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Evaluacion-de-la-inhalacion-de-vanadio-como-generador-de-estres-oxidante-y-determinacion-del-efecto-antioxidante-de-la-carnosina-en-celulas-testiculares-de-ratones-CD-1

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UNIVERSIDAD	NACIONAL	AUTÓNOMA		
DE	MÉXICO	
	
	 FACULTAD	DE	CIENCIAS	
	
	
Evaluación	de	la	inhalación	de	vanadio	como	generador	de	
estrés	oxidante	y	determinación	del	efecto	antioxidante	de	la	
carnosina	en	células	testiculares	de	ratones	CD-1	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
T															E															S																I															S	
	
	
	 QUE		PARA		OBTENER		EL		TÍTULO		DE:	 	
	 BIÓLOGA	 	
	 P							R							E							S							E							N							T							A	:	 	
	 	MARIANA	HERNÁNDEZ	PÉREZ	
	
	
	
	
	 		
	
	
DIRECTOR	DE	TESIS:		
M.	EN	C.	MARTHA	PATRICIA	BIZARRO	NEVARES	
	
	
CIUDAD..UNIVERSITARIA,.CD..MX.
2017		
	
 
Margarita
Texto escrito a máquina
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
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reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
	 2	
Hoja de datos del Jurado 
 
 
1. Datos de la alumna 
Apellido paterno 
Apellido materno 
Nombre(s) 
Teléfono 
Universidad Nacional Autónoma 
de México 
Facultad de Ciencias 
Carrera 
Número de cuenta 
 
2. Datos del tutor 
Grado 
Nombre(s) 
Apellido paterno 
Apellido materno 
 
3. Datos del sinodal 1 
Grado 
Nombre(s) 
Apellido paterno 
Apellido materno 
 
4. Datos del sinodal 2 
Grado 
Nombre(s) 
Apellido paterno 
Apellido materno 
 
5. Datos del sinodal 3 
Grado 
Nombre(s) 
Apellido paterno 
Apellido materno 
 
6. Datos del sinodal 4 
Grado 
Nombre(s) 
Apellido paterno 
Apellido materno 
 
1. Datos de la alumna 
Hernández 
Pérez 
Mariana 
044 (55) 45 84 18 41 
Universidad Nacional Autónoma 
de México 
Facultad de Ciencias 
Biología 
308280032 
 
2. Datos del tutor 
M. en C. 
Martha Patricia 
Bizarro 
Nevares 
 
3. Datos del sinodal 1 
Dra. 
Marcela 
Rojas 
Lemus 
 
4. Datos del sinodal 2 
Dra. 
Patricia 
Rivas 
Manzano 
 
5. Datos del sinodal 3 
Dra. 
Teresa Imelda 
Fortoul 
Vander Goes 
 
6. Datos del sinodal 4 
Dr. 
Luis Felipe 
Jiménez 
García 
 
 
 
 
 
 
	 3	
7. Datos del trabajo escrito 
Título 
 
Subtítulo 
 
7. Evaluación de la inhalación de 
vanadio como generador de 
estrés oxidante y determinación 
del efecto antioxidante de la 
carnosina en células testiculares 
de ratones CD-1. 
 
Número de páginas 
Año 
 
 65 
 2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	 4	
 Dedicatorias 
 
A Dios, por darme todas las bendiciones que alguien pueda desear, por hacerme tener fe 
en Él y en la vida, por ponerme siempre en el mejor lugar, en aquel donde debo estar, 
pero sobre todo por hacerme tan fuerte ante las situaciones más difíciles. 
 
A mi familia: a mis padres por ser el motor y el carril para perseverar, para continuar 
siempre en el camino, por darme el mejor instructivo para vivir y brindarme las mejores 
herramientas para usar, por darme su apoyo hoy y siempre. A mi hermana por mostrarme 
que también los pequeños pueden darnos ejemplos de vida. 
 
A la vida, por hacerme anhelar siempre más, por mostrarme que sí es posible aunque el 
camino sea difícil, que aún al destino más complejo sé es posible llegar. 
Gracias por permitirme cerrar un ciclo tan importante y arrancar nuevas metas. 
 
A ti, mi bella Universidad, por abrirme tus puertas, por acogerme con calidez y permitirme 
sentirme tan orgullosa de ti, por hacerme sentir esta satisfacción y felicidad de formarme 
en esta carrera. Simplemente gracias por darme los mejores momentos, recuerdos y 
vivencias, por hacerme sonreír al pensar que tú también fuiste mi casa. 
A mi Facultad de Ciencias, eternamente en el corazón, por ofrecerme el mejor 
conocimiento y por para siempre ser, mi alma máter. 
 
A Ana Rosa, Lucy, Bonny, Denn y Danya por ser mis confidentes, por ser mis siempre 
mejores amigas, por hacerme reír aún en los peores momentos y animarme para lograr 
este tan importante paso. 
A mis mejores amigos de la Facultad, Ale y Gerardo, por hacerme reír tanto y ser mis 
cómplices en toda la carrera, por hacerme loca y divertida esta aventura. 
 
Finalmente, a mi persona favorita Carlos Sosa, por estar siempre en todos mis momentos, 
en todos mis modos. Por ser un pilar tan importante para motivarme y para alentarme en 
todo momento tanto profesional como personal, gracias de corazón. 
	 5	
Agradecimientos 
 
Gracias sinceras a mi tutora de tesis Patty Bizarro, por brindarme su apoyo, el mejor 
conocimiento y la guía perfecta para acertar en el proceso de titulación. Sin este último 
impulso, no habría sido posible. Gracias Patty. 
 
A la Dra. Laura Colín Barenque y a la Dra. Marcela Rojas, por guiarme y brindarme su 
apoyo durante mi preparación y desarrollo de la tesis. A la Dra. Teresa Fortoul por 
recibirme en el laboratorio y hacerme parte de un nuevo camino para concluir uno de los 
ciclos más importantes de mi vida. 
 
A mis compañeras Susy, Kat, Edith y Bren por hacer amena la estancia en el laboratorio y 
colaborarnos en las ideas para perfeccionar nuestros proyectos. Por apoyarnos en el 
cuidado de nuestros ratoncitos y en nuestras presentaciones. 
 
A los biólogos Francisco Pasos Nájera y Armando Zepeda Rodríguez por brindarme el 
mejor apoyo en la toma de fotomicrografías para este proyecto. 
 
A la técnica Académica Raquel Guerrero Alquicira por el apoyo para el procesamiento de 
muestras y el procedimiento histológico. 
 
Al MVZ Enrique Pinzón Estrada y al MVZ Ismael Torres Saldaña, personal del bioterio de 
la Facultad de Medicina por su apoyo en la obtención de los animales experimentales. 
 
A la Dirección General de Asuntos del Personal Académico DGAPA, por el financiamiento 
de la tesis a través de los proyectos PAPIIT IN 220414 Y PAPIIT IN 211315. 
 
 
 
 
 
	 6	
 
 
 
	
	
	
	
	
	
	
	
Evaluación de la inhalación de vanadio como 
generador de estrés oxidante y determinación del 
efecto antioxidante de la carnosina en células 
testiculares de ratones CD-1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	 7	
1. Índice 
 
1. Índice	.............................................................................................................................................................	7	
2. Tabla de Abreviaturas	...........................................................................................................................	9	
3. Resumen	..................................................................................................................................................	11	
4. Introducción	.............................................................................................................................................	13	
4.1 Contaminación atmosférica en la Zona Metropolitana del Valle de México	.................	13	
4.1.1 Partículas Suspendidas	...................................................................................................................	14	
4.1.2 Partículas menores a 10 μm (PM10)	........................................................................................	17	
4.1.3 Partículas menores a 2.5 μm (PM2.5)	.....................................................................................	17	
4.1.4 Daños Tóxicos por Partículas Suspendidas	.........................................................................	18	
4.1.5 Partículas Suspendidas y Metales	.............................................................................................	19	
4.2 Generalidades del Vanadio	.....................................................................................................................20	
4.2.1 Usos del vanadio	.................................................................................................................................	21	
4.2.2 Daños por exposición a Vanadio	................................................................................................	21	
4.2.3 Metabolismo y Toxicidad del Vanadio	.....................................................................................	24	
4.2.4 Mecanismos de Acción del Vanadio	.........................................................................................	25	
4.3 Estrés oxidante	..............................................................................................................................................	27	
4.3.1 Estrés oxidante inducido por vanadio	......................................................................................	28	
4.4 Peroxidación Lipídica	.................................................................................................................................	29	
4.5 Antioxidantes	..................................................................................................................................................	30	
4.5.1 Carnosina	................................................................................................................................................	30	
4.5.2 Metabolismo de la Carnosina	.......................................................................................................	32	
4.6 Reprotoxicidad por Vanadio	...................................................................................................................	33	
4.7 Aparato reproductor masculino	.............................................................................................................	35	
4.7.1 El Testículo de ratón	.........................................................................................................................	35	
4.7.2 Túbulos seminíferos y células de Leydig	...............................................................................	36	
5. Justificación	.............................................................................................................................................	38	
6. Hipótesis	...................................................................................................................................................	38	
7. Objetivos	...................................................................................................................................................	38	
7.1 Objetivo general	............................................................................................................................................	38	
7.2 Objetivos particulares	.................................................................................................................................	39	
8. Método	.......................................................................................................................................................	40	
8.1 Modelo de inhalación	.................................................................................................................................	40	
8.2 Inmunohistoquímica para 4-hidroxinonenal	...................................................................................	41	
8.3 Toma de fotomicrografías	........................................................................................................................	42	
8.4 Análisis Densitométrico	.............................................................................................................................	42	
9. Resultados	...............................................................................................................................................	44	
9.1 Peroxidación lipídica inducida por estrés oxidante	....................................................................	44	
9.1.1 Túbulos seminíferos	..........................................................................................................................	44	
9.1.2 Células de Leydig	...............................................................................................................................	46	
	
