Trabajos Originales

Instituto Superior de Medicina Militar “Dr. Luis Díaz Soto”

El balance redox en personas expuestas a las radiaciones electromagnéticas (radiaciones no ionizantes)

My. José L. Pérez Alejo,1 My. Ana G. Piñón Montano,2 Lic. Lourdes Morera Carrillo,3 Lic. Maura García Sánchez,4 Lic. Sara M. Martín Martínez5 y Tte. Cor. María Elena Falcón Aguiar6

Resumen

Las ondas electromagnéticas emitidas por campos con frecuencias ultra altas (0,3-3 Ghz) conllevan el peligro de efectos biológicos que pueden convertirse en efectos adversos para la salud. Uno de estos efectos adversos es el desbalance redox con incremento en la producción de radicales libres y la disminución de las defensas antioxidantes. Por tal motivo el objetivo del trabajo consistió en conocer la influencia de las radiaciones electromagnéticas sobre un grupo de personas expuestas y compararla con otro grupo no expuesto tomado como control. Se denota un incremento de la superóxido dismutasa, un incremento de H2O2, una disminución de la capacidad antioxidante total del plasma, un aumento de malondialdehído y no cambios en la concentración de catalasa en los sujetos expuestos. Se concluye que en estos se produce un desbalance redox.

Palabras clave: Radicales libres, radiaciones electromagnéticas, frecuencias ultra alta, capacidad antioxidante, balance redox.

La presencia en el ambiente laboral de las radiaciones electromagnéticas (radiaciones no ionizantes) con frecuencias de ondas entre los 100 khz a 300 GHz (ultra, supra y muy altas frecuencias) se remonta a algunos decenios atrás y está asociada con el progreso científico técnico. La proliferación en el número de fuentes que emiten radiaciones electromagnéticas ha traído como consecuencia la preocupación por conocer la influencia que sobre la salud tiene este factor físico, recién incorporado a diversos puestos de trabajo.1-5 Las ondas electromagnéticas conllevan el peligro de efectos biológicos que pueden desembocar en efectos adversos para la salud. Uno de estos efectos adversos es el desbalance redox con el incremento en la producción de radicales libres (RL) y la disminución de las defensas antioxidantes. En el organismo humano los RL se producen normalmente durante el metabolismo aeróbico celular. A través de reacciones enzimáticas, entre las que se incluyen: la cadena respiratoria, el proceso de fagocitosis, la síntesis de prostaglandinas y el sistema citocromo P450. Los RL también se pueden generar a partir de reacciones no enzimáticas como las que se producen por reacciones del oxígeno con compuestos orgánicos y las producidas por las radiaciones ionizantes y no ionizantes. En los seres vivos los RL se forman fisiológicamente en cantidades controladas por los mecanismos defensivos de las células. Cuando hay una situación patológica, la producción de RL se incrementa sustancialmente y se crea un estado de estrés oxidativo. Hay un grupo extenso de factores que conducen a situaciones de estrés oxidativo, dentro de lo que se puede encontrar los químicos, las drogas, físicos, orgánicos, metabólicos y factores enzimáticos. Hay un grupo de enfermedades asociadas con la producción de RL: enfermedades del aparato cardiovascular, aparato respiratorio, órgano de la visión, sistema nervioso, aparato digestivo, entre otros. La acción oxidativa de los RL sobre los lípidos (peroxidación lipídica) se traduce directamente en la oxidación de la fracción LDL, principal transportadora de colesterol hacia las células. La oxidación de esta partícula se conduce a través de una cascada de eventos con la formación de placas ateromatosas y por consiguiente, de la enfermedad aterosclerótica y de otras afecciones cardiovasculares y cerebrovasculares. Los sistemas biológicos han desarrollado una serie de mecanismos de defensa antioxidantes contra los efectos perjudiciales de los RL. En este sentido, la cadena transportadora de electrones que se encuentra en la mitocondria es la primera arma frente a los RL. Los sistemas de defensa antioxidantes están formados por una serie de compuestos de tipo enzimático que secuestran a los RL, como la superóxido dismutasa (SOD), catalasa, glutatión peroxidasa (GPx), glutatión reductasa (GR) y glutatión-s-transferasa (GST). Por tales motivos el objetivo de este trabajo es conocer la influencia del   campo electromagnético (CEM) sobre el balance redox en personas expuestas.

