El aspartameR es un edulcorante artificial que presenta sospechosos efectos secundarios tóxicos. Por tal motivo, el objetivo de la presente investigación es determinar el efecto citotóxico y genotóxico del aspartame a diferentes tiempos y concentraciones en el ciclo celular de Allium cepa. Se expusieron bulbos enrraizados de A. cepa  a soluciones de aspartame a 0,1, 0,3 y 0,4 mg/mL y un control y un testigo durante 24 horas. Se observó una disminución del Índice mitótico y de fases en relación inversa al aumento de la concentración de aspartame; asimismo, se observó un aumento del índice de buds nucleares directamente al aumento de aspartame. Se concluye que el aspartame presenta efecto citotóxico disminuyendo el IM y genotóxico aumentando la frecuencia de buds nucleares.Palabras clave: Aspartame, allium cepa, efecto citotóxico-genotóxic

De La Cruz, Fátima Zavala

Espejo, Gina Zavaleta

Gonzáles, Fiorela Luján

Jiménez, José A. Saldaña

Morey, Juan César Muro

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Universidad Nacional de Trujillo: Publicaciones Científicas

REBIOL 2013; 33(2): 34-41, Julio - Diciembre  Revista Científica de la Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Nacional de Trujillo. Trujillo. Perú   Artículo Original  Efecto citotóxico y genotóxico del aspartameR  a diferentes tiempos y concentraciones en el ciclo celular de Allium cepa  Cytotoxic and genotoxic effects of aspartameR at different times and concentrations in the cell cycle of Allium cepa  Fátima Zavala De La Cruz, Juan César Muro Morey,  José A. Saldaña Jiménez, Gina Zavaleta Espejo y Fiorela Luján Gonzáles Laboratorio de Biología de la Reproducción. Departamento de Ciencias Biológicas. Universidad Nacional de Trujillo. Trujillo. Perú  RESUMEN      El aspartameR es un edulcorante artificial que presenta sospechosos efectos secundarios tóxicos. Por tal motivo, el objetivo de la presente investigación es determinar el efecto citotóxico y genotóxico del aspartame a diferentes tiempos y concentraciones en el ciclo celular de Allium cepa. Se expusieron bulbos enrraizados de A. cepa  a soluciones de aspartame a 0,1, 0,3 y 0,4 mg/mL y un control y un testigo durante 24 horas. Se observó una disminución del Índice mitótico y de fases en relación inversa al aumento de la concentración de aspartame; asimismo, se observó un aumento del índice de buds nucleares directamente al aumento de aspartame. Se concluye que el aspartame presenta efecto citotóxico disminuyendo el IM y genotóxico aumentando la frecuencia de buds nucleares.  Palabras clave: Aspartame, allium cepa, efecto citotóxico-genotóxico   ABSTRACT  The aspartameR is an artificial sweetener having suspected toxic side effects. Therefore, the objective of this research is to determine the cytotoxic and genotoxic effects of aspartame concentrations and at different times in the cell cycle of Allium cepa. Enrraizados bulbs of A. cepa to aspartame solutions at 0.1, 0.3 and 0.4 mg / mL and a control and a control were exposed for 24 hours. Mitotic index decreased phase and inversely with the increasing concentration of aspartame was observed; also increasing the rate of nuclear buds directly to increased aspartame was observed. It is concluded that aspartame has cytotoxic effect by decreasing the IM and genotoxic increasing the frequency of nuclear buds.  Keywords: Aspartame, Allium cepa, genotoxic-cytotoxic effect     INTRODUCCIÓN  El aspartame es un edulcorante artificial es 180-200 veces mayor que la de la sacarosa y es consumida por millones de personas en aproximadamente 6000 productos como las bebidas gaseosas, goma de mascar, jugos de frutas, gelatinas y jaleas. Se ha asociado con muchos problemas de salud cuando se ingiere después de haber estado expuesto durante más de 30 minutos a temperaturas mayores de 40°C1,2. Es una neurotoxina compuesta por 3 componentes: ácido aspártico 40%, fenilalanina 50% y metanol 10%; de ellos, el metanol es extremadamente tóxico, es fácilmente absorbido después de la ingestión, inhalación o