Vías de penetración

Sea el oxígeno, una molécula nutriente o un fármaco que deseamos que aceda al interior de nuestro organismo, nos preguntamos por las barreras que debe seguir tal molécula para llegar a sus células diana. La molécula penetra dentro del cuerpo a través de tres vías: los pulmones, el tubo digestivo y la piel. Una vez dentro debe dirigirse a su destino; para ello penetra en una red de pequeñas cañerías llenas de sangre, que los biólogos llaman capilares, que la conducirán hasta cualquiera de las células corporales.
Repasemos las vías de entrada. La molécula recién llegada al pulmón atraviesa primero una célula epitelial, la matriz extracelular después, y a continuación la célula endotelial, que forma los capilares, antes de penetrar en la sangre. La molécula nutritiva recién llegada al intestino debe atravesar la célula epitelial del intestino, la matriz extracelular y la célula endotelial de los capilares (o de los vasos linfáticos) para penetrar en la sangre (o en la linfa). Una molécula en la superficie de la piel, para penetrar en la sangre, debe atravesar entre diez y treinta capas de células muertas acompañadas de queratina y lípidos (estrato córneo), entre doce y dieciséis capas de células vivas (epidermis), la matriz extracelular (dermis) y la célula endotelial de los capilares.
Una vez que la molécula externa ya está en la sangre ¿cómo llega a sus células diana? Disuelta, mucho o poco, en el plasma; o viaja asociada a lipoproteínas plasmáticas LDL y HDL o unida a alguna albúmina o glubulina de la sangre; o es transportada por los eritrocitos, después de difundir hacia ellos. Una vez en su destino la molécula debe atravesar la célula endotelial y la matriz extracelular para penetrar en la célula diana.
La arquitectura de los capilares merece un comentario adicional: los capilares están hechos con células endoteliales soldadas entre sí cuyas uniones intercelulares son más o menos porosas. Hay zonas del cuerpo -barrera hematoencefálica- donde las uniones son poco porosas y otras -hígado, intestino, glándulas, riñón o tejidos inflamados- donde las uniones son muy porosas; las primeras protegen al cerebro de cualquier tóxico, las segundas favorecen el intercambio de sustancias. La vía aérea enfrenta otro problema, pues además de llegar moléculas, se depositan aerosoles o micropartículas sobre la superficie pulmonar; que las células inmunitarias limpiadoras engullen (fagocitan), o que pueden ser transportadas hacia el interior corporal, pues las células epiteliales forman vesículas que importan y después exportan.

Superficies planetarias

 
Para los ojos de un geólogo, el relieve terrestre presenta dos niveles; en el inferior están los fondos oceánicos, en el superior los continentes; Marte, con su hemisferio sur elevado, y la Luna, con las terrae y los maria, también presentan dos superficies; el relieve venusino, en cambio, tiene una única superficie. Los dos niveles del relieve terrestre constituyen la firma de la actividad geológica interna (tectónica de placas); que no hubo en Venus, ni tampoco en Marte o la Luna, porque las dos superficies de ambos se deben a impactos con meteoritos y no a procesos internos. Aclaramos que hubo una fase corta de actividad geológica interna venusina y marciana que, si bien no influyó en el relieve global, dejó huellas regionales.
Calculamos la diferencia de cotas en el relieve de un planeta para evaluar su actividad interna: casi catorce kilómetros en Venus, veinte en la Tierra (distancia desde la cumbre del Everest a la fosa de las Marianas) y casi treinta en Marte, datos que nos indicarían actividad geológica máxima en Marte y mínima en Venus. La previsión no se corresponde con la realidad porque no hemos considerado la procedencia de las cotas; en la Tierra provienen de la actividad geológica interna, en Marte, se deben a impactos meteoríticos; por ello deducimos que la actividad geológica venusina o terrestre es mayor que la marciana, que ni siquiera ha erosionado sus cuencas de impacto.
La abundancia de cráteres -máxima en Mercurio, la Luna y Marte; mínima en Venus y la Tierra- nos indica la actividad geológica. Excepto Venus, todos los planetas rocosos y satélites muestran zonas con cráteres: los cratones terrestres, las terrae selenitas, las tierras altas del sur marciano; y zonas sin ellos: las llanuras intercráteres mercurianas, los fondos oceánicos terrestres, los maria lunares y el norte marciano. ¿Qué procesos borraron los cráteres? En la Tierra y Marte, los volcanes y la sedimentación; las inundaciones basálticas en la Luna y Mercurio; los criovolcanes (volcanes de hielo y agua) en los satélites; en Venus, no hay explicación.
En los planetas y satélites que carecen de atmósfera  -como Mercurio y la Luna- los impactos que forman los cráteres son los modeladores del paisaje. En los planetas y satélites que tienen atmósfera, la erosión y el transporte de partículas destruyen los relieves creados por los procesos  geológicos internos; por eso existen paisajes análogos a los terrestres en Marte, Venus y Titán (luna de Saturno).

