINITIS INFECCIOSA

Se estudió un total de 594 mujeres, de las cuales 51.3% (305) tuvieron algún tipo de vaginitis. La causa más común de vaginitis fue Vaginosis Bacteriana, con un 33% (196 Pacientes). Candida y tricomonas fueron responsables del 4.2% (25 pacientes) y 2.4% (14 pacientes) de casos de vaginitis, respectivamente. Los tres agentes mencionados fueron identificados en 235 pacientes (81.3%), de los casos de vaginitis. 93

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

TABLA 1 INCIDENCIA Y ETIOLOGÍA DE VAGINITIS INFECCIOSA Clínica de Papanicolaou, APROFAM

DIAGNOSTICO*

*

NÚMERO

PORCENTAJE

SIGNOS-SÍNTOMAS**

Tricomoniasis

14

2.4

8 (57.1%)

Candidiasis

25

4.2

25 (100.0%)

Vaginosis bacteriana

196

33.0

119 (60.7%)

Vaginitis inespecífica

70

11.8

37 (52.7%)

Normal

289

48.7

NA

TOTAL

594

100.0

-

= según definiciones de caso

NA = No aplicable

** = signos y/o síntomas presentes

Una proporción considerable de las pacientes no refirió molestias al momento de la entrevista y el examen clínico, aún en presencia de microorganismos patógenos como tricomonas (42.9%) o diagnósticos de VG (39.3%) o vaginitis inespecífica (47.1%). La definición de caso de vaginitis por Candida incluyó la presencia de signos y/o síntomas en vista de que este microorganismo puede encontrarse como miembro normal de la microbiota vaginal sin causar patología y por lo tanto sin requerir tratamiento alguno.

94

En un subgrupo de 300 pacientes se pudo evaluar el rendimiento de las pruebas diagnósticas para Vaginosis bacteriana y se demostraron hallazgos diagnósticos en 98 de las 300 pacientes (32.7%). De ellas, 89 tuvieron prueba de aminas positiva (sensibilidad 90.8%), en tanto que un pH mayor de 4.5 se observó en 87 pacientes (sensibilidad 88.8%), 93 presentaron células clave en la preparación en fresco (sensibilidad 94.9%) y 90 presentaron un frote con tinción de Gram compatible con VB (sensibilidad 91.8%). Sin embargo, es de notar que con frecuencia se encuentran hallazgos falsos positivos al utilizar sólo un criterio (Tabla 2)

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

TABLA 2 SENSIBILIDAD Y ESPECIFICIDAD DE PRUEBAS DE LABORATORIO EN EL DIAGNÓSTICO DE 98 PACIENTES CON VAGINOSIS BACTERIANA Clínica de Papanicolaou, APROFAM

PRUEBA

Positivo

Negativo

Sensibilidad

Especificidad

Prueba de aminas

99

9

90.8%

89.6%

Células clave

93

5

94.9%

98.5%

pH

87

11

88.8%

74.8%

Gram

90

8

91.8%

91.1%

Clínica +

64

34

65.3%

58.4%

Tomando en cuenta el criterio diagnóstico descrito por Amsel, las 98 pacientes con VB en el presente estudio cumplieron con al menos tres de los criterios descritos anteriormente. La utilización de tres criterios como mínimo para el diagnóstico de VB, disminuye las posibilidades de un diagnóstico falso positivo.

COMPARACIÓN ENTRE LA TINCIÓN DE PAPANICOLAOU Y EL MÉTODO MICROBIOLÓGICO PARA EL DIAGNÓSTICO DE VAGINTIS

En un subgrupo de pacientes (300), fue posible comparar el rendimiento de la prueba de Papanicolaou con los resultados de las pruebas de laboratorio usadas para la evaluación microbiológica. Los resultados en general indican una alta especificidad diagnóstica para tricomoniasis (100%), candidiasis (95%) y VB (98%), sin embargo una sensibilidad pobre: tricomoniasis 50%, candidiasis 50% y VB 65%. Los valores predictivos positivo y negativo, fueron particularmente buenos para casos de tricomoniasis y VB (Tabla 3).

95

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

Tabla 3 CARACTERÍSTICAS DIAGNOSTICAS DE LA PRUEBA DE PAPANICOLAOU COMPARADA CON EL MÉTODO MICROBIOLÓGICO* Clínica de Papanicolaou, APROFAM

Diagnóstico

+/+** +/-

-/+

-/- Sens

Espe

VP+

VP- Kappa

Tricomoniasis

4

4

0

292

50%

100%

100%

99%

0.66

Candidiasis

8

8

14

270

50%

95%

36%

97% 0.43

Vaginosis bacteriana

64

34

4

198

65%

98%

94%

85% 0.71

Vaginitis inespecífica

20

5

141

134

80%

49%

12%

96% 0.17

Normal

35

118

11

136

23%

93%

76%

54% 0.31

* =Tinción de Gram, examen en fresco, prueba de aminas y pH **=Método microbiológico/Papanicolaou. Sens = sensibilidad. Espe=especificidad. VP+=valor predictivo positivo. VP-=Valor predictivo negativo. Kappa=Índice de correlación