	
	 8	
	
10. Discusión	...............................................................................................................................................	49	
10.1 Túbulos seminíferos	.................................................................................................................................	49	
10.2 Células de Leydig	......................................................................................................................................	50	
10.3 Carnosina	......................................................................................................................................................	52	
11. Conclusiones	.......................................................................................................................................	54	
12. Perspectivas	.........................................................................................................................................	55	
13. Bibliografía	............................................................................................................................................	56	
13.1 Referencias de Internet	..........................................................................................................................	65	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	
	 9	
2. Tabla de Abreviaturas 
 
 
4-HNE 4-Hidroxinonenal 
ADN Ácido desoxirribonucleico 
H2SO4 Ácido sulfúrico 
ATP Adenosín Trifosfato 
ANOVA Análisis de varianza 
CN1 Carnosinasa 1 ubicada en el suero 
CN2 Carnosinasa 2 ubicada en el citosol 
CAT Catalasa 
CMYK Cian Magenta Amarillo Negro 
CdCl2 Cloruro de cadmio 
COV Compuestos Orgánicos Volátiles 
DAB Diaminobencidina 
SO2 Dioxido de Azufre 
CO2 Dioxido de Carbono 
NO2 Dioxido de Nitrógeno 
ERO Especies Reactivas de Oxígeno 
gas LP Gas licuado de Petróleo 
GPX Glutatión peroxidasa 
GHS Glutatión 
g gramos 
ROOR Hidroxiperóxido 
FSH Hormona foliculo estimulante 
LH Hornona luteinizante 
HRP Horseradish peroxidase 
Kg kilogramo 
lb libras 
ROOH Lipoperóxido 
NaVO3 Metavanadato 
M metro 
msnm metros sobre el nivel del mar 
m micras 
µg microgramos 
µm micrómetros 
µM micromolar 
 
 
 
 
	 10	
 
Mg miligramo 
mM milimolar 
M Molar 
CO Monóxido de Carbono 
ng nanogramo 
NADPH Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido 
O2 Oxígeno 
O3 Ozono 
ppm partes por millón 
PM2.5 Partículas suspendidas menores a dos punto cinco micrómetros 
PM1 Partículas suspendidas menores a un micrómetro 
PM Partículas Suspendidas o material particulado 
PST Partículas Suspendidas Totales 
V2O5 Pentóxido de Vanadio 
H2O2 Peróxido de hidrógeno 
PBS Phosphate Buffered Saline 
K Potasio 
O2− Radical anión superóxido 
OH· Radical hidroxilo 
ROO Radical peroxilo 
RL Radicales libres 
redox Reacciones de oxidación-reducción 
SNC Sistema Nervioso Central 
Na Sodio 
SOD Superóxido dismutasa 
V2O4 Tetraóxido de vanadio 
TH Tirosina hidroxilasa 
PEPT 1 Y 2 Transportador de oligopéptidos 
V5+ Vanadato 
V4+ Vanadilo 
V Vanadio 
ZMVM Zona Metrpolitana del Valle de México 
ZO zonula ocluddens 
 
 
 
 
 
 
	 11	
3. Resumen 
 
 
La disminución de la calidad del aire en la Zona Metropolitana del Valle de México 
(ZMVM), es actualmente uno de los grandes problemas que enfrentan sus pobladores, ya 
que es una consecuencia de las actividades tanto naturales (incendios forestales) como 
antropogénicas (actividad industrial). 
 
Alrededor de 175 000 toneladas es la cantidad de contaminantes gaseosos que 
predominan en la atmósfera, entre los que se encuentran: el ozono (O3), el monóxido de 
carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre 
(SO2)y las partículas suspendidas totales (PST), a las cuales se adosan metales pesados 
como el vanadio (V). El daño a la salud generado por las PST radica en su radio 
aerodinámico, pues las partículas finas y ultrafinas: menores a 2.5 µm (PM2.5) y 1 µm 
(PM0.1) son las que inducen mayor toxicidad al penetrar más profundamente en el sistema 
respiratorio. 
 
Como resultado de la quema de combustibles fósiles se encuentra la emisión anual de 
alrededor de 65 000 toneladas de vanadio a la atmósfera, lo cual provoca que los seres 
humanos lo inhalen día a día en la forma más común, como pentóxido de vanadio (V2O5), 
al ser esta la vía de mayor absorción, altera el sistema antioxidante a través de la 
generación de radicales libres (RL) y especies reactivas de oxígeno (ERO), que es uno de 
sus principales mecanismos de acción y que a su vez producen estrés oxidante y 
peroxidación lipídica. Sin embargo, para contrarrestar el daño ocasionado por los agentes 
oxidantes, los mecanismos antioxidantes del organismo tienen la capacidad de prevenir o 
disminuir el daño causado por estrés oxidante. 
 
Dentro de los antioxidantes endógenos, los cuales son producidos por la propia célula se 
encuentra la carnosina, un dipéptido formado por β−alanina y L-histidina que se localiza 
en el cerebro y en el músculo esquelético y genera una función protectora contra el daño 
oxidante de los radicales libres si se administra de manera exógena, al reducir la actividad 
de la enzima tirosina hidroxilasa (TH), la cual es una de las que participa en inducir el 
estrés oxidante. 
 
Por lo que el objetivo principal de este estudio fue determinar el efecto antioxidante de la 
carnosina sobre la producción de estrés oxidante en túbulos seminíferos y células de 
Leydig con y sin exposición a inhalación subaguda de vanadio en ratones CD-1, mediante 
la técnica de inmunohistoquímica para 4-hidroxinonenal (4-HNE). 
 
Para lo cual se utilizaron 40 ratones adultos de la cepa CD-1, divididos en cuatro grupos: 
control, vanadio, vanadio + carnosina y carnosina, los grupos que inhalaron V2O5 lo 
hicieron a una concentración de 0.02 M (1436 µg/m3) una hora, dos veces por semana, 
durante cuatro semanas; y los grupos administrados con carnosina fueron a una 
concentración de 1mg x kg al día, por vía oral, durante cuatro semanas. Al término de los 
tratamientos, los animales fueron sacrificados y se obtuvieron los testículos de todos los 
ratones. Se realizó la técnica de inmunohistoquímica para 4-hidroxinonenal y se 
identificaron los túbulos seminíferos y las células de Leydig en un microscopio de campo 
claro y se tomaron fotomicrografías en un objetivo de 40X para los túbulos seminíferos y 
en un objetivo de 100X para las células de Leydig. Las imágenes fueron procesadas y 
analizadas en un programa digital para diferenciar la mínima y máxima intensidad de 
marca del cromógeno en las células. 
	 12	
Finalmente se realizó un análisis estadístico con la prueba de varianza ANOVA y post-hoc 
Tukey con el programa estadístico GraphPad Prism 5 para identificar diferencias 
estadísticas entre los grupos. 
 
Los resultados mostraron que en los túbulos seminíferos el porcentaje de intensidad de 
marca del grupo vanadio (7.28%) fue mayor que la intensidad de los grupos control 
(5.06%), vanadio + carnosina (4.01%) y carnosina (2.22%), para las células de Leydig se 
observó que el porcentaje de intensidad de marca para el grupo vanadio (22.43%) fue 
mayor que la intensidad de los grupos control (14.29%), vanadio + carnosina (17.11%) y 
carnosina (6.19%). En este trabajo se comprobó que el vanadio genera estrés oxidante en 
las células de los túbulos seminíferos y en las células de Leydig. Asimismo, se vio que la 
carnosina mostró su poder antioxidante en las células testiculares al disminuir el daño por 
la inhalación de vanadio al administrarlo en un periodo subagudo de inhalación. Además, 
se mostró que por sí sola no muestra efectos tóxicos y disminuye el estrés oxidante, ya 
que los grupos tratados con vanadio y carnosina presentaron menor peroxidación lipídica 
comparados con los grupos controles. 
 
Palabras clave: Contaminación atmosférica, partículas suspendidas, pentóxido de 
vanadio, estrés oxidante, 4-hidroxinonenal, carnosina, túbulos seminíferos, células de 
Leydig. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	
	 13	
4. Introducción 
	
4.1 Contaminación atmosférica en la Zona Metropolitana del Valle de México 
 
Desde hace algunas décadas, México se enfrenta a una serie de problemas ambientales 
que han tenido gran impacto en la población mexicana, uno de los principales es la 
contaminación atmosférica, pues la humanidad ha buscado el disfrute de una vida con 
mayor bienestar y comodidad, sin embargo, este desarrollo ha sido la causa de consumos 
masivos de recursos naturales, así como de la generación de emisiones contaminantes a 
la atmósfera ocasionando una degradación ambiental, en particular la disminución de la 
calidad del aire (SEMARNAT, 2013). 
 
La atmósfera es la capa gaseosa que rodea al planeta, está constituida por una mezcla de 
gases (aire) y otras sustancias y es el resultado de un largo proceso evolutivo. La 
contaminación del aire es el proceso de pérdida de pureza por la introducción de gases y 
partículas en niveles tales que pueden alterar su composición natural, representando un 
riesgo importante a la salud humana y ecosistemas biológicos (SEDEMA, 2015). 
 