Métodos

Se realizó un estudio retrospectivo, longitudinal, analítico de casos y controles en 135 personas seleccionadas aleatoriamente en puestos de trabajo con exposición al CEM, o sin ella, divididos en 2 grupos de 63 y 62 sujetos respectivamente, con la denominación según su vinculación con el CEM.

Expuestos: 63 sujetos que realizan labores en radar: operan, reparan, sintonizan o combinaciones de estas labores.

No expuestos: 62 sujetos que realizan otras labores no vinculadas a la exposición al CEM. Todos los individuos expuestos y no expuestos con el debido “consentimiento informado” se les realizaron diferentes estudios previo ingreso controlado de 3 días de duración en pequeños grupos en el Servicio de Medicina Interna del Instituto Superior de Medicina Militar “Dr. Luis Díaz Soto”. Muestras de sangre fueron extraídas por punción venosa después de un ayuno de 12 h el 2do día del ingreso hospitalario, las cuales fueron depositadas en tubos de ensayo con anticoagulante y sin este, para obtener sangre total, suero o plasma. El suero o plasma se obtuvo por centrifugación a 3 500 r.p.m. durante 15 min y conservado a –20 0C hasta su posterior análisis.

Estudio del estado oxidativo y la capacidad antioxidante

A partir de suero o plasma de los sujetos, se evaluaron los parámetros que miden el estado oxidativo y la capacidad antioxidante: capacidad antioxidante total, superóxido dismutasa (SOD), malondialdehido (MDA), catalasa y peróxido de hidrógeno (H2O2). Todos estos estudios se efectuaron en el Laboratorio de Estrés Oxidativo del Departamento de Investigaciones Médico Militares (DIMM), según lo establecido en el “Manual de Procedimientos”. Los resultados se recogieron en una base de datos en Access, Windows XP para su posterior análisis estadístico en PC-IBM compatible con la utilización de la estadística descriptiva, paramétrica y no paramétrica mediante paquete automatizado SPSS versión 10 para Windows con un nivel de significación de p < 0,05.

Resultados

En la figura 1 se aprecia un incremento significativo de la concentración plasmática de la enzima antioxidante SOD (p < 0,05) en los sujetos expuestos en relación con los no expuestos. La estratificación de acuerdo con los valores de referencia para la SOD muestra que 18 individuos del grupo expuesto tuvieron valores de esta enzima por encima del valor límite superior en relación con solo siete en el grupo no expuesto, con marcada diferencia significativa. Al incrementarse este número, disminuyeron los sujetos expuestos a cuarenta y tres, que estaban dentro de los límites de la normalidad para esta variable en relación con cincuenta y cuatro en el grupo de los no expuestos, que mostró también esta estratificación una diferencia estadísticamente significativa (tabla). Se encontró un incremento significativo en la concentración plasmática de H2O2 en el grupo expuestos cuando este se comparó estadísticamente con el grupo no expuestos (fig. 2). En la figura 3 aparece la estimación de la capacidad antioxidante total del plasma, que mostró una disminución significativa en el grupo de los expuestos en relación con los no expuestos. La concentración sérica de MDA aumentó de forma significativa (p < 0,05) en el grupo de los expuestos a las radiaciones no ionizantes con respecto a los no expuesto (fig. 4). En la figura 5 se presenta la concentración sérica de la enzima catalasa, la cual no mostró cambios entre los grupos.

Tabla. Análisis estratificado según los valores de referencia para el parámetro SOD en los expuestos y no expuestos

	Expuesto		No expuesto
	No.	%	No.	%
> Lim Sup	18 *	28,6	7	11,3
Dentro	43 *	68,3	54	87,1
< Lim Inf	2	3,1	1	1,6

* p < 0,05.

Fig. 1. Concentración plasmática de SOD (media) en los grupos de estudio.

Fig. 2. Concentración plasmática de peróxido de hidrógeno (media) en los grupos de estudio.

Fig. 3. Capacidad antioxidante total del plasma en los oficiales expuestos y no expuestos.