El coeficiente de correlación de Kappa indica que existe una correlación intermedia entre el método de referencia y la prueba de Papanicolaou para los diagnósticos de tricomoniasis, candidiasis y VB. Con respecto a vaginitis inespecífica, la sensibilidad es pobre (23%) al igual que el índice de correlación (0.31). DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Tradicionalmente en Guatemala, se considera entre las causas de vaginitis únicamente a la tricomoniasis y la candidiasis, sin embargo fue la VB el diagnóstico etiológico más frecuentemente observado en la población estudiada (64.3% de los casos de vaginitis) y por lo tanto, es necesario divulgar estos datos entre la comunidad médica de tal manera que pueda tomarlos en cuenta para intervenir con las medidas terapéuticas adecuadas.

INCIDENCIA Y ETIOLOGÍA DE VAGINITIS

La incidencia de vaginitis encontrada en mujeres que consultaron la Clínica de Papanicolaou de APROFAM, 51.3%, debe considerarse elevada, aunque dentro de lo esperado para clínicas de planificación familiar (9). Es importante considerar que algunos de estos procesos han sido asociados con complicaciones o secuelas, tal el caso de la VB, o al ser de transmisión sexual como la tricomoniasis, ser indicativos de actitudes que colocan a la paciente en riesgo de transmisión de otros microorganismos (10).

96

El 39.3% de las pacientes con VB diagnosticadas en el presente estudio estaban asintomáticas. Esto es comparable con lo descrito en la literatura, donde se acepta que hasta el 50% de las pacientes con este problema puedan no presentar sintomatología (5). Asimismo, el 42.9% de pacientes con tricomoniasis se encontraban asintomáticas y tomando en cuenta que este microorganismo no es un comensal normalmente presente en los fluidos vaginales y que su transmisión es por vía sexual, este dato adquiere mayor importancia. Sin embargo en este estudio, sólo 14 pacientes tuvieron este diagnóstico, por lo que no pueden extraerse conclusiones

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

definitivas al respecto. Un estudio específico del tipo y grado de sintomatología observado en pacientes con vaginitis por tricomonas es deseable para definir mejor el espectro clínico de esta entidad en las pacientes guatemaltecas. De las 70 pacientes con vaginitis inespecífica, el 47.1% estaban asintomáticas. Este dato es interesante, pero dado que esta entidad probablemente representa diversas causas de vaginitis, serán necesarios más estudios al respecto, para llegar a conclusiones válidas. Debe también cuestionarse si el método estándar microbiológico utilizado en este estudio, es suficientemente sensible o si la baja especificidad está dada por una sensibilidad mayor de la prueba comparativa (Papanicolaou). Un estudio específico de vaginitis inespecífica sería de interés para aclarar estos puntos y establecer criterios diagnósticos específicos (11). En contraste, el 100% de las pacientes con candidiasis estaban sintomáticas, ya que por definición de caso, se requería de síntomas para establecer el diagnóstico. El requerir la presencia de síntomas para diagnosticas vaginitis por Candida se justifica porque la cuantificación de este germen en frotes de secreción vaginal está sujeta a subjetividad, y la sola presencia de levaduras no establece el diagnóstico, dado que con frecuencia se detectan éstas, en muestras de fluidos vaginales en mujeres normales como parte de la microbiota (12). En general, los resultados del presente estudio confirman la utilidad de los criterios de Amsel en el diagnóstico de VB (13). Las pruebas que se realizan según este criterio son en lo individual, frecuentemente positivas en pacientes que se demuestra tienen VB. En esta investigación se obtuvieron resultados positivos para células

clave en el 94.9%, para una tinción de Gram compatible con VB en el 91.8%, para una prueba de aminas positiva en el 90.8% y para un pH mayor de 4.5 en el 88.8%. Desafortunadamente, una sola prueba no puede utilizarse para establecer el diagnóstico dado que frecuentemente pacientes con otros diagnósticos puedan tener resultados positivos en una sola de ellas, es decir baja especificidad. La especificidad puede aumentarse utilizando combinaciones de pruebas, así combinaciones de dos pruebas positivas tienen una sensibilidad razonable (81.4% a 86.7% en este estudio) aunque aún se observan resultados falsos positivos. El criterio de Amsel (13) consistente en al menos 3 de 4 pruebas positivas (presencia de células clave, prueba de aminas positiva, pH mayor de 4.5 y secreción homogénea y adherente de color grisáceo) es el internacionalmente aceptado, teniendo una sensibilidad de hasta el 100% y especificidad de 98% (6). En este estudio se corrobora esto, considerándose recomendable utilizar al menos 2 criterios en el diagnóstico de VB, que en este caso serían la prueba de aminas positiva y la presencia de células clave en el examen en fresco de la secreción vaginal, ya que estas pruebas son aplicables sin requerir mayor tecnología, ni aparatos sofisticados y tomar en cuenta la presentación clínica del flujo que orienta inicialmente la investigación de VB. TINCION DE PAPANICOLAOU DIAGNÓSTICO DE VAGINITIS

EN

EL

Contrario a lo reportado en diversos estudios (14, 15), la tinción de Papanicolaou no fue un método eficiente de diagnóstico de vaginitis causado por las diferentes entidades en la población estudiada, en las condiciones de trabajo de la clínica. Si bien es cierto que la 97

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

tinción de Papanicolaou fue muy específica (98%, valor predictivo de la prueba positiva 94%, Tabla 4), la sensibilidad del 65% es muy baja como para recomendar esta técnica como método diagnóstico de VB en las condiciones de trabajo estudiadas. Su alta especificidad sin embargo debe garantizar que sea un diagnóstico que siempre sea informado en el reporte del Papanicolaou.

