Una Tesis Doctoral realizada en el CEBAS-CSIC y la UPCT diseña una cámara de crecimiento basada en iluminación LED y en el internet de las cosas (IoT)

El pasado 2 de diciembre de 2020 tuvo lugar la exposición y defensa de la Tesis Doctoral titulada “Contribución al Desarrollo de Sistemas Inteligentes de Monitorización y Control de Microclimas Lumínicos basados en el Internet de las Cosas y en las nuevas tecnologías SSL (Solid State Lighting). Aplicación a entornos agrícolas para el estudio del efecto sobre la germinación y crecimiento vegetal “in vitro”, defendida por D. Cristóbal Javier Solano Navarro. El trabajo ha sido dirigido por los doctores Juan Suardíaz Muro (UPCT), José Antonio Hernández Cortes (CEBAS-CSIC) y Gregorio Barba-Espín (CEBAS-CSIC). En el mismo se ha desarrollado una cámara de experimentación con iluminación LED y una unidad de control basada en una estructura fog computing para su conexión a internet de las cosas (IoT).

Cámara de experimentación conectada a la unidad de control

Para la validación biológica de la cámara experimental, se utilizó material vegetal tanto in vivo como in vitro. En los experimentos in vivo, se estudió el efecto de la luz roja sobre la germinación y desarrollo temprano de plántulas de guisante y melón. Los resultados demostraron un efecto positivo del tratamiento con luz roja sobre la tasa de germinación y el vigor de las plántulas resultantes, favoreciendo además el desarrollo de pelos radiculares y de raíces secundarias, lo que facilitaría la absorción de agua y nutrientes por parte de las plántulas. Estos resultados tienen una aplicación evidente en viveros.

Efecto de la exposición a luz roja en la germinación de semillas de guisante y en el crecimiento de las plántulas.

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Efecto de la exposición a luz roja en el posterior crecimiento de las plantas de guisante cultivadas en medios hidropónicos.

Plantas de melón cultivadas en maceta. Se aprecia el mayor crecimiento de las plantas cuyas semillas se habían tratado previamente con luz roja

En los estudios in vitro, se estudió el efecto de la luz UV-B sobre el crecimiento de raíces pilosas de zanahoria morada, y sobre la producción de antocianinas, compuestos de alto poder antioxidante y muy usados como colorantes naturales. Los resultados mostraron un estímulo evidente de la producción de antocianinas por efecto de la luz UV-B, lo que sugiere también la aplicación de la cámara experimental para la producción a nivel industrial de antocianinas, y de otros compuestos de interés.

Efecto del tratamiento con luz UV-B en el crecimiento de raices pilosas de zanahoria morada y en la producción total de antocianinas por placa.

Parte de este trabajo ya ha sido publicado en la revista Agriculture, en un número especial sobre «Prácticas agronómicas innovadoras para maximizar el crecimiento y el rendimiento de los cultivos», siendo el trabajo seleccionado para la portada del citado volumen.

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Una tesis doctoral realizada en el CEBAS-CSIC demuestra que los polifenoles de origen vegetal provocan el envejecimiento de las células cancerosas en los tumores de mama

Científicos del Laboratorio de Alimentación y Salud, perteneciente al grupo de Calidad, Seguridad y Bioactividad de Alimentos Vegetales del Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC) en Murcia, han demostrado en dos ensayos clínicos que diversas moléculas, llamadas polifenoles, presentes en alimentos vegetales, llegan al tumor de pacientes con cáncer de mama. Los resultados se recogen en una Tesis Doctoral realizada por María de los Ángeles Ávila, bajo la dirección de los Dres. Juan Carlos Espín y Antonio González Sarrías, y que ha obtenido la máxima calificación de Sobresaliente Cum Laude. La investigación se ha desarrollado en colaboración con diversos servicios del Hospital General Universitario Reina Sofía de Murcia. Después, en estudios animales y modelos celulares, han podido recrear lo que llega a los tumores de 56 pacientes, y así verificar que ciertas moléculas producidas en el organismo tras consumir los polifenoles resveratrol y curcumina, detienen el crecimiento de células cancerosas mediante un mecanismo llamado senescencia tumoral. Este proceso, altamente controlado, consiste en envejecer las células cancerosas, sin afectar a las normales, para ralentizar su crecimiento hasta detenerlas. Estos estudios sugieren que la ingesta de ciertos polifenoles de la dieta podría contribuir a prevenir o ralentizar la aparición de tumores de mama.