exposición dermal y metabolizado por el hígado en formaldehido3. La estabilidad del aspartame depende del pH y de la temperatura del medio, es estable a pH 3-5, su mejor estabilidad está a pH de 4.3, es menos estable a pH > 5 y también se hace menos estable con el calor4. Dicho endulzante se encuentra naturalmente en carnes, legumbres, productos lácteos y frutas. Fue descubierto en 1965 por James Shlatter5. Su uso se inicio hace más de 25 años y está aprobado en más de 90 países. Es un constituyente de más de 6,000 productos, y cuenta con la aprobación de la FDA (por sus siglas en inglés de Food and Drug Administration) en los EE.UU6. Se ha reportado que los aminoácidos del aspartame actúan de manera individual o combinada en el sistema nervioso central (SNC) provocando efectos adversos que incluyen alteraciones neuronales, desórdenes conductuales y enfermedades neurodegenerativas. Si bien, no se ha determinado los mecanismos de acción en estos eventos, se ha descrito que la función de ambos aminoácidos en el SNC es de tipo excitador y que el incremento plasmático de ambos aminoácidos provenientes de la ingesta de alimentos y bebidas elaboradas  con este edulcorante, ocasiona sobre excitación neuronal debido a la entrada de iones Ca2+ en la célula, favoreciendo una cascada de reacciones con generación de radicales libres (RL)7. El consumo habitual del aspartame no sólo puede provocar enfermedades, sino también adicción clínica8.  Todo producto que contengan ASP debe ser debidamente etiquetados, en atención a los que presentan la enfermedad hereditaria fenilquetonuria, que son sensibles a fenilalanina (uno de los metabolitos compponentes)9. La fenilquetonuria clásica (PKU) se produce por defecto del gen que codifica la enzima fenilalanina hidroxilasa (FAH) ubicado en el cromosoma 12q22-24.1. Se caracteriza por presentar niveles de fenilalanina (FA) en la sangre arriba de 20 mg/dl. Si esta enfermedad no es diagnosticada y tratada precozmente, ocasiona deterioro progresivo en el sistema nervioso central, produciendo retardo mental moderado o profundo10. En el Instituto Ramazzini de Italia se estudiaron siete grupos de ratas que fueron alimentadas administrándoles concentraciones de 0 a 100,000 ppm de aspartame en la dieta, desde la 8va semana de vida hasta que se produjo la muerte natural. Las ratas fallecidas fueron sometidas a una biopsia completa para revisar el estado de sus órganos. Como resultado observaron por primera vez de forma experimental que, el aspartame aumenta la incidencia de tumores malignos, incrementa la aparición de linfomas y leucemias, aumenta la incidencia de carcinomas de pelvis renal y uréteres, y por último, aumenta la incidencia de Schwannomas de nervios periféricos; por lo tanto, según la fundación Ramazzini APM es un compuesto multicarcinogénico, donde los efectos son evidentes en dosis diaria de 20 mg/Kg de masa corporal, mucho menor que el actual consumo diario aceptable de 40 mg/Kg y 50 mg/Kg de masa corporal para Europa y Estados Unidos respectivamente11.      En 1938 el uso de Allium cepa se introdujo como un sistema de prueba biológico para evaluar los efectos citogenéticos de la colchicina. Desde entonces ha sido un material biológico de amplio uso, debido al crecimiento rápido de sus raíces y la respuesta de su material genético a la presencia de citotóxicos; siendo de esta manera frecuentemente utilizada sus meristemos, para estudios de dinámica celular12. Teniendo en cuenta los mencionados antecedentes, es necesario establecer su potencial citotóxico y genotóxico, es por eso que el objetivo de la presente investigación está orientado a determinar el efecto del aspartame a diferentes concentraciones sobre el ciclo celular de A. cepa.        