lunes, 8 de junio de 2015

Cálculos renales y el mito de las espinacas de Popeye

He tenido tres (casi cuatro) episodios de cálculos renales en mi vida y espero haber completado el cupo. Es verdad que, una vez pasado el primero, he podido comprobar en los siguientes que el miedo a un dolor desconocido introduce un plus adicional al dolor real que uno sufre. En los siguientes episodios, la situación ha estado más controlada por mi parte y no llegué a las dosis de angustia que sufrí en el primero cuando, ante tan inhabitual dolor, no sabía dónde colgarme. Menos mal que uno es comadrón consorte y puede beneficiarse (pocas veces) de la situación. En todos los episodios, mi chica me ha solucionado la urgencia con una inyección en vena de buscapina, un logro de la Química, la misma que utilizaba en sus tiempos de partera de Hospital para facilitar el proceso de dilatación en una embarazada a punto de caramelo.

Como químico en activo, una de mis obsesiones trás el mencionado primer episodio fue que los cálculos expulsados se analizaran. Resultaron ser de oxalato, las sales que forma el ácido oxálico con elementos como el hierro, el calcio, el aluminio y similares. Y sobre el oxálico y algunas otras de sus derivadas va esta entrada. Para los que recordéis algo de Química, el oxálico es un diácido orgánico de estructura muy sencilla, constituido por dos grupos carboxilo unidos entre sí: HOOC-COOH. Se trata de un sólido blanco, cristalino y soluble en agua. Sus sales u oxalatos también forman cristales, como los de esta foto obtenida por microscopía, donde se aprecia lo puntiagudo de sus formas, lo que añade un elemento sádico adicional a la tortura del pobre enfermo renal al tratar de expulsarlos. Pero alrededor del oxálico se pueden contar bastantes historias curiosas y una de ellas tiene que ver con el Popeye de la niñez de los que ya somos veteranos.

Cuando nuestro organismo anda carente de hierro caemos enfermos con una anemia. Pero restringir al hierro la labor de que los glóbulos rojos funcionen como un reloj es subestimarlo. Interviene en la síntesis del ADN, ayuda a eliminar radicales libres, mientras que su carencia genera también desarrollos cerebrales más lentos. Una persona necesita unos 14 mg de hierro diario (las mujeres más que los hombres) y casi todo el mundo se sabe una lista de alimentos que, en principio, son ricos en hierro (el hígado, las espinacas de Popeye, las pasas, etc.). Aunque lo de las espinacas es algo más complicado de lo que parece y bien merece un comentario al hilo del libro que ando leyendo a salto de mata y que se titula 100 Chemical Myths, escrito por cuatro profesores húngaros y editado por Springer.

En primer lugar está el asunto del "alto" contenido en hierro de las espinacas, que es una de las grandes leyendas urbanas sobre las sustancias químicas en alimentos. Las espinacas contienen ciertamente bastante más hierro que otros vegetales. Pero menos, por ejemplo, que las lentejas. Y sobre el porqué de esa identificación de las espinacas y el mucho hierro, hay en la literatura, y en la red, abundante información que ha dado lugar a una curiosa polémica, que sólo recientemente parece haberse resuelto. Es bastante corriente encontrar en esos foros que la alta relación hierro/espinacas se basa en un dato erróneo proporcionado por unos investigadores alemanes a finales del siglo XIX, en donde corrieron la coma un lugar y adjudicaron a las espinacas un contenido en hierro diez veces superior al que realmente tienen. Pero esa historia ha resultado un mito, pues nadie ha conseguido dar con el trabajo (o trabajos, que hay más de una versión) en cuestión. Más documentado está otro trabajo de unos investigadores americanos, publicado en 1934, en el que asignaban a las espinacas un contenido en hierro 20 veces superior al que realmente tienen (y que es de unos 3 miligramos por cada ración de 100 gramos de espinacas). Y resulta que la primera viñeta de Popeye se publicó el 3 de julio de 1932, dos años antes de que esos investigadores metieran la pata. Así que no parece que el dibujante de nuestro héroe quisieran promocionar las espinacas sobre la base de su contenido en hierro, sino como parte de una campaña que estaba teniendo lugar en los USA para que los niños comieran más verduras, algo que no parece haber dado muy buenos resultados, ochenta años despues.