La calidad del aire está relacionada directamente con el volumen y características de los 
contaminantes emitidos. La contaminación atmosférica ocurre como consecuencia de una 
gran cantidad de actividades que se desarrollan de manera cotidiana a escala individual 
como pueden ser la quema de basura, el uso de vehículos automotores, la quema de 
combustibles fósiles y a escala natural como las erupciones volcánicas e incendios 
forestales (Suk, et. al., 2007) así como a la presencia de asentamientos poblacionales, 
vialidades y áreas de vegetación, debido a que se estiman altas emisiones de 
compuestos orgánicos volátiles (COV) generadas por árboles, plantas y cultivos durante 
los incendios (SMA-GDF, 2010). Se ha reportado que los vehículos, la industria y los 
servicios de la Ciudad de México, emiten alrededor de 175 000 toneladas de 
contaminantes gaseosos en forma de partículas, generados principalmente por la quema 
de combustibles fósiles (SEDEMA, 2015). 
	 14	
La cuenca del Valle de México está ubicada a una altura media de 2 240 metros sobre el 
nivel del mar (msnm), se encuentra rodeada de una cadena montañosa integrada por las 
formaciones de las sierras de Monte Bajo, de las Cruces, Chichinautzin, Nevada y del Río 
Frío. Debido a la altitud de la cadena montañosa, el contenido de oxígeno (O2) del aire es 
23% menor en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) que al nivel del mar, lo 
que contribuye a que los procesos de combustión sean menos eficientes y emitan una 
mayor cantidad de contaminantes (SMA-GDF, 2006). La capacidad de la ZMVM para 
soportar la carga de emisiones contaminantes, además de las actividades humanas, está 
relacionada con sus características fisiográficas y climáticas, las cuales determinan los 
flujos atmosféricos y la dinámica de los compuestos contaminantes (SMA-GDF, 2010). 
Durante la temporada seca se presentan los mayores niveles de contaminación, mientras 
que durante la temporada de lluvia los niveles se reducen significativamente, debido a que 
la lluvia remueve eficientemente las partículas (SEDEMA, 2015). 
 
En el caso particular de México, destaca la Zona Metropolitana del Valle de México como 
la más documentada y más conocida por sus efectos de contaminación atmosférica a 
nivel local, regional y global. A nivel local en la salud de las personas, a nivel regional en 
la afectación de los bosques y ecosistemas acuáticos y a nivel global en el cambio 
climático (SMA-GDF, 2010). 
La contaminación del aire se ha relacionado con dañosen el aparato respiratorio, ruptura 
de la cadena del ácido desoxirribonucleico (ADN), mutaciones inducidas, morfología 
anormal de los espermatozoides y reducción del rendimiento espermático en los hombres 
(Somers, 2011). Se ha descrito que los contaminantes que se encuentran en el ambiente 
se asocian con efectos adversos en la reproducción masculina, generando alteraciones 
en los espermatozoides e infertilidad por afectaciones en las funciones del testículo, 
epidídimo y órganos accesorios (Saradha y Mathur, 2006). 
 
4.1.1 Partículas Suspendidas 
Las partículas suspendidas totales (PST) por sus siglas en español, están formadas por 
un núcleo de carbón y por compuestos orgánicos e inorgánicos, adheridos a su superficie 
(NOM-025-SSA1-2014), hacen referencia a una mezcla heterogénea compuesta de 
materiales sólidos y líquidos suspendidos en el aire, pueden variar significativamente en 
tamaño, forma y composición química en el tiempo y en el espacio (Suk, et. al., 2007). 
	 15	
Su tamaño varía desde 0.005 hasta 100 micras de diámetro aerodinámico; esto es, desde 
unos cuantos átomos hasta aproximadamente el grosor de un cabello humano. Las 
partículas primarias son emitidas directamente de la fuente natural (PM2.5) y las 
secundarias (precursores de PM2.5), aquellas que se forman con sustancias como óxidos 
de nitrógeno, óxidos de azufre, amoniaco, compuestos orgánicos, entre otros que 
reaccionan en la atmósfera (Suk, et. al., 2007). Las partículas suspendidas son 
componentes que forman parte de la gran cantidad de los contaminantes de la atmósfera, 
además de los diversos gases como el ozono, monóxido de carbono, dióxido de 
nitrógeno, dióxido de azufre (Suk, et. al., 2007). 
 
De acuerdo a la Comisión para la Cooperación Ambiental de América del Norte en 2013, 
las partículas suspendidas se clasifican por su radio aerodinámico. Las partículas 
suspendidas totales son menores a 100 µm: las partículas finas son menores a 10 µm 
(PM10) y 2.5 µm (PM2.5) de diámetro y las ultrafinas son menores a 1 µm (PM0.1) (SMA-
GDF 2010). El tamaño es un parámetro importante para caracterizar su comportamiento 
en la atmósfera y la concentración a la que puede estar expuesta la población (NOM-025-
SSA1-2014). Dependiendo del tamaño, es el tiempo que permanecen suspendidas en el 
aire, las partículas más grandes, con tamaños entre 50 y 100 µm, permanecen durante 
algunos minutos y tienden a depositarse cerca de su lugar de origen, mientras que las 
partículas más pequeñas, menores a 2.5 µm, pueden permanecer durante días o 
semanas suspendidas en el aire viajando cientos de kilómetros, antes de depositarse 
(SEDEMA, 2015 y SMA-GDF, SMAGEM, SEMARNAT, SS, 2011). De acuerdo a los 
patrones meteorológicos, se han identificado tres temporadas: la temporada de ozono, la 
temporada de lluvia y la temporada de partículas. Esta última se caracteriza por el 
aumento en las concentraciones de PST (PM10 y PM2.5) y otros contaminantes primarios, 
provocados por inestabilidad atmosférica, inversiones térmicas de superficie y el 
descenso de temperatura y humedad (SEDEMA, 2015). 
 
Las partículas suspendidas son resultado de actividades naturales y actividades 
antropogénicas. En cuanto a las actividades naturales se encuentran la polinización de las 
plantas, procesos geológicos e incendios forestales y en las actividades antropogénicas 
se encuentran la quema de combustibles fósiles y la fertilización de campos agrícolas que 
tienen implicaciones tanto locales como globales, de los cuales los más importantes son 
los efectos en la salud pública y en los ecosistemas naturales (Suk, et. al., 2007), así 
	 16	
como problemas en las vialidades pavimentadas, generadas por el intenso flujo vehicular 
que se desarrolla en ellas (SMA-GDF, 2010). Los valores límite para las concentraciones 
de partículas suspendidas en la ZMVM están regulados por la Norma Oficial Mexicana 
para PM10 y PM2.5 (NOM-025-SSA1-2014). 
 
Para efectos de protección de la salud se establecen dos valores límite, para ambas 
concentraciones en el aire: para PM10, el límite promedio de 24 horas es de 75 µg/m3 y el 
límite promedio anual es de 40 µg/m3. Para PM2.5, el límite promedio de 24 horas es de 45 
µg/m3 y el límite promedio anual es de 12 µg/ m3. A partir del 2015 la NOM ya no requiere 
la medición de las PST. 
A pesar de la reducción que se ha conseguido en los últimos años, los niveles de PM10 y 
PM2.5 aún superan los límites permisibles, para PM10 se han superado con una 
concentración de 107 µg/m3 promedio de 24 horas y con una concentración de 52.6 µg/m3 
promedio anual. Para PM2.5 se han superado con una concentración de 51 µg/m3 
promedio de 24 horas y con una concentración de 26.6 µg/m3 promedio anual (SEDEMA, 
2015) (Tabla 1). 
 
Tabla 1. Comparación de las concentraciones de PM10 y PM2.5 con los límites permisibles 
de la Norma Oficial Mexicana. 
NOM-025-SSA1-2014 PM10 Y PM2.5 
Promedio 24 horas Anual 
Límite permisible PM10 75 µg/m3 40 µg/m3 
Concentración superada en la 
ZMVM 
107 µg/m3 52.6 µg/m3 
Límite permisible PM2.5 
 
45 µg/m3 12 µg/m3 
Concentración superada en la 
ZMVM 
51 µg/m3 26.6 µg/m3 
(Concentraciones recuperadas de SEDEMA, 2015 y la NOM-025-SSA1-2014). 
 
 
	 17	
4.1.2 Partículas menores a 10 µm (PM10) 
En la Ciudad de México las PM10 tienen distinguido comportamiento estacional durante el 
año, durante la temporada seca-fría del año se registraron las mayores concentraciones y 
durante la temporada de lluvias, las concentraciones son menores (SEDEMA, 2015). La 
distribución de las emisiones de PM10 depende en gran medida de la actividad vehicular 
sobre vialidades pavimentadas y sin pavimentar. La mayor parte de sus emisiones son 
generadas por el tránsito de automóviles (SMA-GDF, 2010), debido a la resuspensión de 
polvo durante el flujo vehicular sobre ellas, lo cual aporta casi el 46% de las emisiones 
totales de PM10 (SMA-GCDMX, 2014). 
En la ZMVM se generan más de 31 000 toneladas anuales de PM10, de las cuales el 41% 
(12 773 toneladas), son consideradas como las que afectan notablemente a la salud de 
los habitantes (SMA-GCDMX, 2014). 
 
4.1.3 Partículas menores a 2.5 µm (PM2.5) 
Las partículas con un tamaño menor a 2.5 µm constituyen una fracción importante de las 
PM10, en la Ciudad de México representan alrededor del 50% de su masa total (SEDEMA, 
2015). Las PM2.5 están formadas primordialmente por gases y por material proveniente de 
combustibles fósiles, está dominada por nitratos, sulfatos, compuestos orgánicos 
secundarios, carbón negro y metales pesados. Al igual que PM10, las PM2.5 tienen una 
marcada estacionalidad, con concentraciones máximas en los meses de invierno y 
mínimas en la temporada de lluvia (NOM-025-SSA1-2014). 
Entre las principales fuentes de emisión de PM2.5 se tiene a las emisiones fugitivas 
(pérdidas por evaporación de hidrocarburos y de gas natural), a los vehículos automotores 
(INE, 2012) provenientes de las vialidades pavimentadas, contribuyendo con el 12% (1 
860 toneladas) de las emisiones totales del contaminante, así como a las actividades de 
la construcción, contribuyendo al 16% de las emisiones totales de este contaminante, a la 
combustión habitacional debido a la cantidad de gas LP que se utiliza en dicho sector, a 
los tractocamiones por el combustible que utilizan (diesel), al igual que los autobuses y 
camiones pesados de carga, contribuyendo con el 17% de las emisiones totales de PM2.5 
(SMA-GCDMX, 2014). Las partículas ultrafinas (PM0.1) son generadas directamente por 
combustión de combustibles fósiles y actividad fotoquímica (NOM-025-SSA1-2014). 
 
