Especiación de arsénico en alimentos de origen marinoefectos del cocinado y su consumo en el metabolismo humano

Resumen

El arsénico ha sido considerado históricamente como un veneno para los humanos, aunque sus aplicaciones han sido y son muy numerosas, y determinadas especies han resultado ser inocuas o con un mecanismo de acción tóxica desconocido. Su uso generalizado en pinturas, en la metalurgia o en la agricultura, ha provocado que este elemento se encuentre en todos los compartimientos ambientales, a veces debido también a su naturaleza geogénica. Además, aunque el incremento de normativas que regulan su uso a partir de los años 70 ha reducido sustancialmente su presencia, su estudio es un tema de gran interés en la actualidad, debido al carácter tóxico de muchas de las especies de este elemento y al problema de salud ambiental que genera en algunos países como Bangladesh. En la actualidad se sabe además que los diferentes estados de oxidación y complejos o estructuras moleculares en los que este elemento puede encontrarse presentan diferente carácter tóxico y capacidad de bioacumulación, por lo que resulta imprescindible disponer de metodologías analíticas capaces de determinar estas especies por separado, a la vez que identificar nuevas especies del elemento, y conocer su mecanismo de acción en organismos modelo y finalmente en el hombre. Teniendo en cuenta que los alimentos constituyen una importante interfase entre el medio ambiente y la salud, así como una frecuente vía de exposición, esta Tesis se ha centrado en el estudio de alimentos de origen marino, en los que habitualmente las concentraciones de arsénico suelen ser elevadas, así como en el análisis de metabolitos en organismos modelo y en el hombre. Para ello, se han seleccionado las anémonas de mar (Anemonia sulcata), de elevado consumo en Andalucía, especialmente Huelva y Cádiz, y sobre la que no existen estudios previos. En esta Tesis se ha estudiado la variación de la concentración total de arsénico durante el cocinado, la interconversión de especies durante el proceso y su bioaccesibilidad, a fin de evaluar la posible repercusión que su consumo pudiera tener en la salud del hombre. Para ello, la especiación de arsénico se ha llevado a cabo mediante el uso de técnicas analíticas de extracción tradicionales, como la extracción sólido-líquido, y otras más novedosas, como la extracción mediante sonda de ultrasonidos y microondas focalizado, desarrollando asimismo estudios de estabilidad de las especies durante su análisis. Por otra parte, el uso combinado de sistemas cromatográficos complementarios u ortogonales ha permitido la resolución de un elevado número de especies de arsénico que pueden ser cuantificadas a muy bajos niveles de concentración mediante acoplamiento en línea a un plasma de acoplamiento inductivo con detector de masas (ICP-MS). Debido a la presencia de especies de arsénico para las que no se disponía de patrones comerciales, la metodología propuesta en esta Tesis se basa en el uso de una segunda dimensión para la detección mediante espectrometría de masas orgánicas, que ha permitido la identificación por primera vez de un compuesto de arsénico tiolado en un alimento, y de un derivado de la arsenocolina en un organismo no expuesto previamente a ésta. Finalmente, este estudio comprende el análisis de metabolitos de arsénico en el hombre mediante el análisis de fluidos biológicos (sangre y orina) en voluntarios que previamente consumieron este alimento marino, así como experiencias de exposición controlada a arsénico en el organismo modelo (Mus musculus). Para este último estudio se ha llevado a cabo un análisis metabolómico basado en el uso de la infusión directa a un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo tiempo de vuelo (QqQ-TOF), análisis quimiométrico utilizando la intensidad de los iones en el espectro como descriptores, e identificación de metabolitos por espectrometría de masas en tándem. Algunos de estos metabolitos han sido cuantificados mediante cromatografía de gases con detector de masas utilizando patrones comerciales, permitiendo todo ello relacionar la exposición a arsénico con importantes ciclos como el del metabolismo de la energía, aminoácidos, colina, metionina y degradación de fosfolípidos de la membrana celular.