De hecho, los que han investigado cuidadosamente todos los comics y dibujos animados de Popeye han constatado que, en ninguno de ellos, aparece una mención expresa a la relación espinacas/hierro. Y, para mas inri, está la interferencia que el ácido oxálico arriba mencionado hace en la asimilación del hierro por parte de nuestro organismo. Aunque las espinacas contengan esos 3 mg de hierro por cada 100 g de ellas, contienen también cantidades mucho mayores del citado ácido oxálico (hasta 600 mg por 100 g). Y resulta que uno y otro se contraponen en lo que a la asimilación de hierro en el organismo se refiere. De hecho, por efecto del oxálico presente, sólo el 5% del hierro ingerido es asimilado por nuestro organismo para los usos en los que lo necesitamos. Así que Popeye, cual Obélix, sacaba su fuerza de alguna otra pócima maravillosa. Por mucho que se empeñe mi suegra, a la que le sigue encantando proponerme un buen plato de espinacas “porque tienen mucho hierro”, no debemos esperar casi nada de ellas: un poco de proteína y un poco de vitamina C, si la pobre ha resistido las temperaturas de la cocción. Pero uno no debe nunca intentar catequizar a una suegra seguidora de Arguiñano. Es misión imposible. Sólo me he librado parcialmente de la fiebre espinaquil gracias a mis piedras renales, usando el irrefutable argumento de que poco me debe querer como yerno si quiere someterme, otra vez, a la tortura de los lacerantes cristalitos.

Otra curiosa historia gastronómica del oxálico tiene que ver con el ruibarbo. No es un vegetal que por aquí estimemos mucho, pero si introducimos en Google rhubarb pie nos aparecerán cientos de miles de entradas dedicadas a recetas de esos característicos pasteles que los ingleses llaman pie (se pronuncia pai) y por los que no siento predilección alguna. En lo que se refiere a la cocina, siempre he pensado que los hijos de la Gran Bretaña lo mismo plantan que descepan (frase riojana que me parece toda una declaración de principios).

El caso es que el ruibarbo tiene oxálico hasta en las orejas y adquirió muy mala fama durante la Primera Guerra Mundial donde, ante la acuciante necesidad de llevarse algo al coleto, los británicos comenzaron a comer ruibarbo como verdura. Los efectos menos perniciosos se cifraron en frecuentes diarreas, consecuencia de la reacción del organismo ante la toxicidad del oxálico contenido tanto en las hojas como en las raíces del ruibarbo pero, fundamentalmente, en las primeras. Según cuentan las crónicas también se produjeron algunos fallecimiento aunque, la verdad, no se qué pensar. La Dosis Letal al 50% (LD50), obtenida a partir de experimentos con ratones, es de unos 25 gramos de oxálico para una persona de 70 kilos. Y ello implicaría comerse varios kilos de ruibarbo de una sentada. Así que, o las ratas aguantan mucho el oxálico o algunos británicos son un poco flojos al respecto. Lo que está claro es que la acción perniciosa del oxálico se debe a que hace descender de forma dramática el contenido en calcio de la sangre, al formar oxalato cálcico (el mismo de mis piedras) que precipita en forma sólida. No estoy del todo seguro, pero creo que es también el mismo oxalato que se forma en la receta favorita de mi suegra, espinacas con bechamel que, al menos en mi boca, proporciona una sensación algo pulverulenta que no parece corresponder ni con la verdura ni con la bechamel en estado puro. Ese oxalato cálcico se formaría como un precipitado por la reacción del ácido oxálico de las espinacas con el calcio de la leche de la bechamel. Como dice abajo Flatólogo, que me ha hecho ver lo inadecuado de la frase final que originalmente escribí en esta entrada, eso hace que las espinacas así comidas sean inofensivas para mi riñón. Pero eso no se lo digáis a mi suegra….

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jueves, 4 de junio de 2015

Artículos científicos tipo Bella Durmiente

Contaban hoy mismo, en la información que recibo regularmente de la American Chemical Society (ACS), que un Grupo de la Universidad de Indiana publicará próximamente en la revista PNAS [doi/10.1073/pnas.1424329112] un curioso trabajo sobre artículos científicos antiguos que, tras un periodo de tiempo relativamente largo en el que casi nadie ha reparado en ellos, han adquirido especial relevancia de modo repentino, merced a diversos avatares de la actividad científica ordinaria. A esas viejas contribuciones científicas, los autores del artículo los han bautizado como Sleeping Beauty papers in Science, una denominación ciertamente sugerente que yo he traducido en el título de esta entrada.