AGRADECIMIENTOS Agradecemos a la Asociación Pro Bienestar de la Familia, APROFAM, y especialmente a los profesionales y personal técnico de la Clínica de Papanicolaou y del Laboratorio de Citología Exfoliativa, por su valiosa colaboración en la realización de este estudio. BIBLIOGRAFIA

Debe reconocerse además que el volumen de trabajo en el Laboratorio de Citología Exfoliativa de APROFAM, es grande y las implicaciones de una prueba de tamizaje para cáncer falsamente negativa son muy serias, lo que hace que el personal ponga extremo cuidado en dicha interpretación, presumiblemente a expensas del reconocimiento de otras condiciones que podrían diagnosticarse con la misma tinción (como Vaginosis bacteriana por ejemplo). Esta interpretación es también apoyada por la baja sensibilidad en el diagnóstico de otras condiciones infecciosas causales de vaginitis, a pesar de ser algunas de ellas (el caso de vaginitis por tricomonas) fácilmente reconocibles en la tinción de Papanicolaou. Es claro que la realización rutinaria del tamizaje con citología exfoliativa con la tinción de Papanicolaou en la búsqueda de cáncer cervical, presenta una oportunidad para el diagnóstico de otras entidades patológicas importantes en la salud de la mujer que no debe de perderse. Deben diseñarse otras estrategias de educación en servicio, supervisión y retroalimentación del personal técnico, con el objeto de mejorar esta situación y permitir una detección temprana de Vaginosis bacteriana y de otras causas de vaginitis, con mínimos costos adicionales. 98

1. Larsen BL, Galask RP. Vaginal microbial flora: composition and influences of host physiology. Ann Inter Med 1982; 96:926-30. 2. Priestley CJ, Kinghorn R. Bacterial Vaginosis. Br J Clin Pract. 1996; 50(6):331.4. 3. Cook RL. Et al. Clinical, microbiological, and biochemical factors in recurrent bacterial Vaginosis. J Clin Microbiol 1992; 30(4):870-77. 4. Spiegel CA. Bacterial Vaginosis. Clin Microbiol Rev. 1991; 4(4):485.502. 5. Eschenbach DA, Hillier S, Critchlow C, Stevens C, DeRouen T, Holmes KK. Diagnosis and clinical manifestations of bacterial Vaginosis. Am J Obstet Gynecol 1988;158:919-23. 6. Gardner HL, Dukes CD. Haemophillus vaginalis vaginitis. A newly defined specific infection previously classified “nonspecific” vaginitis. Am J Obstet Gynecol 1955; 69:962-76.

VOL. 5 No. 1 REVISTA CIENTÍFICA EDICION ESPECIAL AÑO 2009

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

7. Woodrow N, Lamont RF. Bacterial Vaginosis: its importance in obstetrics. Hosp Med 1998; 59(6):447-50. 8. Martus J, Eschenbach DA. The role of bacterial vaginosis as a cause of amniotic fluid infection, chrorioamnionitis and prematurity, a review. Arch Gynecol Obstet 1990; 247:1.13. 9. Platz-Christensen JJ, Larsson PG, Sundstrom E, Wiqvist N. Detection of bacterial Vaginosis in wet mount, Papanicolaou stained vaginal smears and in gram stained smears. Acta Obs Gynecol Scand. 1995; 74(1):67-70. 10. Gravet MG, Nelson HP, De Rouen T, et al. Independent associations of bacterial Vaginosis and Chlamydia trachomatis infection with adverse pregnancy outcome. JAMA 1986; 256:1989-1903.

11. Kent HL. Epidemiology of vaginitis. Am J Obstet Gynecol. 1991, October 12. Wathne B, Holst E, Hovelius B, Mardh PA. Vaginal discharge-comparison of clinical laboratory and microbiological findings. Acta Obstet Gynecol Scand 1994; 73:802-8 13. Amsel R. et al. Nonspecific vaginitis. Diagnostic criteria and microbial and epidemiologic associations. Am J Med 1983; 74(1):14-22. 14. Davis JD, Connor EE, Clark P, Wikinson ED, Duff P. Correlation between cervical cytologic results and Gram stain as diagnostic test for bacterial Vaginosis. Am J Obstet Gynecol. 1997; 177(3)532-5. 15. Platz-Chistensen JJ, Larsson PG, Sudstrom E, Bondeson L. Detection of bacterial Vaginosis en Papanicolaou smears. Am J Obstet Gynecol 1989; 160:132-33.

99