	 18	
4.1.4 Daños Tóxicos por Partículas Suspendidas 
Actualmente la atención se centra en las partículas finas (PM10 y PM2.5) y ultrafinas (PM0.1) 
debido a sus efectos dañinos en la salud, pues se sabe que la principal vía de ingreso al 
organismo es en el mecanismo de respiración(SEDEMA, 2015). Existe una asociación 
directa entre el tamaño y la masa de las partículas suspendidas, con los efectos en la 
salud humana (SMA-GDF, SMAGEM, SEMARNAT, SS, 2011), entre más pequeñas 
pueden penetrar más profundamente en el tracto respiratorio (SEDEMA, 2015) y con 
mayor facilidad a los pulmones (Suk, et. al., 2007). 
 
Algunos estudios (Beelen, et. al., 2008) señalan un incremento en la mortalidad, 
relacionados con la exposición a los contaminantes atmosféricos, que han sido y 
continúan siendo los principales factores que contribuyen a las enfermedades crónicas y a 
la mortalidad, lo que repercute a la salud pública, en las enfermedades pulmonares 
obstructivas crónicas, enfermedades cardiovasculares, asma y cáncer de pulmón (Beelen, 
et. al., 2008). Se ha demostrado que la exposición a PM10 induce progresión, ruptura y 
desestabilización de placas ateroscleróticas en conejos hiperlipidémicos (Yatera, et. al., 
2008). Se ha demostrado el aumento de la incidencia de enfermedades como tos, gripe, 
bronquitis, asma, infecciones por neumococo, influenza y alergias (Tapia, et. al., 2007). 
 
Las PM10 pueden entrar directamente al aparato respiratorio y depositarse en sus 
diferentes regiones, mientras que las PM2.5 pueden llegar a la región alveolar (Suk, et. al., 
2007). Por su tamaño pueden ingresar a los pulmones y al torrente sanguíneo, 
produciendo efectos más severos sobre la salud en la disminución del funcionamiento 
pulmonar y aumento de enfermedades respiratorias, siendo los grupos más sensibles los 
niños, ancianos y personas con padecimientos respiratorios y cardiacos (Linares y Díaz, 
2008). Estudios epidemiológicos, señalan un incremento en la mortalidad debido a 
complicaciones respiratorias y complicaciones cardiovasculares (Borja, et. al.,1998). 
 
 
 
 
 
 
	 19	
4.1.5 Partículas Suspendidas y Metales 
Los compuestos orgánicos como los hidrocarburos aromáticos policíclicos, sulfatos, 
nitratos y metales, forman parte de la composición general de las partículas suspendidas, 
ya que estos se adhieren a su superficie y son responsables de los efectos tóxicos de las 
partículas en los organismos vivos (NOM-025-SSA1-2014). 
 
Actualmente se asocia la exposición a la contaminación por partículas ricas en metales 
pesados con riesgos altos para la salud (Maher, et. al., 2008). En las PM10 se conoce que 
hasta el 50% de su masa es de carbón derivado de los procesos de la combustión, sin 
embargo, las partículas ultrafinas PM2.5 están asociadas con los metales de transición, 
así como con diversos componentes como el nitrógeno, azufre, cloro, materia orgánica y 
material geológico (Donaldson y Stone, 2003). 
 
Estudios demuestran que los metales inducen toxicidad y carcinogénesis al producir 
especies reactivas de oxígeno (ERO), como uno de sus principales mecanismos de 
acción. El exceso de radicales libres (RL) inducen la formación de peroxidación lipídica en 
las células (Valko, et. al., 2005). Se ha comprobado que el daño por estrés oxidante 
radica en las partículas que están suspendidas en el ambiente, pues estas contienen un 
gran número de metales solubles incluyendo metales de transición que son capaces de 
llevar a cabo reacciones de oxidación-reducción (redox) (Kelly, 2003). 
 
Se ha demostrado que la exposición de células pulmonares a partículas de níquel, fierro y 
vanadio provocan estrés oxidante, debido a que estos metales se adhieren a las 
partículas suspendidas y generan radicales libres, por lo que la cantidad de metal 
adosado a ellas puede ser un determinante principal en la respuesta inflamatoria aguda al 
ser estas fagocitadas por las células (Costa y Dreher, 1997). Dentro de los metales que se 
adosan a las partículas suspendidas que intervienen en las reacciones de oxidación y que 
inducen a la formación de especies reactivas de oxígeno se encuentran además del 
níquel, fierro y vanadio, el mercurio, cobre y cromo (Valko, et. al., 2005). 
 
 
 
 
 
	 20	
4.2 Generalidades del Vanadio 
 
El vanadio es un metal de transición que se emite a la atmósfera durante la quema de 
combustibles fósiles, es de color gris plateado y sus estados de oxidación más comunes 
son 3+, 4+ y 5+, siendo la forma más predominante la del V5+ (Hope, 1994). En el 
ambiente, se produce en la forma oxidada (5+), pero en el organismo se encuentra 
exclusivamente en la forma oxidada (4+) (Aragón et. al., 2005). En la corteza terrestre 
ocupa el lugar 22 entre los elementos más abundantes con una presencia de 0.014 a 
0.02% (Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 2006). 
 
Para los humanos la principal fuente de exposición al V es la contaminación atmosférica 
pues se encuentra naturalmente en los combustibles derivados del petróleo y el carbón, 
sus niveles en el aire dependen de las estaciones del año y de la localización geográfica. 
Las emisiones de V a la atmósfera se producen en zonas urbanas y lugares próximos a 
industrias siderúrgicas y refinerías de petróleo (García, 2006). Los petróleos de América 
son los que contienen más vanadio, en crudos provenientes de Venezuela las 
concentraciones van de 282 a 1180 µg/g y el maya de México de 243 µg/g (IPCS, 1988). 
Generalmente, la concentración de vanadio en zonas rurales es mucho menor que en 
zonas urbanas. La concentración de vanadio en las zonas rurales alejadas oscila entre 1-
2 ng V/m3 y en otras zonas rurales entre 50-60 ng V/m3 (Barceloux, 1999). Se ha 
reportado que la concentración de V en la zona urbana es de 0.62 mg V/m3. Y en las 
zonas industriales en las que se queman combustibles con un alto contenido de fósiles el 
vanadio puede fluctuar hasta en 64 ng/m3 (PISSQ, 1995). 
 
Se estima que se liberan anualmente al ambiente cerca de 65 000 toneladas de vanadio 
de las cuales un 90% se originan por la combustión de petróleo y carbón y en la industria 
siderúrgica (García, 2006). Los combustibles crudos contienen tazas detectables de 
vanadio desde menos de 1 hasta 1600 µg V/kg y las cenizas de la combustión del 
petróleo contienen un 80% de V2O5. Se ha reportado que consumimos alrededor de 1µg 
de vanadio proveniente del aire, de 1 a 30 µg proveniente de alimentos y de 1 a 30 µg de 
vanadio proveniente del agua bebida, generando un total de 10 a 70 µg V/día (García, 
2006). 
 
 
	 21	
El pentóxido de vanadio es la forma comercial más común, forma soluciones ácidas y se 
disuelve en ácidos, reacciona con las bases y forma vanadatos. La producción mundial 
anual de vanadio es del orden de 45 millones de kilogramos (equivalente V2O5) (PISSQ, 
1995). 
4.2.1 Usos del vanadio 
La producción de aceros (al mejorar la maleabilidad, dureza y resistencia), la producción 
de ácido sulfúrico (H2SO4) , formación de plásticos, fabricación de pigmentos amarillos y 
cerámicas, son algunos de los usos del vanadio a nivel industrial, ya que reacciona 
fácilmente como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno a temperaturas mayores a 300º C. 
Se ha encontrado una concentración elevada de vanadio en el tabaco y en el humo de 
tabaco, el hongo Amanita muscaria, contiene cerca de 100 ppm V (Barceloux, 1999). 
 
El pentóxido de vanadio se utiliza principalmente en la fabricación de acero, plásticos, 
cerámica y otros productos químicos (García, 2006). Las aleaciones no ferrosas de 
vanadio se emplean en las industrias nuclear y aeroespacial. El V2O5 y los vanadatos se 
usan en la oxidación de compuestos orgánicos, en la refinación del petróleo y en 
convertidores catáliticos para los gases de escape de motores de combustión interna. Los 
compuestos de vanadio se emplean en la fabricación de vidrio, en barnices, esmaltes 
para porcelana, en lacas y pinturas, así como en sustancias químicas fotográficas y 
luminiscentes. Se utilizan también como aditivos para hule sintético y las escorias de 
vanadio se usan en la fundición para mejorar la calidad de las superficies de vaciado y 
facilitar la limpieza (PISSQ,1995). Se ha empleado también en tratamientos contra la 
diabetes y la obesidad (Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 2006). En estudios se 
han demostrado aplicaciones farmacológicas como la terapia del cáncer, normalización de 
la hipertensión, así como anticoncepción espermicida (Pepato, et. al., 2008). 
 
4.2.2 Daños por exposición a Vanadio 
El vanadio como otros contaminantes atmosféricos es un compuesto no biodegradable y 
se redistribuye por las actividades humanas y tiende a acumularse en los ecosistemas en 
concentraciones que pueden ser tóxicas para los seres vivos (Eckardt, 1971). 
 
	 22	
La toxicidad de los compuestos del vanadio incrementa con el aumento de su valencia, 
los pentavalentes son los más tóxicos. Según el Programa Internacional de Seguridad 
Química en 2001, encontró una correlación entre los niveles de vanadio y la mortalidad 
producida por diversos cánceres, neumonía y bronconeumonía, así como una correlación 
entre los niveles de vanadio y las partículas aéreas y la incidencia de enfermedades 
cardiovasculares (IPCS, 1988). 
 