Fig. 4. Concentración sérica de MDA en los grupos de estudio.

Fig. 5. Concentración sérica de catalasa en los grupos de estudio.

Discusión

Las radiaciones de microondas (no ionizantes) desempeñan una función importante en la producción de RL en los organismos expuestos; de esta manera se han desarrollado investigaciones tanto en humanos como en animales para conocer la influencia de dichas radiaciones en la producción del radical superóxido, la actividad de la SOD y la repercusión sobre los sistemas biológicos. Mustafa6 al investigar la influencia de la administración exógena de melatonina en el ojo de ratas expuestas a la luz UV (356-254 nm) con 8 mw/cm2 y duración de 15 min, encontró una disminución significativa de la enzima SOD en el tejido ocular y un incremento de la peroxidación lipídica en las ratas no tratadas que indicaba daño celular por RL. Mustafa7 al estudiar el efecto de las radiofrecuencias emitidas por teléfonos celulares en la producción de estrés oxidativo, en 12 hombres adultos voluntarios expuestos agudamente a radiofrecuencias, demostró un decrecimiento significativo de las enzimas SOD y GPx en eritrocitos sin cambios en la enzima catalasa, pero con incrementó significativo en la peroxidación de los lípidos y concluyó que la exposición aguda a radiofrecuencia modula un estrés oxidativo por RL. Baydas8 encontró en ratas expuestas a la luz UV en tejido y suero, una disminución de la enzima GPx y un marcado incremento de la peroxidación lipídica en los animales expuestos constantemente a la luz UV. La mayoría de las investigaciones vinculadas a este campo coinciden en que la influencia que sobre los sistemas biológicos poseen las radiofrecuencias, se produce el proceso de peroxidación lipídica, lo que coincide con los resultados de nuestro estudio. Se encontró incremento del MDA (expresión de peroxidación lipídica) en el grupo de sujetos expuestos, sin embargo, en vez de una disminución como afirman estos autores en la SOD, se halló en el suero de los expuestos un incremento de la actividad de esta enzima antioxidante. Esta aparente diferencia de nuestros resultados puede deberse a la fuente emisora de radiación no ionizante de alta potencia (0,3-30 GHz) y a la función que desempeña el tiempo de exposición, los factores ambientales y otros factores relacionados. Es evidente que en respuesta a la injuria oxidativa impuesta por el radical superóxido, en nuestro estudio se produjo una respuesta antioxidante depuradora de este tipo de radical eficiente, al incrementarse la enzima antioxidante SOD, pero acompañada de un decrecimiento también significativo de la capacidad antioxidante total del plasma en los expuestos en relación con los no expuestos como respuesta total antioxidante. De 18 individuos expuestos al CEM, el 28,6 % tenían cifras plasmáticas de SOD por arriba del límite superior de la normalidad con solo 7 (11,3 %) en el grupo de los no expuestos. La actividad enzimática incrementada de la SOD contribuyó además al incremento significativo de la concentración plasmática de H2O2 en los sujetos expuestos al CEM con relación a los no expuestos en virtud de:

Algunas de las enzimas depuradoras de H2O2 como la catalasa, pudiera estar incrementada, sin embargo, en nuestro estudio esta enzima no mostró diferencias entre los grupos de estudios. Mustafa7 en una investigación con exposición aguda a radiofrecuencias en 12 hombres adultos voluntarios, no encontró cambios en los niveles de catalasa eritrocitaria. Masaki9 al exponer cultivos de fibroblastos humanos a la luz UV y en presencia de concentraciones bajas y altas de H2O2, observó que la catalasa actúa como defensa primaria de estrés oxidativo a niveles bajos de H2O2, mientras que a concentraciones altas de este, esta defensa depuradora de peróxido de hidrógeno, la realiza la GPx preferentemente, enzima que no se pudo determinar en nuestro trabajo. La catalasa se caracteriza por una alta capacidad de reacción, pero tiene baja afinidad por el substrato H2O2. Por lo que se le atribuyen 2 funciones: catalítica y peroxidativa, o sea que puede depurar H2O2 e hidroperóxidos alquílicos.10 Por todo lo anterior expuesto se concluye que se encontró un desbalance redox en las personas expuestas al CEM caracterizado por un aumento del peróxido de hidrógeno, aumento del proceso de peroxidación lipídica y una disminución de la capacidad antioxidante total del plasma.