Desgastes biológicos

Los humanos andamos, corremos, saltamos, bailamos y ejecutamos multitud de movimientos gracias a un armazón interno construido con doscientos seis huesos; huesos que se unen entre sí mediante unas estructuras que los expertos llaman articulaciones. ¿Cómo son tales estructuras? Muchas, no todas, las articulaciones constan de una cavidad llena de líquido (sinovial), tapizada por una membrana (sinovial) y por el cartílago articular que recubre los extremos de los huesos que forman la articulación. El líquido sinovial, formado por ácido hialurónico, es el lubricante de la articulación: nada más hay que añadir. La membrana sinovial, construida con tejido conjuntivo, contiene células (sinoviocitos tipo A) que limpian la articulación -literalmente devoran los desechos-, células (sinoviocitos tipo B) que sintetizan el lubricante ácido hialurónico, matriz extracelular -que tiene fibras de colágeno-, vasos sanguíneos y nervios. El cartílago articular se encarga de transmitir y amortiguar las cargas entre los huesos; los condrocitos, que forman el cinco por ciento del cartílago articular, son las células que producen los componentes del cartílago; la matriz extracelular, que abarca el noventa y cinco por ciento restante, está formada por agua (entre el sesenta y cinco y el ochenta por ciento), colágeno (entre el diez y el veinte por ciento) y unas proteínas unidas a polisacáridos denominadas proteoglucanos (entre el diez y el quince por ciento).
La capacidad de regeneración del cartílago articular es escasa si sufre lesiones o desgaste. Los médicos llaman artrosis a la enfermedad identificada por el desgaste del cartílago articular; desgaste al que acompañan alteraciones de la membrana sinovial. Sea artrosis de rodilla, la más frecuente, de manos, de columna vertebral o de cadera, los mecanismos del daño son similares. El cartílago articular se desgasta debido a la pérdida de proteoglucanos (disminuye la capacidad del cartílago para retener agua) y a la desorganización de la red de colágeno, que deterioran la matriz extracelular; contribuye a la destrucción de la matriz extracelular el mal funcionamiento de los condrocitos, quienes, aunque inicialmente intentan reparar el daño, finalmente se ven superados, sufren apoptosis (se suicidan) y producen enzimas destructoras. Como consecuencia del daño, el cartílago articular pierde capacidad para resistir la compresión y la fricción, no protege a los huesos, los huesos rozan entre sí, el paciente siente dolor y se limita su movimiento. Por si fuera poco, el daño al cartílago genera una respuesta inflamatoria, que contribuye al progreso de la enfermedad y al dolor.