Los óxidos de vanadio que están presentes en las partículas finas y ultrafinas de las 
cenizas y polvos, están asociados con efectos adversos a la salud. En humanos, la 
toxicidad aguda por inhalación (0.2 a 1 µg/m3), provoca irritación de los ojos, nariz y 
mucosa oral, mientras que una fuerte exposición aguda causa conjuntivitis, aumento del 
movimiento intestinal, dermatitis, vómito, diarrea, problemas respiratorios, temblor y daño 
renal (IPCS, 1988). Las personas encargadas de la limpieza de calderas son las que 
tienen mayor exposición a vanadio pues la concentración puede ir desde los 50 a 100 µg 
V/m3 y alcanzar hasta los 500 µg V/m3 (Barceloux, 1999). La exposición crónica en 
trabajadores a vapores de vanadio por inhalación, induce cambios en los órganos 
respiratorios, así como la aparición de bronquitis, rinitis, laringitis y faringitis, además 
cambios en el ritmo cardiaco y aparición de color verdoso en la lengua. Se han reportado 
alteraciones en sangre como la disminución de grupos sulfhidrilo y cambios en la 
concentración de albúmina y del colesterol (Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 
2006). 
 
En estudios previos del Programa Nacional de Toxicología de los Estados Unidos 
concluyó que la exposición a partículas de V2O5 produce neoplasias malignas en ratas, 
así como rinitis, hemorragia nasal, tos, dolor de garganta y asma (García, 2006). En la 
mayor parte de los órganos humanos, el vanadio puede ser detectado en cantidades 
inferiores a 1µg/kg de peso húmedo. Sin embargo, la mayor cantidad la poseen los 
pulmones con una concentración de 19-140 µg/kg de peso húmedo y alrededor de 30 
µg/litro en el suero sanguíneo (PISSQ, 1995). La sobreexposición aguda o crónica al aire 
con partículas de V2O5 y otros compuestos inorgánicos de vanadio dan lugar a riesgos en 
la salud humana, principalmente irritación en las vías respiratorias y genotoxicidad 
(García, 2006), así como bronquitis, neumonía, rinitis y faringitis (Fortoul, et. al., 2011). 
 
	 23	
Se ha demostrado en un estudio con ratas macho, que a través de la instilación 
intratraqueal de V2O5 durante 15 días, hay inflamación pulmonar, engrosamiento de las 
células del músculo liso de las vías respiratorias, metaplasia de las células mucosas y 
fibrosis de las vías respiratorias (Bonner, et. al., 2000). Se ha observado en modelos 
experimentales en ratas, que los compuestos de vanadio afectan los niveles de hormona 
tiroidea en sangre, afectan el metabolismo de la glucosa y los lípidos (Nakai, et. al., 1995), 
además de tener un efecto diurético e inhibitorio en la actividad de Na+/K+ATPasa en 
riñon, cerebro y corazón (Nriagu, 1998). 
 
Algunos estudios muestran que también son inhibidas las enzimas ATP-fosfohidrolasa, 
ribonucleasa, adenilatocinasa, fosfofructocinasa y la glucosa-6-fosfatasa. La toxicidad en 
animales por ingestión de compuestos de vanadio lleva a alteraciones nerviosas, déficit 
respiratorio, convulsiones, deposiciones sanguinolentas y muerte. Por inhalación los 
efectos principales son la irritación de los ojos y el tracto respiratorio, tos, rinitis y dolor de 
garganta (García, 2006). 
 
La inhalación de V2O5 en ratones a una concentración de 0.02 M (1436 µgV/m3), ha 
producido daños en diferentes órganos (Ávila-Costa, et. al., 2005). Se ha observado que 
la inhalación de vanadio causa alteraciones morfológicas en las estructuras del sistema 
nervioso como lo es en: el bulbo olfatorio, la corteza motora, el hipocampo y la sustancia 
negra. Y daños en el sistema inmune: cambios en la distribución del timo corteza-médula, 
así como cambios en la distribución y morfofisiología de las células dendríticas. Aumento 
en la peroxidación lipídica del hígado: membrana celular de los hepatocitos alterada por 
daño oxidante, destrucción de ácidos grasos poliinsaturados en sus membranas y 
aumento en el número de células binucleadas con meganúcleos. Alteraciones en la 
función pulmonar: aumento de citocinas localizadas en el epitelio bronquiolar, 
engrosamiento de la capa muscular bronquiolar (Fortoul, et. al., 2011). 
 
Se ha demostrado que el vanadio en el aparato reproductor, causa toxicidad en células 
testiculares: necrosis, disminución y desaparición de las crestas mitocondriales, daño al 
citoesqueleto, así como edema mitocondrial en espermatogonias, espermatocitos y 
células de Sertoli. Alteraciones en la espermatogénesis, disminución de espermatozoides, 
disminución de la motilidad espermática y aumento de anomalías morfológicas en los 
espermatozoides que podrían conducir a la infertilidad (Mussali-Galante, et. al., 2005). 
	 24	
Se ha observado que el V es capaz de alterar la actina, proteína del citoesqueleto de las 
células testiculares como en las células de Sertolli, Leydig y células germinales 
(Rodríguez-Lara, 2013). 
4.2.3 Metabolismo y Toxicidad del Vanadio 
La toxicidad de los compuestos de vanadio depende de una variedad de factores que 
incluyen la vía de administración y la toxicidad inherente del compuesto particular. La 
concentración de vanadio en el cuerpo humano se mantiene alrededor de 0.3 µM 
(Contreras-Cadena, et. al., 2014). Las mayores concentraciones aparecen en los 
pulmones, riñones e hígado. Así como en los dientes y huesos por su similitud con el 
fosfato (Barceloux, 1999). 
 
Existen diferentes vías de entrada a través de las cuales alcanza diferente grado de daño. 
La vía dérmica presenta la menor absorción, ya que tiene una baja solubilidad el vanadio 
metálico. La ingestión muestra una toxicidad intermedia, la mayoría de los alimentos 
contienen bajas concentraciones (1 ng V/g). El vanadio en los alimentos se encuentra en 
la pimienta negra, las setas, el perejil, los mariscos y las espinacas; en menor cantidad en 
frutas, verduras y cereales (1-10 ng V/g) (Barceloux, 1999). La inhalación es la vía de 
mayor absorción, se lleva a cabo a través de la inhalación de polvos y humos en forma de 
vanadato V+5, el efecto tóxico del V aumenta con sus valencias más altas y los 
compuestos pentavalentes son los más tóxicos, en la forma aniónica el vanadato se 
absorbe aproximadamente cinco veces más que en la forma vanadilo (Barceloux, 1999). 
 
Durante la absorción de vanadio, alrededor del 25% de V2O5 que se inhala, pasa al 
torrente sanguíneo (Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 2006). La distribución del 
vanadio es a través de la sangre, el vanadato es reducido a vanadil por agentes 
reductores como, el glutatión de los eritrocitos, las catecolaminas y ácido ascórbico y es 
transportado alrededor del 90% de vanadio por el plasma sanguíneo, a través de la 
albúmina y transferrina (Chasteen, et. al., 1986; Evangelou, 2002). El vanadio entra a la 
célula por mecanismos de transporte aniónico, principalmente por los canales de fosfato 
en forma de vanadato y en el interior de la célula el vanadatoes convertido nuevamente a 
vanadilo por el glutatión (Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 2006). En la célula, el 
vanadilo tiene preferencia por los grupos fosfato (61%), después por las proteínas (29%) y 
después por los radicales sulfhidrilo (9%). 
	 25	
Posteriormente se distribuye a los órganos como, bazo, riñón, huesos, dientes e hígado, 
así como a los testículos y a los pulmones en menos cantidad (Rodríguez-Mercado y 
Altamirano-Lozano, 2006). 
 
En estudios previos se ha observado que la concentración de vanadio en el cerebro es del 
5% de la concentración total encontrada en la sangre y que su eliminación por orina se 
lleva a cabo de forma bifásica, con una tasa inicial rápida de eliminación de 10 a 20 horas 
y una fase más extensa terminal de 40-50 días (Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 
2006), siendo su vida media del vanadio en la orina de 20-40 horas (Barceloux, 1999). 
 
4.2.4 Mecanismos de Acción del Vanadio 
La generación de radicales libres es uno de los principales mecanismos de acción del 
vanadio, se ha demostrado que induce estrés oxidante y peroxidación lipídica in vivo 
(Stohs y Bagchi, 1995). Los radicales libres son aquellas especies químicas, que tienen 
en su último orbital un electrón desapareado, que generan una gran inestabilidad en su 
estructura atómica, ya que son muy susceptibles a crear un enlace con otro átomo o 
molécula y suelen ser muy reactivos, tienen una vida media corta y se forman al 
interactuar con biomoléculas importantes del organismo (Venereo, 2002). 
 
El daño que los RL causan a las células es reparado constantemente, sin embargo, bajo 
los graves niveles de estrés oxidante, el daño produce que la célula muera. 
Probablemente, la fuente más importante de oxígeno reactivo en condiciones normales en 
organismos aeróbicos es la pérdida de oxígeno activado de las mitocondrias durante el 
funcionamiento normal de la respiración oxidativa (Fina, 2009). 
 
El vanadio es un agente inductor de estrés oxidante puesto que se ha estudiado su efecto 
sobre la disminución del potencial de membrana de la mitocondria, la disminución del 
GSH mitocondrial, la generación de ERO (Hosseini, et. al., 2013) y de radicales libres 
(Mayer, 2011). En estudios previos se ha visto que el vanadio inhibe la (Na+, K+) ATPasa 
presente en el músculo, así como en el sitio activo de ciertas enzimas como la 
haloperoxidasa (en algas marinas y líquenes) y las nitrogenasas (en bacterias fijadoras de 
nitrógeno Azotobacter). En ratas, se ha visto que el vanadio produce un aumento en el 
nivel de peroxidación lipídica y la pérdida de glutatión celular (García, et. al., 2006). 
	 26	
Se ha demostrado en estudios experimentales, que las partículas que contienen vanadio 
son capaces de inducir inflamación en células epiteliales bronquiolares de las vías 
respiratorias de humano a través de la expresión de las citocinas proinflamatorias IL-8, IL-
6 y TNF-alfa, producto de las reacciones de los radicales libres inducidos por vanadio 
(Carter, et. al., 1997). Se ha visto que la inhalación de vanadio produce alteraciones 
morfológicas en el epitelio ependimario (Ávila-Costa, et. al., 2005). Se ha comprobado 
que la inhalación a vanadio causa genotoxicidad en el ADN en células de la médula ósea, 
lo que provoca rompimientos de cadena sencilla, así como la aparición de procesos 
aneugénicos y clastogénicos y formación de micronúcleos que provocan inestabilidad 
cromosomal (Fortoul, et. al., 2011). 
 