Summary

Redox balance in people exposed to electromagnetic radiations (non-ionizing radiations)

Electromagnetic waves emitted by ultrahigh frequency fields (0.3 – 3 Ghz) bears danger of biological effects that may become side effects to health. One of these side effects is the redox imbalance with an increase in the production of free radicals, and a decrease of the antioxidant defenses. For that reason, the objective of this paper was to know the influences of electromagnetic radiations on a group of exposed persons and to compare it with another group of non-exposed individuals taken as controls. An increase of superoxide-dismutase, a rise of H 2 0 2 , a decrease of the total antioxidant capacity of plasma, a growth of malondihaldehyde, and no changes in catalase concentration were observed in exposed subjects. It is concluded that a redox imbalance is produced in this group.

Key words: Free radicals, electromagnetic radiations, ultrahigh frequencies, antioxidant capacity, redox-balance.

Referencias bibliográficas

1. Aparatos domésticos eléctricos pueden aumentar riesgo de aborto. De: Diaria, fecha viernes, 11 de enero de 2002 05:59 p.m. Asunto Boletín del 12-01-02. Disponible en: [e-mail]

2. Crean en Estados Unidos sistema de detección de riesgos biológicos. Archive- Name: d-020117. Centro Nacional de Información de Ciencias Médicas. INFOMED. RED TELEMÁTICA de Salud Pública. AL Día: Noticias de salud. Fecha 17 de enero de 2002, año 9 No. 15.

3. Investigará Gran Bretaña daños a la salud por uso de teléfonos móviles. Archive-Name: d-020129. Centro Nacional de Información de Ciencias Médicas INFOMED. RED TELEMÁTICA de Salud Pública. Al Día: Noticias de salud, fecha 29 de enero de 2002, año 9 No. 27.

4. Francisco Gabiola G. Efecto de los campos electromagnéticos (de 0 Hz a 300 Ghz) sobre aparatos y la salud humana. 2001. 18 de abril de 2001: (5 de 5). Disponible en: [e-mail]

5. Schuz JL. A discussion of potential exposure metrics for use in epidemiological studies on human exposure to radiowaves from mobile phone base stations. J Expo Anal Environ Epidemiol. 2000; 10( 6 Pt 1): 600-5.

6. Mustafa MA. The effect of melatonin on eye lens of rats exposed to ultraviolet radiation. Comp Biochem Physiol Toxicol Pharmacol. 2001;129(1):5763-5.

7. Mustafa YM, Mustafa RM, Betacy A, Abou-El-Ela SH, Ali FM. Effects of acute exposure to the radiofrequency fields of cellular phones on plasma lipid. Peroxide and antioxidase activities in human erythrocytes. J Pharm Biomed Anal. 2001;26(4):605-8.

8. Baydas G, Ercel E, Canatan H, Donder E, Akyal A. Effect of melatonin on oxidative status of rat brain, liver and kidney tissues under constant light exposure. Cell Biochem Funct. 2001;19(1):37-41.

8. Masaki H, Okano Y, Sakurai H. Siga Research link out differential role of catalase and glutathione peroxidase in cultured human fibroblasts under exposure of H2 O2 on ultraviolet light. Arch Dermatol Res. 1998;290(3):113-5.

9. Amorel D, Van Eyk, Derek L, Willen O. The isolation and partial characterization of catalase and peroxidase active fraction from human white adipose tissue. Int Biochem . 1992;24:1101-09.

Recibido: 11 de octubre de 2005. Aprobado: 23 de noviembre de 2005.
My. José L. Pérez Alejo. Instituto Superior de Medicina Militar “Dr. Luis Díaz Soto”. Avenida Monumental, Habana del Este, CP 11700, Ciudad de La Habana, Cuba.

1Doctor en Ciencias de la Salud. Investigador Titular.
2Especialista de I Grado en Psiquiatría.
3Licenciada en bioquímica. Investigadora Auxiliar.
4Master en Ciencias Farmacéuticas.
5Licenciada en Tecnología de la Salud.
6Master en Salud Ambiental. Profesora Asistente.