MATERIAL Y MÉTODOS  Material Biológico Se utilizó bulbos de Allium cepa, de la variedad roja arequipeña, de buen estado fitosanitario, de forma ovalada, tamaño mediano y un peso aproximado de 90 gramos cada uno, los que se adquirirán en el mercado “mayorista” de la ciudad de Trujillo – Perú. Material Químico Se utilizó Aspartame en polvo como edulcorante comercial, a concentraciones de 0.00, 0.1, 0.30 y 0.40 mg/mL. Obtención de raicillas de Allium cepa Se extrajeron  las catáfilas y raicillas secas a los bulbos de cebolla, en la parte ecuatorial de los mismos se introdujo 3 ó 4 palitos mondadientes distribuidos equidistantemente para suspender el bulbo en un vaso con agua potable, permitiendo que establezca contacto con el disco germinativo, y así estimular el crecimiento de nuevas raíces. El tiempo que se dispuso para el enraizamiento de los bulbos de Allium cepa fue de 72 horas, con un recambio diario de agua potable a cada vaso, obteniéndose así las raicillas de 2 – 3 cm aproximadamente, necesarias para la investigación. Exposición de las raicillas de A. cepa a las soluciones de Aspartame: Se prepararon soluciones de Aspartame en vasos de precipitación, donde se dispusieron de la siguiente manera:  Para el primer tratamiento se utilizó 200 ml de agua potable como testigo a las cero horas.  Para el segundo tratamiento se utilizó 200 ml de agua potable como testigo a las 24 horas.  Para el tercer tratamiento se utilizó 20 mg de Aspartame sobre 200 ml de agua potable, para obtener una concentración de 0.1 mg/ml.  Para el cuarto tratamiento se utilizó 60 mg de aspartame sobre 200 ml de agua potable, donde se obtuvo una concentración de 0.30 mg/ml.  Para el quinto tratamiento se utilizó 80 mg de aspartame, sobre 200 ml de agua potable, donde se obtuvo una concentración de 0.40 mg/ml. La esposición de los bulbos enraizados de A. cepa a los tratamientos fueron durante 24 horas según un diseño anidado en el que se consideraron 3 bulbos por tratamiento y 3 raicillas por bulbo. Obtención de los preparados citológicos Finalizada la exposición de las raicillas de A. cepa a las soluciones de aspartame, se procedió a cortar y disponer en viales de vidrio conteniendo fijador carnoy, seguidamente se procedió a la coloración de  las raicillas con Orceina acética y HCL 1N en proporción 9:1 respectivamente a 60º C, durante 15 minutos. Luego, se colocó las raicillas en laminas portaobjetos, se aisló los ápices radiculares, se cubrió con laminillas cubreobjetos y se procedió a realizar la técnica de Squash o aplastamiento la cual se fundamenta en ejercer una presión uniforme con la yema del pulgar sobre la laminilla cubreobjetos, evitando la formación de burbujas. Recuento celular Los preparados citológicos se observaron a 400 aumentos en un microscopio compuesto Olympus CX21, donde se llevó a cabo el recuento de aproximadamente 3000 células por lámina, registrando el número de células en interfase, mitosis y posibles células con alteraciones. Análisis estadístico  Se hizo mediante  análisis de varianza ANAVA para comparar los tratamientos del diseño experimental y la Prueba de Duncan, para comparar parejas de tratamientos tomando en cuenta el orden que ocupan en función del rendimiento promedio.  RESULTADOS  Se observaron valores disminuidos del Indice mitótico de A. cepa  en los tratamientos a 0,2 y 0.3 mg/mL con respecto a los grupos control (Fig. 1), Asimismo, se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos para los valores de profase (Fig. 2), metafase (Fig. 3), anafase (Fig. 4) y telofase (Fig. 5).   Se observó un incremento progresivo del índice de buds nucleares en relación al control a medida del aumento de la concentración de Aspartame R.  DISCUSIÓN  El empleo de edulcorantes acalóricos como sustitutos de todo o parte del contenido en azúcares de comidas y bebidas, ha tenido su máxima expansión en los últimos 35 años y en la actualidad, el Aspartamo (E951) y sal de Aspartamo-Acesulfamo (E962)  son edulcorantes autorizados por la Unión Europea (UE)13. La disminución del índice Mitótico (IM) de los tratamientos a 0,3 y 0,4 mg/mL de aspartame R  podría deberse a alteraciones en la maquinaria molecular que controla el paso de la célula de interfase a mitosis por efecto del edulcorante en análisis; consecuentemente conllevando a alteraciones de los índices de fases en células meristemáticas de A. cepa.  