La inhalación de V2O5 causa la disminución de gamma-tubulina en el citoesqueleto de 
células testiculares: Sertoli, Leydig y germinales (Mussali-Galante, et. al., 2007). Así como 
el desarrollo de apoptosis en células neuronales por la activación de caspasas, producto 
del marcador de daño oxidante 4-HNE (Jenner, et. al., 2003). Se ha propuesto que las 
especies reactivas resultantes del efecto pro-oxidante del vanadio en su forma V4+ pueden 
ocasionar lesiones celulares, por la generación de H2O2 a través de la reacción tipo 
Fenton, provocando rompimiento en la cadena de ADN, así como la activación de vías de 
señalización que regulan la fosforilación y desfosforilación de proteínas críticas para la 
transducción de señales a través de las proteínas tirosina-cinasas, fosfatasas y 
fosfocinasas (Shi, et. al., 1996). 
 
La exposición excesiva de vanadio es potencialmente perjudicial causando toxicidad, 
debido a su composición química y a la producción de radicales durante las reacciones 
redox. El vanadio afecta varias funciones químicas y es capaz de generar estrés oxidante 
interfiriendo en la transducción de señales (Byczkowski y Kulkarni, 1996). Además, 
produce oxidación de los radicales libres, cuando en su forma vanadato es reducido en 
presencia de O2 y éste, recibe un electrón formándose así el radical superóxido (O2·) y 
cuando el vanadilo es oxidado a vanadato a través de la reacción de Fenton, se produce 
el radical hidroxilo (OH·) (Capella, et. al., 2002). Las especies reactivas de oxígeno, 
activan vías de señalización al activar las proteínas cinasas MAPKs, las cuales fosforilan 
proteínas de señalización ERK, adenilato ciclasas, gliceraldehído 3-fosfato desidrogenasa 
y ribonucleasa (Barceloux, 1999). 
 
	 27	
4.3 Estrés oxidante 
 
El estrés oxidante es un proceso fisiopatológico en el que hay un desequilibrio entre los 
prooxidantes y antioxidantes de la célula, dejando desprotegidos a los prooxidantes y 
expuestos a los radicales libres (Byczkowski y Kulkarni, 1996). Es causado por un 
desequilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno y la capacidad de un 
sistema biológico para desintoxicar rápidamente o reparar el daño resultante (Fina, 2009). 
 
Desde el punto de vista químico, el estrés oxidante conduce a la reducción del potencial 
antioxidante, ya que sobrepasa la capacidad reductora de diferentes enzimas. El estrés 
oxidante severo puede causar la muerte celular, una oxidación moderada puede 
desencadenar la apoptosis, mientras que si es muy intensa puede provocar la necrosis. 
Los desbalances del estado normal redox causan efectos tóxicos al producir peróxidos y 
radicales libres que son capaces de dañar a todos los componentes de la célula, 
incluyendo las proteínas, los lípidos y el ADN (Fina, 2009). 
 
Las ERO pueden resultar beneficiosas, debido a que son utilizadas por el sistema 
inmunitario como un medio para atacar y matar a los patógenos a través de la fagocitosis 
(Fina, 2009). El desequilibrio y predominio de los radicales libres se debe a diversas 
causas, clasificadas en endógenas y exógenas. Las endógenas son aquellas producidas 
por el propio organismo en su funcionamiento, como pueden ser: la respiración 
mitocondrial, el metabolismo del ácido araquidónico y las acciones enzimáticas. Las 
exógenas, se deben a factores externos como: la contaminación ambiental, obesidad, 
sedentarismo, estrés prolongado, exposición indebida al sol, asma y enfermedades 
cardiovasculares, se ha demostrado que la presencia de estrés oxidante está involucrado 
en más de 250 enfermedades (Fina, 2009). 
 
Se ha visto que una manera indirecta de detectar la presencia de estrés oxidante es 
mediante la formación de grupos carbonilo en las proteínas, pues se consideran 
marcadores de este mecanismo de acción y han sido muy estudiados debido a su 
estabilidad y fácil detección (Irazusta, et. al., 2008). También se ha considerado como 
marcador de estrés oxidante, la presencia del aldehído 4-HNE por ser derivado de la 
peroxidación lipídica (Leonarduzzi, et. al., 2000). 
 
	 28	
4.3.1 Estrés oxidante inducido por vanadio 
El vanadio entra a las células en su forma vanadato V5+ a través de canales aniónicos y 
por transportadores de fosfato y una vez dentro de la célula es reducido a vanadilo V4+ por 
una reacción dependiente de NADPH, se produce anión superóxido (O2·) y es reducido 
por la SOD, generando peróxido dehidrógeno (H2O2) (Korbecki, 2012). El vanadilo V4+ 
reacciona con el H2O2 a través de la reacción de tipo Fenton y genera vanadato y 
radicales hidroxilo OH·, alternativamente se generan especies de peroxovanadio. La 
enzima superóxido dismutasa actúa en la dismutación de O2· generada por la oxidación 
de NADPH dependiente de vanadato, incrementando la formación de H2O2 el cual 
reacciona con los iones vanadilo, la tiourea actúa como un eliminador de OH· (Figura 1) 
(Capella, et. al., 2002). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Mecanismo de acción de toxicidad del vanadio. Modificado de Capella, et. al., 
2002. 
 
De los radicales libres más importantes que se han reportado, son el radical anión 
superóxido (O2-) y el radical hidroxilo (OH·). Las especies reactivas incluyen a las ERO, 
que puede ser el peróxido de hidrógeno (H2O2), estas a su vez originan a los radicales 
libres como es el caso del hidroxilo (OH·) (Fina, 2009). 
	 29	
Los radicales hidroxilo pueden dar lugar a modificaciones en los aminoácidos como en la 
formación de meta-tirosinas y orto-tirosinas a partir de fenilalanina, así como 
modificaciones en los hidratos de carbono e iniciación de la peroxidación lipídica (Fina, 
2009). De los radicales secundarios u orgánicos, se encuentra el radical peroxilo (ROO), 
el hidroperóxido orgánico (ROOH) y los lípidos peroxidados (Elejalde, 2001). 
 
4.4 Peroxidación Lipídica 
	
La peroxidación lipídica representa un mecanismo importante de daño tisular asociado al 
envejecimiento celular. Uno de los criterios más utilizados en la valoración del estrés 
oxidante es el análisis de los productos de la peroxidación lipídica (Miranda y Castillo, 
2008). El vanadio al ser capaz de disminuir la función antioxidante de diferentes enzimas 
como la superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa (GPX) y catalasa, induce 
lipoperoxidación en los organismos, por el incremento de los pro-oxidantes (Mussali-
Galante, et. al., 2007). Este mecanismo de daño, mediado por ERO se divide en tres 
etapas: iniciación, propagación y terminación (Halliwell, 1994). 
Ø La iniciación de la peroxidación lipídica, ocurre cuando un radical libre ataca a un 
carbono de la cadena alifática de un ácido graso y se aísla el hidrógeno y se forma un 
radical alquílico. 
Ø La propagación es la etapa en la que ocurre una reacción en cadena con la extensión 
del daño y la formación de más radicales, que reaccionan con el oxígeno y forman el 
radical peroxilo (ROO), que puede reaccionar con otros ácidos grasos y originar un 
hidroxiperóxido (ROOR) o lipoperóxido (ROOH) y un radical alquílico (Miranda y 
Castillo, 2008), sustrayendo los átomos de hidrógeno adicionales (Catalá, 2009). 
Ø La terminación, ocurre cuando los hidroxiperóxidos formados se descomponen en 
etano, pentano, aldehídos reactivos y cetonas. Los aldehídos formados como el 
malonildialdehído y el 4-hidroxinonenal, pueden reaccionar con proteínas y ácidos 
nucleicos, provocando efectos citotóxicos, genotóxicos y mutagénicos (Miranda y 
Castillo, 2008), así como el bloqueo del mecanismo antioxidante de las enzimas SOD, 
CAT, GSH y GPx (Yang, et. al., 2003). 
 
 
	 30	
4.5 Antioxidantes 
	
El sistema de defensa antioxidante está constituido por sustancias que al estar presentes 
en bajas concentraciones con respecto al sustrato oxidable, retrasan o previenen 
significativamente la oxidación de éste. El daño oxidante puede ser prevenido por 
moléculas antioxidantes, las cuales son capaces de donar electrones para estabilizar a los 
radicales libres y neutralizar sus efectos dañinos (Uttara, et. al., 2009). 
	