Biochar

La primera expedición europea que descendió por el Amazonas la encabezó Francisco de Orellana en 1542; su cronista, Gaspar de Carvajal, informó que la región estaba densamente habitada. Cristóbal de Acuña, cronista de una nueva expedición en 1639, capitaneada por Pedro Texeira, confirmó las observaciones:  “gran Río de las Amazonas… ni por la multitud de gente que mantenían sus orillas, ni por la fertilidad de sus tierras”. Sin embargo, expediciones posteriores no hallaron rastro de civilización y tales relatos se consideraron fantasía. Era imposible la existencia de una civilización en la Amazonia con el argumento que el estéril suelo amazónico no soporta cultivos agrícolas duraderos. Erraron los historiadores. Los indígenas de la Amazonia, antes de la llegada de los europeos, creaban un suelo muy productivo conocido como terra preta (tierra negra amazónica), que -hoy sabemos- contenía carbón vegetal; muy diferente a los estériles suelos rojizos o amarillentos que predominan en la Amazonia. Lo producían quemando sus desechos agrícolas en fosas o trincheras, que cubrían a continuación con tierra, para que continuase la quema en ausencia de aire. 
Biochar, biocarbón en español, es el nombre del carbón vegetal cuando se usa como enmienda para el suelo; se trata de un residuo vegetal rico en carbono, de grano fino, estable y que puede perdurar en el suelo durante milenios. Investigaciones recientes han demostrado que el biochar aumenta la fertilidad del suelo, la productividad agrícola y protege las plantas contra enfermedades. Beneficios que se deben a su naturaleza extremadamente porosa; porque tal estructura es muy efectiva para retener tanto el agua como los nutrientes hidrosolubles, lo que redunda en plantas más saludables, menos pérdida (dígase en términos técnicos lixiviación) de fertilizantes, incluso proporciona un hábitat para microorganismos benéficos. El biochar proporciona otro beneficio más: si la biomasa vegetal se reincorpora al suelo, en vez de quemarse como combustible, se secuestra carbono y se reducen las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera; por tanto, se incorpora a la industria un proceso de carbono negativo.
¿Cómo se produce el biochar? Mediante pirólisis a baja temperatura, proceso químico que consiste en la descomposición de la biomasa vegetal por medio del calor y con poco oxígeno para evitar su combustión; como resultado se obtienen gases, biocombustibles líquidos y entre el veinte y el cincuenta por ciento de biochar, dependiendo de la lentitud de la pirólisis.
En resumen, hoy podemos calificar a los indígenas amazónicos como pioneros en la producción de biochar.

Factores de transcripción

Los aproximadamente veinticinco mil genes que codifican proteínas en el genoma humano pueden identificarse por la clase de proteína codificada. Las proteínas más abundantes forman cuatro mil enzimas diferentes; le siguen en abundancia, dos mil quinientas proteínas que se unen con los ácidos nucleicos; más de mil setecientos factores de transcripción ocupan el tercer lugar. ¿Qué función desarrollan estas proteínas, que el culto lector probablemente oirá nombrar por primera vez? Para fabricar las proteínas que forman el cuerpo humano, las células, como los albañiles para construir edificios, recurren a mapas, mapas que en las células llamamos moléculas de ADN. ¿Cómo actúan? El ADN transcribe las instrucciones de fabricación a moléculas de ARN mensajero, quienes las traducen a las diferentes proteínas. La ARN polimerasa, una enzima que necesita proteínas adicionales para ejercer su actividad, sintetiza el imprescindible ARN mensajero; estas proteínas adicionales son los factores de transcripción. Resaltamos la importancia de la enzima mencionada: la alfa amanitina, que contiene la seta oronja verde (Amanita phalloides), bloquea la ARN polimerasa de sus ingenuos degustadores; no necesitamos aclarar el mortal resultado de tan infausta ingestión.
Analicemos el mecanismo de actuación de uno de los factores de transcripción de la ARN polimerasa: el NF-kB, presente en la mayoría de las células humanas, que regula respuestas inmunes e inflamatorias y controla la proliferación y supervivencia celular. Señales químicas externas activan unos receptores de la membrana celular; los receptores activan una enzima que rompe una molécula para dejar libre al NF-kB, quien penetra en el núcleo y, previa activación de la síntesis del ARN mensajero, induce la fabricación de proteínas, que mejorarán (o empeorarán) el funcionamiento celular. El sagaz lector habrá apreciado que debemos concretar qué señales químicas actúan y cuáles receptores celulares son activados. Las señales varían, desde las especies reactivas de oxígeno (el peróxido de hidrógeno o los radicales) y las citocinas proinflamatorias (TNF alfa o interleucina Il 1-beta) hasta las moléculas de las membranas bacterianas (lipopolisacáridos LPS). Distintos receptores activan el NF-kB: los receptores (TLR) de las células del sistema inmunitario innato, que reconocen moléculas de las bacterias patógenas; los receptores (RANK) de las células dendríticas del sistema inmunitario, que reconocen moléculas (citocinas) proinflamatorias; y los receptores de los linfocitos B y linfocitos T.
El perspicaz lector ya habrá deducido el valor terapéutico que tiene la regulación del NF-κB, para las enfermedades inflamatorias y los cánceres.