Los autores del artículo en PNAS han diseñado un algoritmo para clasificar la importancia del despertar de esas publicaciones, en el que han tenido en cuenta el número de años en los que el artículo ha dormitado en el más absoluto (o casi) de los olvidos, el año de su brusca reaparición, el número de citas desde entonces, amén de otra serie de parámetros que les han conducido a establecer un ranking entre los más de 22 millones de artículos que han evaluado con dicho algoritmo, abarcando todos los campos de las Ciencias Naturales y Sociales y publicados en el último siglo. Y entre los resultados relevantes, para químicos como un servidor, es que siete de los que aparecen entre los quince primeros tienen mucho que ver con la Química en general y con la Química Física en particular.

Además, en los lugares cuarto y noveno aparecen dos artículos que, al final, han acabado casi siempre citados conjuntamente y que mis colegas y yo hemos referenciado en los últimos años varias veces. Se trata de un artículo de R.N. Wenzel del año 1936 y otro de A.B.D. Cassie y S. Baxter del año 1944. Ambos han "despertado" cual Bella Durmiente en torno a los años 2002/2003, como consecuencia de la pujanza de la Nanociencia y la Nanotecnologia y, entre otras cosas, de la necesidad de explicar un fenómeno del que ya hablé hace tiempo en este Blog y que se suele conocer como el efecto Flor de Loto.

En nuestras actividades diarias estamos acostumbrados a ver que las gotas de agua que se forman sobre determinadas superficies suelen estar más o menos aplanadas sobre ellas. Pero también (y cada vez más) estamos viendo otras superficies, como las de las telas de paraguas, las prendas deportivas especialmente diseñadas para ambientes adversos o los sellantes de siliconas empleados en cocinas y baños, sobre las que las gotas de agua formas gotas casi esféricas. En esos casos, hablamos de superficies hidrófobas o superhidrófobas, dependiendo de cuánto se acerque la gota a la esfericidad perfecta. Sería ya entrar en demasiados detalles el contar que los químicos evaluamos esa propiedad con aparatos que miden el denominado ángulo de contacto, aunque, de manera suave, eso está ya explicado en la entrada arriba mencionada.

En realidad en este, como en otros casos (véase la entrada anterior sobre el adhesivos de los mejillones y percebes), los humanos no hemos hecho sino copiar pautas exhibidas en la Naturaleza, donde existen diversos ejemplos de plantas y animales que presentan ese comportamiento hidrófobo. El ejemplo más conocido es el de la mencionada Flor de Loto, en la que las gotas que quedan sobre sus hojas son prácticamente esféricas, lo que hace además que con un pequeño movimiento de las mismas, provocado en muchos casos por el viento, la gota pueda rodar, eliminando asi una humedad permanente, dañina para la hoja y, de paso, arrastrar partículas de suciedad existentes en la misma (efecto autolimpiable).

Y ahora llegamos a la conexión con los artículos tipo Bella Durmiente. Hoy sabemos que cuando una gota de agua se coloca en una superficie ideal, no rugosa, lisa y químicamente homogénea, la gota no puede llegar más allá (incluso en materiales especiales como los polímeros que contienen flúor), de un cierto nivel de esfericidad. Ese nivel es más bajo que el que se da en otras superficies y, concretamente, en la flor de loto y otras especies. Aunque a vista de ojo con presbicia, como el de este vuestro autor favorito, esas hojas parecen presentar una superficie aparentemente lisa, pero el microscopio electrónico revela que las mismas presenta una rugosidad a nivel nano y micrométrico que, finalmente, hemos comprendido que es la responsable de esa alta cuasi-esfericidad de las gotas de agua que se forman sobre ellas.

Cuando una gota de agua se coloca en una superficie rugosa, se pueden dar dos situaciones extremas (ver la imagen que ilustra esta entrada).  En la primera de ellas, la gota puede quedar suspendida sobre las cimas de la rugosidad y, en ese caso, su comportamiento puede explicarse mediante el modelo de Cassie-Baxter, uno de los artículos Bella Durmiente. En el otro extremo, la gota de agua penetra en las rugosidades de la superficie y está definida matemáticamente por otra Bella Durmiente, el modelo de Wenzel. En la Naturaleza (la vida es siempre muy complicada) se dan situaciones intermedias, donde parte del agua penetra en las rugosidades y otra parte queda suspendida en las mencionadas cimas. No viene al caso, tampoco, el que os explique cómo determinamos los químico-físicos cuál es la mayor o menor proximidad de una determinada superficie al comportamiento según uno u otro modelo.

Lo que queda claro es que los que hemos andado jugando con estas cosas durante los últimos años, hemos sido una especie de príncipes que con nuestros "ósculos" hemos despertado a las "Bellas Durmientes" que escribieron Wenzel por un lado y Cassi y Baxter por otro.

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