Los antioxidantes se pueden clasificar en endógenos (enzimáticos), fabricados por la 
propia célula y los exógenos (no enzimáticos) que ingresan al organismo a través de la 
dieta presentes en frutas, verduras y cereales (Criado y Moya, 2009). Dentro de los 
endógenos se encuentran: la coenzima Q, el ácido tióctico, enzimas como SOD, CAT, 
GPX, glutatión reductasa y la carnosina (Dorado, et. al., 2003). Dentro de los exógenos se 
encuentran: la vitamina A, la vitamina C, la vitamina E, el betatacaroteno, los flavonoides 
y el licopeno (Criado y Moya, 2009). Sin embargo, cuando la carnosina se administra de 
manera oral, se clasifica como exógena. 
Los antioxidantes no enzimáticos, ceden sus electrones a los radicales libres para 
hacerlos estables y evitar que dañen a las biomoléculas al reaccionar más rápido con los 
radicales libres y con las ERO que con el resto de las moléculas presentes, ya sea en el 
interior o exterior de la célula o a nivel de membrana (Venereo, 2002). Dado que los 
antioxidantes actúan reduciendo las especies reactivas y a los oxidantes en general, 
todos los sistemas antioxidantes desembocan en la oxidación del glutatión y NADPH 
(para reducir al glutatión oxidado), por lo que los sistemas que reducen a la NADPH+, 
regeneran al NADPH para mantener el flujo de electrones e hidrógenos en todo el sistema 
amortiguador y así ejercer su función antioxidante (Escorza, 2009). 
4.5.1 Carnosina 
La carnosina es un dipéptido endógeno formado por β−alanina y L-histidina, está 
ampliamente distribuido en el músculo esquelético humano con una concentración de 
hasta 20 µM y en menor cantidad en el tejido nervioso, en la corteza cerebral y en el plexo 
coroideo con una concentración de 10-1000 µMol/L. Puede traspasar la barrera 
hematoencefálica debido a que es altamente hidrofílica (Bellia, et. al., 2011, Boldyrev, et. 
al., 2008). 
	 31	
La L-histidina parece ser el primer componente bioactivo, mientras que la β−alanina 
regula principalmente la síntesis del dipéptido (Boldyrev, et. al., 2013). Es sintetizada a 
través de la enzima carnosina sintetasa y es degradada por la enzima carnosinasa 
(Prieto, 2009). El uso de dicho antioxidante se debe a la acción de las carnosinasas, ya 
que son estables a la mayoría de las proteasas comunes, se hidrolizan rápidamente en el 
suero y en el entorno intracelular de algunos tejidos, sin embargo, una excesiva actividad 
de éstas podría impedir el efecto protector de la carnosina (Sale, et, al., 2013). 
La carnosina es un secuestrador de los radicales libres, en especial del radical OH· y 
radical O2·, (Boldyrev, et. al., 1997), es capaz de neutralizar los daños ocasionados por 
los aldehídos resultantes de la lipoperoxidación (Corona, et. al., 2011). A la carnosina 
además, se le ha atribuido una amplia variedad de propiedades benéficas entre las que 
destacan aplicaciones farmacéuticas (48%), alimenticias (21%), cosméticas (31%) (Bellia, 
et. al., 2011). 
Dentro de las funciones bioquímicas de la carnosina se pueden mencionar, la capacidad 
amortiguadora de pH, la quelación de iones metálicos, la capacidad de proteger contra la 
formación de productos de la glicación y lipoxidación y la capacidad antioxidante en la 
disminución de especies reactivas de oxígeno, por lo que la administración de 
suplementos de carnosina se ha probado en numerosas enfermedades en las que el 
estrés oxidante está involucrado (Boldyrev, et. al., 2013). Los efectos antioxidantes sobre 
la mayoría de los trastornos neurodegenerativos ocasionados por estrés oxidante, hacen 
a la carnosina una molécula muy exitosa en el tratamiento o prevención de enfermedades 
oxidantes, pues se ha demostrado que retrasan la aparición de muchos indicadores de 
daño oxidante, como la disminución de radicales libres (Bellia, et. al., 2011). 
En los experimentos in vivo en ratas, con administración de carnosina en condiciones de 
hipoxia hipobárica, disminuyó su tiempo de recuperación, en pacientes con enfermedad 
de Parkinson se observó restauración pronunciada de SOD y disminución de los síntomas 
(Boldyrev, et. al., 1997, 2008). Además, se ha observado en estudios previos con nuestro 
modelo de inhalación a vanadio (0.02M) y con administración de carnosina (1mg/km/día) 
durante cuatro semanas, que hay neuroprotecciónen las espinas dendríticas de las 
células de la granulosa en el bulbo olfatorio de ratones, ya que redujo su pérdida 
(Reséndiz, 2014). 
 
	 32	
También se observó aumento en la actividad de la glutatión reductasa del bulbo olfatorio, 
así como reducción del daño ultraestructural en las neuronas piramidales del hipocampo, 
en la región CA1 (Colín-Barenque, et. al., 2012). Se ha demostrado en testículos de 
ratones albinos, sometidos a radiación gamma durante 8 semanas y pretratados con 
carnosina administrada vía intraperitoneal, que disminuye el número de células 
apoptóticas, aumenta el grosor del epitelio seminífero y el número de células germinales 
(Haeri, et, al., 2014). 
4.5.2 Metabolismo de la Carnosina 
Cuando la carnosina es ingerida, es absorbida por el intestino delgado mediante el 
transportador PEP1 de la membrana de los enterocitos en la mucosa yeyunal, 
posteriormente es hidrolizada antes de llegar al torrente sanguíneo en β−alanina y L-
histidina por la carnosinasa 2 (CN2) y dado que la actividad enzimática yeyunal es baja, 
es muy probable que la carnosina alcance el torrente sanguíneo por los transportadores 
de aminoácidos, sin embargo, una vez que llega a éste, se puede hidrolizar rápidamente 
por la actividad de la carnosinasa 1 (CN1) (Sale, et. al., 2013) (Figura 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Metabolismo de la carnosina en el intestino delgado. Modificado de Boldyrev, et, 
al., 2013. 
 
	 33	
La carnosina en el músculo se sintetiza in situ, depende de la actividad de la carnosinasa 
y de la disponibilidad de la β−alanina en la dieta. La β−alanina se transporta en el cerebro 
a través de transportadores de b-aminoácidos dependientes de Na+, algunas células 
neuronales tienen el oligopéptido transportador 2 (PEPT2) de carnosina. Finalmente, la 
carnosina puede encontrarse en la orina, después de 4 horas de ser ingerida (Figura 3) 
(Sale, et. al., 2013). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Metabolismo de la carnosina en el cerebro y en el músculo, por ingestión oral. 
Modificado de Sale, et. al., 2013. 
 
4.6 Reprotoxicidad por Vanadio 
 
Estudios realizados en modelos animales han demostrado que el vanadio ocasiona 
alteraciones en células testiculares y estructuras que conforman el aparato reproductor 
masculino y femenino, así como la disminución de fertilidad e incremento de esterilidad al 
administrar un tratamiento con tetraóxido de vanadio (V2O4) en ratones por vía 
intraperitoneal a diferentes concentraciones (4.7 mg/kg, 9.4 mg/kg y 18.8 mg/kg) durante 
60 días, pues causa modificaciones en los epitelios germinales de los túbulos seminíferos, 
	 34	
disminución en la motilidad y viabilidad del esperma, disminución en el número de 
espermatozoides, así como aumento en la frecuencia de malformaciones espermáticas, 
tales como: macrocefalia (aumento del tamaño de la cabeza del espermatozoide) y 
microcefalia (disminución del tamaño de la cabeza del espermatozoide) (Aragón y 
Altamirano-Lozano, 2001). 
 
Se ha demostrado que el estrés oxidante está involucrado en la disminución de la 
fertilidad masculina, por la generación de radicales libres, provocando la disfunción 
testicular (Sydney, 2013). Se ha descrito que el vanadio produce toxicidad mediante el 
aumento de la generación de radicales libres en el aparato reproductor, cuando se 
administra un tratamiento de 0.4 mg/kg de metavanadato de sodio (NaVO3) a ratas 
albinas durante 26 días, pues reduce el crecimiento de los testículos y los órganos 
sexuales accesorios por degeneración de los lípidos y de las proteínas y también por la 
reducción de la biodisponibilidad de andrógenos a los tejidos, además el vanadio 
disminuye el número de espermatogonias tipo A, el nivel sérico de la hormona folículo 
estimulante (FSH) y perjudica la conversión de todas las células que participan en el 
proceso de espermatogénesis, por lo que no se alcanza la maduración de los 
espermatozoides (Chandra, et. al., 2007). Se ha demostrado que la administración de 
sulfato de vanadio por vía oral en ratas, tiene efectos perjudiciales sobre la 
espermatogénesis (Dehghani, et. al., 2002). 
 
En nuestro modelo de inhalación, se ha visto que el vanadio produce necrosis, 
alteraciones morfológicas en las células de Sertoli y en los espermatocitos, así como 
modificaciones nucleares en espermatogonias (pseudoinclusiones) (Fortoul, et. al., 2007). 
También se observó que el pentóxido de vanadio causa edema mitocondrial, 
vacuolización del citoplasma, disminución de las crestas mitocondriales y alteraciones en 
la espermatogénesis (Fortoul, et. al., 2011). Rodríguez-Lara y colaboradores (2013), 
vieron que el vanadio puede disminuir la concentración de la actina en los túbulos 
seminíferos y disminución de la gamma-tubulina en las células germinales, en las células 
de Sertoli y en las células de Leydig de una manera dependiente del tiempo de exposición 
(Mussali-Galante, et. al., 2005). 
 
	 35	
4.7 Aparato reproductor masculino 
 
El sistema reproductor masculino de los mamíferos está formado por los testículos, los 
epidídimos, los conductos espermáticos, las glándulas sexuales anexas y el pene (Ross, 
2007). Su función principal es producir espermatozoides competentes morfológica y 
fisiológicamente para completar la fertilización, así como para producir y secretar 
testosterona (Sharpe, 1994). La secreción de testosterona y la producción de 
espermatozoides dependen de la estimulación testicular por las gonadotropinas (LH y 
FSH) en respuesta a la hormona de liberación de gonadotropina. 
 
El sistema reproductor del ratón está conformado por los testículos, el pene, los 
conductos deferentes y glándulas anexas de tipo endócrino y exócrino como son: 
vesículas seminales, glándulas ampulares, próstata y glándulas bulbouretrales (Estrada-
Flores y Uribe-Aranzabal, 2002). 
La red testicular está formada por tubos rectos que desembocan a la región posterior del 
epidídimo y los espermatozoides pueden pasar rápidamente por ellos, están limitados por 
epitelio plano o cúbico simple. El epidídimo es un conducto ampliamente contorneado, 
limitado por epitelio simple que puede almacenar espermatozoides y los conductos 
deferentes son por los cuales salen los espermatozoides hacia la uretra (Estrada-Flores y 
Uribe-Aranzabal, 2002). La próstata y la vesícula seminal son glándulas asociadas a los 
conductos eyaculadores y uretra, son los responsables de la formación del líquido 
seminal, las glándulas de Cowper o bulbouretrales liberan líquido lubricante durante la 
excitación. El pene está compuesto por el cuerpo esponjoso, los cuerpos cavernosos y 
por el glande (Megías, et. al., 2016). 
 