La nueva doctora, junto a sus directores de tesis doctoral

Dos ensayos clínicos en el Hospital Reina Sofía de Murcia

Aunque algunos estudios sugerían que el aumento del consumo de alimentos vegetales podría proteger frente al cáncer de mama, existía controversia, pues otros estudios no encontraban esa asociación. Los beneficios del consumo de alimentos de origen vegetal se asocian en parte a la presencia de unas moléculas, los polifenoles, que además contribuyen al sabor, textura y color de alimentos (el rojo de las fresas, cerezas, etc.; sabor amargo-picante del aceite de oliva virgen, etc.). Sin embargo, “realmente no se sabía si los polifenoles de la dieta llegaban al tejido tumoral de pacientes con cáncer de mama, lo cual pudiera apoyar su actividad anticancerígena, descrita en muchos estudios de laboratorio y en animales. Necesitábamos cubrir esa laguna”, declara la Dra. Ávila.

Cincuenta y seis pacientes, recién diagnosticadas de cáncer de mama, han participado en dos ensayos clínicos. Las pacientes consumieron diariamente (desde el diagnóstico hasta la cirugía) unas cápsulas con diversos extractos vegetales de la dieta (olivo, cacao, granada, naranja, limón, soja, uva, cúrcuma, lino, etc.), con una amplia variedad de polifenoles. Los investigadores del CEBAS-CSIC han descrito por primera vez la presencia de 73 moléculas derivadas de estos polifenoles de la dieta que llegan al tejido mamario tumoral de las pacientes. Los polifenoles ingeridos son transformados en nuestro organismo, donde también intervienen las bacterias intestinales (la llamada microbiota intestinal). El resultado es que son otras moléculas, derivadas de estos polifenoles ingeridos, las que realmente circulan en sangre y pueden alcanzar tejidos como el mamario. “Hemos identificado qué llega al tumor. Luego, en animales, hemos visto cuánto tiempo tardan en llegar, y finalmente, hemos usado estas condiciones para evaluar efectos en diferentes modelos. Pero esto no debería hacerse nunca al revés. No tiene sentido ensayar en modelos de laboratorio moléculas tal y como se encuentran en los alimentos, pues así nunca llegarán al tumor”, declaran los investigadores.

 

Mecanismos anticancerígenos altamente controlados en la célula

Dentro de los diferentes resultados obtenidos, cabe destacar que varias moléculas que se producen en el organismo tras consumo del resveratrol llegan al tejido tumoral y que en los modelos celulares (en esas condiciones) provocan a largo plazo el envejecimiento de la célula tumoral (la llamada senescencia tumoral). En este proceso, las células cancerosas se vuelven viejas, perezosas y lentas, y se frena su crecimiento hasta detenerse. También llega al tumor, en concentraciones relevantes, la curcumina que muestra una alta actividad anticancerígena, también mediante senescencia y además, activando en las células cancerosas una orden para que se “suiciden de forma ordenada”, lo que se llama apoptosis o muerte celular programada. Estos procesos están altamente controlados, son específicos y no afectan a las células normales, por lo que los efectos secundarios son virtualmente inexistentes. Una limitación es que el resveratrol puede estar presente en la uva y vino tinto pero a muy bajas concentraciones, y la curcumina no se encuentra comúnmente en nuestra dieta. En ambos casos sería necesario consumirlos a través de complementos alimenticios, enriquecidos en estas sustancias.

 

Cerca del 90% de los cánceres de mama se pueden prevenir

El cáncer de mama es el más diagnosticado entre mujeres, y es la primera causa de muerte por cáncer entre la población femenina. Un 10-15% de los cánceres de mama tienen una causa hereditaria, pero el resto de casos podría prevenirse con hábitos adecuados, especialmente renunciando al tabaco, evitando el consumo excesivo de alcohol, manteniendo un peso adecuado, haciendo ejercicio físico, y reduciendo la ingesta de alimentos procesados.

Se abren expectativas con estos estudios sobre polifenoles y prevención de cáncer de mama, pero con precaución, pues otra conclusión de la Tesis es recordar que hay miles de polifenoles en la dieta, y no todos poseen actividad anticancerígena. “Por ejemplo, hay polifenoles que pueden ser más efectivos frente a enfermedades cardiovasculares, como los del olivo o el cacao.”, indican los investigadores. Además, subrayan que el contenido de estos polifenoles es muy variable y no siempre son transformados de la misma forma por todas las personas tras ingerirlos. “Todo esto explicaría por qué no siempre se observa una menor incidencia de cáncer de mama con el consumo de alimentos vegetales, como cabría esperar en mujeres vegetarianas o veganas”, declaran los investigadores.

Aunque los investigadores son cautos, subrayan que “tampoco debemos renunciar a que los polifenoles, ingeridos en la dieta de forma habitual, a largo plazo, puedan prevenir o bien ralentizar la aparición de nuevos tumores de mama”.

Los resultados de la Tesis de la Dra. Ávila se recogen en 8 publicaciones de alto impacto dentro del proyecto financiado por el CSIC: Polifenoles de la dieta frente al cáncer de mama: estudios metabólicos y moleculares en pacientes, animales y modelos celulares.