INDICE MITÓTICO1 2 3 4 5TRATAMIENTO5.25.45.65.866.26.46.66.877.27.47.67.888.2  T1= 0.0 mg/mL – 0 horas T4=0.3 mg/mL– 24 horas T2= 0.0 mg/mL – 24 horas T5=0.4 mg/mL– 24 horas T3= 0.1 mg/mL– 24 horas   Fig. 1.- Índice mitótico en células meristemáticas de ápices radiculares de Allium cepa expuestos a diferentes concentraciones de  aspartame R  durante 24 horas  Indice Profásico1 2 3 4 5TRATAMIENTO35363738394041424344454647  T1= 0.0 mg/mL – 0 horas T4=0.3 mg/mL– 24 horas T2= 0.0 mg/mL – 24 horas T5=0.4 mg/mL– 24 horas T3= 0.1 mg/mL– 24 horas   Fig. 2.- Índice Profásico en células meristemáticas de ápices radiculares de Allium cepa expuestos a diferentes concentraciones de  aspartame R  durante 24 horas.     INDICE METAFÁSICO1 2 3 4 5TRATAMIENTO202122232425262728  T1= 0.0 mg/mL – 0 horas T4=0.3 mg/mL– 24 horas T2= 0.0 mg/mL – 24 horas T5=0.4 mg/mL– 24 horas T3= 0.1 mg/mL– 24 horas    Fig. 3.- Índice Metafásico en células meristemáticas de ápices radiculares de Allium cepa expuestos a diferentes concentraciones de  aspartame R  durante 24 horas.   INDICE ANAFASICO1 2 3 4 5TRATAMIENTO1314151617181920212223  T1= 0.0 mg/mL – 0 horas T4=0.3 mg/mL– 24 horas T2= 0.0 mg/mL – 24 horas T5=0.4 mg/mL– 24 horas T3= 0.1 mg/mL– 24 horas    Fig. 4.- Índice Anafásico en células meristemáticas de ápices radiculares de Allium cepa expuestos a diferentes concentraciones de  aspartame R  durante 24 horas.               INDICE TELOFÁSICO1 2 3 4 5TRATAMIENTO12131415161718192021222324   T1= 0.0 mg/mL – 0 horas T4=0.3 mg/mL– 24 horas T2= 0.0 mg/mL – 24 horas T5=0.4 mg/mL– 24 horas T3= 0.1 mg/mL– 24 horas    Fig. 5.- Índice Telofásico en células meristemáticas de ápices radiculares de Allium cepa expuestos a diferentes concentraciones de  aspartame R  durante 24 horas.     INDICE DE BUDS NUCLEARES1 2 3 4 5TRATAMIENTO-0.10.10.30.50.70.91.11.31.51.71.92.12.32.5  T1= 0.0 mg/mL – 0 horas T4=0.3 mg/mL– 24 horas T2= 0.0 mg/mL – 24 horas T5=0.4 mg/mL– 24 horas T3= 0.1 mg/mL– 24 horas    Fig. 6.- Índice de Buds nucleares en células meristemáticas de ápices radiculares de Allium cepa expuestos a diferentes concentraciones de  aspartame R  durante 24 horas.            Fig. 7.- Buds nucleares en células meristemáticas de ápices radiculares de Allium cepa expuestos a diferentes concentraciones de  aspartame R  durante 24 horas.  Las alteraciones observadas en la dinámica del ciclo celular en células meristemáticas de A. cepa encuentran sustento con la nefrotoxicidad fetal en ratas asociada con la disminución del peso fetal, incremento del díametro, perímetro y área nuclear de células de los glomérulos, túbulos contorneados distal y proximal y ductos colectores al ser tratados con 14mg de aspartame por kg de peso durante nueve, diez y once días14. El incremento progresivo de Buds Nucleares en función al aumento de la concentración de AspartameR evidencia la posible genotoxicidad  de este edulcorante cuyo  probable origen es el resultado de la eliminación de material genético excedente derivado de procesos de poliploidización por efecto de una hiperamplificación del DNA en la fase  o por efecto de una respuesta fisiológica celular seguido de micronúcleos o minicélulas15,16. Otros  mecanismos,  consideran  que  la  formación de nuclear  buds es  resultado  de  roturas  de  puentes anáfasicos, o de cromosomas con migración retrasada que no son incluidos totalmente en el núcleo principal, y  que  estarían sustentadas por la presencia de centrómero o teloméro positivo en losbuds16. Los buds nucleares como alteraciones nucleares y las alteraciones de la dinámica celular encontrados en este estudio podrían deberse también a metabolitos residuales como producto de descomposición del aspartameR dado que libera fenilalanina, ácido aspártico y metanol, que se metaboliza en una molécula de formaldehido, sustancia altamente reactiva clasificada como carcinógeno. Sin embargo, las cantidades ingeridas de estas sustancias peligrosas, suelen están muy por debajo de los niveles de riesgo. Por lo tanto, no es raro que cantidades muy pequeñas de edulcorantes puedan modificar la microbiota, ya que estas actúan como la primera línea de defensa intestinal y están por lo tanto en contacto directo con el edulcorante y sus compuestos metabólicos. Durante la realización de una dieta hipocalórica para el control del peso con el uso de edulcorantes como el aspartamo se puede alterar el funcionamiento óptimo de la microbiota intestinal13,17.  