4.7.1 El Testículo de ratón 
Los testículos son órganos ovoides pares que están situados en las bolsas escrotales, 
ubicados fuera de la cavidad abdominal, están rodeados por una cápsula de tejido 
conjuntivo fibroso llamada túnica albugínea, de la cual parten trabéculas al interior del 
testículo donde se localizan los túbulos seminíferos, rodeados de tejido intersticial 
(Estrada-Flores y Uribe-Aranzabal, 2002). 
 
	 36	
La túnica albugínea se divide en dos capas: una externa que está formada por tejido 
conectivo fibroelástico denso, con algunas células musculares lisas y una capa más 
interna llamada túnica vasculosa (Megías, et. al., 2016), que está compuesta de tejido 
conjuntivo laxo con vasos sanguíneos, linfáticos, fibras nerviosas y las células de Leydig 
(Estrada-Flores y Uribe-Aranzabal, 2002). 
4.7.2 Túbulos seminíferos y células de Leydig 
En los túbulos seminíferos ocurre la formación de los espermatozoides a través del 
proceso de espermatogénesis, que comprende la diferenciación desde las 
espermatogonias hasta la formación de los espermatozoides. Las células de Sertoli 
forman un epitelio de células alargadas e irregulares, su núcleo es basal, claro y esféricoy 
muestran uniones intercelulares que determinan la formación de la barrera hemato-
testicular (Estrada-Flores y Uribe-Aranzabal, 2002). Cada túbulo seminífero de ratón mide 
aproximadamente 200 µm de diámetro (Figura 4) y se estima que existen de 15 a 20 
túbulos en cada testículo, con una longitud total de 2 metros (Guzmán, et. al., 2005). 
 
Los túbulos seminíferos están rodeados por una capa de tejido conectivo fibroso 
denominada capa limitante o peritubular (Megías, et. al., 2016). En su interior se 
encuentran las células de Sertoli, las cuales son de gran importancia para la formación de 
las células germinales, ya que las nutren y sostienen (Estrada-Flores y Uribe-Aranzabal, 
2002). En ratones un ciclo espermático completo dura 35 días (Guzmán, et. al., 2005). 
 
Las células de Leydig se localizan entre los túbulos seminíferos (Figura 4B), están 
aisladas o formando pequeños grupos en el tejido intersticial, son ovoides o irregulares, 
con un núcleo denso esférico y citoplasma granular y con inclusiones lipídicas, son las 
encargadas de secretar la testosterona, la cual es esencial para promover la 
espermatogénesis (Estrada-Flores y Uribe-Aranzabal, 2002). 
 
 
 
 
 
 
	 37	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. A] Túbulos seminíferos y B] células de Leydig de ratón. Recuperado de Megías, 
et. al., 2016. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Células	de	
Leydig	
Túbulos	
seminíferos	
	 38	
5. Justificación 
 
Es importante evaluar el efecto de la carnosina, ya que su poder antioxidante es muy 
amplio en los diferentes sistemas y aparatos de los mamíferos, sin embargo, los informes 
que existen no describen el efecto de la carnosina en el aparato reproductor masculino, 
por lo que es de gran importancia determinar si disminuye o evita el daño reprotóxico en 
el testículo ocasionado por la inhalación de vanadio. 
Además, es importante ampliar los estudios previos que informan el daño por inhalación 
de vanadio y con ello, evaluar la presencia de estrés oxidante en las células testiculares, 
ya que se ha comprobado que la contaminación atmosférica en la Zona Metropolitana del 
Valle de México tiene una concentración elevada de partículas suspendidas, a las que se 
adosan metales pesados como el vanadio que pueden causar peroxidación lipídica en las 
células testiculares disminuyendo su función reproductora. 
 
6. Hipótesis 
 
Si la inhalación de vanadio produce estrés oxidante en los túbulos seminíferos y en las 
células de Leydig, entonces se observará un aumento en la intensidad de la marca de 4-
HNE como marcador de peroxidación lipídica, la cual será disminuida o inhibida por la 
administración de carnosina como agente antioxidante. 
7. Objetivos 
7.1 Objetivo general 
 
Determinar el efecto antioxidante de la carnosina sobre la producción de estrés oxidante 
en células testiculares generado por la inhalación subaguda de vanadio en un modelo 
murino. 
 
 
 
 
 
	 39	
7.2 Objetivos particulares 
 
Identificar la presencia de peroxidación lipídica como resultado del estrés oxidante en los 
túbulos seminíferos y células de Leydig por la inhalación de vanadio mediante la técnica 
de inmunohistoquímica para 4-hidroxinonenal como marcador de peroxidación lipídica. 
 
Evaluar el efecto antioxidante de la carnosina en los túbulos seminíferos y células de 
Leydig de ratones CD-1 con y sin exposición a vanadio por medio de inmunohistoquímica 
para 4-hidroxinonenal como marcador de peroxidación lipídica por estrés oxidante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	 40	
8. Método 
 
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-062-ZOO-1999 “Uso y cuidado de los 
animales de laboratorio”, los ratones utilizados en los experimentos fueron tratados 
adecuadamente, considerando los criterios establecidos para su correcta regulación. 
Fueron utilizados 40 ratones macho de la cepa CD-1, con un peso de 30 a 35 gramos, 
bajo condiciones controladas de luz y oscuridad 12/12 L:O. El alimento y agua fueron 
proporcionados ad libitum. 
 
8.1 Modelo de inhalación 
	
El modelo de inhalación consistió en la colocación de los animales en una caja de acrílico 
(35 cm de ancho, 45 cm de largo y 20 cm de alto) conectada a un ultranebulizador (Yue 
Hua®, modelo: WH-802, Taiwan), que fue utilizado para la nebulización de una solución de 
pentóxido de vanadio (Sigma, St Louis, Missouri, USA) al 0.02M, manteniendo un flujo 
constante de 10L/min durante una hora con una concentración de vanadio en caja de 
1436 µg/m3 y un diámetro de partícula de 0.5-5 µm (Fortoul, et al., 2014). 
 
Los 40 ratones fueron divididos al azar en cuatro grupos: control, vanadio, vanadio + 
carnosina y carnosina, organizados de la siguiente manera: 
§ Grupo control: Los ratones de este grupo inhalaron solución salina por una hora, 
dos veces por semana, durante cuatro semanas. 
§ Grupo vanadio: Los ratones de este grupo inhalaron una concentración de 0.02M 
(1436 µg/m3) de vanadio una hora, dos veces por semana, durante cuatro 
semanas. 
§ Grupo vanadio + carnosina: Los ratones de este grupo inhalaron una 
concentración de 0.02M (1436 µg/m3) de vanadio una hora, dos veces por 
semana, durante cuatro semanas y se les administró simultáneamente un 
tratamiento de carnosina; 1mg x kg al día, durante cuatro semanas, por vía oral. 
§ Grupo carnosina: Los ratones de este grupo inhalaron solución salina, una hora, 
dos veces por semana, durante cuatro semanas y se les administró un tratamiento 
de carnosina; 1mg x kg al día, durante cuatro semanas, por vía oral. 
	 41	
Al término de los tratamientos, después de las cuatro semanas, los animales fueron 
sacrificados. Para ello se anestesiaron con una dosis de pentobarbital sódico (0.5 ml para 
cada ratón) y fueron perfundidos por vía intracardíaca con solución salina a una 
concentración de 0.9% y pH de 7.4. Posteriormente fueron fijados por perfusión con 
paraformaldehído al 4% y se obtuvieron los testículos de cada ratón, también fueron 
postfijados en paraformaldehído al 4% y pH 7.4 por dos horas y después se colocaron en 
PBS. Fueron lavados, deshidratados e incluidos en parafina. Se realizaron cortes 
logitudinales, seriados de cada testículo de 3 micrómetros de espesor para determinar la 
marca por estrés oxidante, a través de la técnica de inmunohistoquímica. 
 
8.2 Inmunohistoquímica para 4-hidroxinonenal 
 
Se tomaron cortes de los testículos a nivel medial, 20 para túbulos seminíferos y 25 para 
células de Leydig, de 3 µm de espesor y se desparafinaron por 45 minutos a 70ºC, 
posteriormente fueron hidratados a través de un tren de hidratación comenzando con xilol 
y siguiendo con alcohol en orden decreciente: de alcohol absoluto, a alcohol al 90%, hasta 
llegar a alcohol al 50% y por último con agua. 
 
La recuperación del antígeno se llevó a cabo en DIVA Decloaker 20X (BioCare Medical) 
en una olla de presión a 25 lb. durante 1 minuto y con peróxido de hidrógeno (H2O2) al 
0.9% se bloqueó la peroxidasa endógena. Para evitar la interacción del anticuerpo con 
proteínas inespecíficas de la muestra, se incubó en PBS-albúmina (Albúmina Sérica 
Bovina Fracción V, MP Biomedicals) por 15 minutos, posteriormente se realizaron lavados 
de 30 segundos con PBS-tween (tween 20, 0.1%). 
 
Después se incubaron con anticuerpo monoclonal anti 4-hidroxinonenal (R&D Systems) 
dilución 1:50 a temperatura ambiente por 45 minutos, fueron lavados con PBS-Tween, se 
incubaron con el anticuerpo secundario (Byotinylated Link Universal. Dako®) por 30 
minutos y se lavaron con PBS-tween. Posteriormente se incubaron con HRP (Horseradish 
peroxidase) por 30 minutos (Dako LSAB® + System-HRP; Biotinylated Link Universal; 
Streptavidin HRP) y se hizo un nuevo lavado con PBS-tween. Finalmente, se revelaron 
con el cromógeno diaminobencidina (Invitrogen DAB-Plus Substrate Kit, invitrogen®), se 
contratiñeron con hematoxilina, se

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