CONCLUSIONES   El Aspartame R disminuye el índice Mitótico y de fases de células meristemáticas de Allium cepa expuesta durante  24 horas.  El AspartameR aumenta el índice de Buds nucleares progresivamente al aumento de su concentración en células meristemáticas de A. cepa expuesta durante 24 horas.          REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS  1. Galdámez M. Cuantificación de aspartame en las bebidas carbonatadas de dieta de tres marcas que se expenden en supermercados de la ciudad de Guatemala .Tesis de Pregrado; Universidad de San Carlos de Guatemala. 2011 2. Cruzado S, Figueroa L, Guzmán A, Hernández D, et al. Efectos a nivel conductial y citogenético de los edulcorantesartificiales que con tienen aspartame en ratones de la especie mus musculus.  Universidad nacional autónoma de México. 2005 3. Morales J. Cuantificación de Aspartame y Acesulfame-k por Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC). Tesis de Pregrado; Universidad de Honduras. 2007. 4. Hernández A, Palomo E, Santos A. Dulzura Percibida de Aspartame y Sacarosa en Yogur. Naturaleza y Desarrollo 2004; 2(1): 11-15  5. Gayol, F. Un análisis del consumo de aspartamo desde la perspectiva de programas de investigación. Problemas del Conocimiento en Ingeniería y Geología, Vol. I Editorial Universitas, Córdoba, 2003.        6. Calzada R, Ruíz M, Altamirano N, Padrón M. Características de los edulcorantes no calóricos y su uso en niños. Acta Pediátrica México 2013; 34:141-153. 7. Labra N, Vences A, Hernández N, Gómez J, et al.  Efecto de aspartame, fenilalanina y ácido aspártico sobre los niveles de glutatión y peroxidación de lípidos en cerebro de rata. Arch Neurocien 2008; 13(2): 79-83. 8. Roberts HJ. Aspartamo. Revista de Medicinas Complementarias. Medicina Holística. Nº 65. 1995. 9. Zhu Y, Guo Y, Ye M, James F. Separation and Simultaneous Determination of Four Artificial Sweeteners in Food and Beverages by Ion Chromatography. J Chromatograph 2005; 1085:143-146. 10. Cornejo V, Manríquez V, Colombo, M, Mabe P, et al. Fenilquetonuria de diagnóstico neonatal y lactancia materna. Rev Méd Chile 2003; 131: 1280-1287. 11. Soffritti M, Belpoggi F, Degli D, Lambertini L, et al. First Experimental Demonstration of the Multipotential Carcinogenic Effects of Aspartame Administrated in the Feed to Sprague-Dawley rats. Environ Health Perspectives 2006; 114(3): 379-385. 12. Kram W. Efectos citotóxicos de extractos crudos de “Tirica”. Test de Allium cepa .FEQYN-UNAM-Modulo de Farmacia y Bioquimica. Catedras De Microbiologia Gral (C.Bioq.) y Farmacotecnia I y II (C.Fcia.). 2005  13. García-Almeida JM, Casado GM, García Alemán J. Una visión global y actual de los edulcorantes. Aspectos de regulación. Nutr Hosp 2013; 28(Supl. 4):17-31. 14. Martins MRI, Azoubel R. Effects of aspartame on fetal kidney: A morphometry and stereological study. Int J Morphol 2007; 25(4): 689-694.  15. Fernandes TC, Mazzeo DEC, Marin-Morales MA. Mechanism of micronuclei formation in polyploidizated cells of Allium cepaexposed to triXuralin herbicide. Pesticide Biochem & Physiol 2007; 88: 252-259. 16. León-Incio J, Prieto Z, Quijano-Jara C, Fernández R, et al. Efecto genotóxico del dicromato de potasio en eritrocitos de sangre periférica de Oreochromis niloticus (tilapia). Rev Peru Med Exp Salud Pública 2008;  25(1): 51-58 17. Zaninovic V. Emergencias en salud pública. Colombia Médica 2002; 33(3): 129-130.       

Efecto citotóxico y genotóxico del aspartameR  a diferentes tiempos y concentraciones en el ciclo celular de Allium cepa

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