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El cobre (Cu) se encuentra en la naturaleza en su forma metálica y en minerales y minerales, y fue uno de los primeros metales utilizados por los humanos. El uso de Cu se remonta a aproximadamente 5000 AC en las regiones del Egeo, donde se empleó para crear objetos de arte valiosos. Chipre, que toma su nombre de la palabra latina cuprum, fue una fuente importante de Cu, al igual que las regiones de Anatolia y España. El cobre mezclado con estaño en una proporción de 9: 1 comprende bronce, y la capacidad de formar esta aleación marcó el final de la Edad de Piedra y el comienzo de la Edad de Bronce. El cobre y sus aleaciones ahora se usan ampliamente en sistemas de plomería domésticos y de otro tipo y para fabricar utensilios de cocina. El cobre también se utiliza en la producción de cables eléctricos y aplicaciones microelectrónicas, en galvanoplastia y fotografía, como material para techos y como catalizador en la industria química.
El cobre es un elemento de transición esencial que juega un papel fundamental en la bioquímica de todos los organismos aeróbicos. Las proteínas explotan la naturaleza redox única de Cu para llevar a cabo una serie de reacciones fáciles de transferencia de electrones requeridas para la respiración celular, la homeostasis del hierro, la formación de pigmentos, la producción de neurotransmisores, la biogénesis de péptidos, la biosíntesis de tejido conectivo y la defensa antioxidante. Por el contrario, la exposición a altos niveles de cobre puede provocar una serie de efectos adversos para la salud. La reactividad del cobre en los sistemas biológicos también explica la toxicidad potencial de este metal cuando se altera la homeostasis celular del Cu. Por esta razón, se han desarrollado vías específicas para el tráfico y la compartimentación de Cu dentro de las células.
Como el cuerpo no puede sintetizar cobre, la dieta humana debe suministrar cantidades regulares para la absorción. La Academia Nacional de Ciencias (EE. UU.) Recomienda de 2 a 3 mg de cobre por día como una ingesta segura y adecuada para adultos. Es posible volverse tóxico o deficiente en cobre, y existe una afección llamada Cu biodisponible (Cu está presente, pero no se puede utilizar).
cobre
Cobre
29
Masa atomica: 63.546
Fuentes de exceso
Exposición
La exposición de los humanos al cobre ocurre principalmente por el consumo de alimentos y agua potable. La ingesta relativa de cobre de los alimentos versus el agua depende de la ubicación geográfica; en general, alrededor del 20-25% de la ingesta de cobre proviene del agua potable. Las fuentes de agua potable se contaminan con cobre principalmente debido a su uso en muchos tipos diferentes de suministros de plomería. Por lo tanto, la ruta principal de exposición excesiva es a través de la ingestión, pero la inhalación de polvo y humos de Cu también ocurre en entornos industriales.
El Cu ocurre naturalmente en forma elemental y como componente de muchos compuestos diferentes. Se cree que la forma más tóxica de Cu es la del estado divalente, cúprico (Cu2 +). Debido a su alta conductividad eléctrica, el cobre se usa ampliamente en la fabricación de equipos eléctricos y diferentes aleaciones metálicas. El Cu se libera al medio ambiente principalmente a través de minería, plantas de tratamiento de aguas residuales, eliminación de desechos sólidos, procesos de soldadura y galvanoplastia, materiales de cableado eléctrico, suministros de plomería (tuberías, grifos, tirantes y diversas formas de tubería) y procesos agrícolas.
El cobre está presente en el aire y el agua debido a descargas naturales como erupciones volcánicas y polvo arrastrado por el viento. Es un componente común de fungicidas y alguicidas, y el uso agrícola de Cu para estos fines puede dar lugar a su presencia en el suelo, el agua subterránea, los animales de granja (animales de pastoreo como vacas, caballos, etc.). Cu también está presente en cerámica, joyería, dineros (monedas) y pirotecnia.
Otras fuentes de exceso potencial de Cu incluyen alimentos, particularmente proteínas vegetarianas como ciertos frutos secos, soja, semillas y granos. Las carnes contienen Cu pero generalmente están equilibradas con zinc que compite por su absorción y el chocolate es rico en cobre. Los utensilios de cocina de Cu, las unidades de hemodiálisis que utilizan equipos que contienen cobre, los materiales dentales, los compuestos tópicos de Cu utilizados en el tratamiento de quemaduras, los complementos alimenticios que contienen Cu y los dispositivos intrauterinos de cobre son fuentes menores. En contacto prolongado con utensilios de cocina de Cu, una comida o bebida ácida puede disolver cantidades de miligramos de Cu, suficiente para causar síntomas de toxicidad aguda, como náuseas, vómitos y diarrea autolimitados. Los niveles elevados de estrógenos predisponen a los individuos a la toxicidad del cobre.
La ingesta insuficiente de elementos de absorción competitiva, como el zinc y el molibdeno, puede provocar o empeorar el exceso de Cu. Dado que el Cu y el zinc compiten por la absorción en el intestino y enzimáticamente, la deficiencia de zinc puede provocar un exceso de cobre.
El cobre es un oligoelemento esencial para todos los organismos biológicos, desde las células bacterianas hasta los humanos. Dependiendo de la fuente del material biológico, el contenido de cobre varía de partes por mil millones a partes por millón. La esencialidad del cobre se descubrió por primera vez en 1928 cuando Hart et al. demostró que las ratas alimentadas con una dieta de leche deficiente en cobre no pudieron producir suficientes glóbulos rojos.
El Cu es crítico para la producción de energía en las células. También está involucrado en la conducción nerviosa, el tejido conectivo, el sistema cardiovascular y el sistema inmune. El Cu está estrechamente relacionado con el metabolismo del estrógeno y es necesario para la fertilidad de las mujeres y para mantener un embarazo. El Cu estimula la producción de los neurotransmisores epinefrina, noradrenalina y dopamina. También se requiere para la monoamino oxidasa, una enzima relacionada con la producción de serotonina.
El requerimiento diario de Cu se ha estimado en 30 microgramos / kg de peso corporal para un adulto. Después de la ingestión, la absorción máxima de cobre ocurre en el estómago y el yeyuno.
El cuerpo adulto contiene entre 1,4 y 2,1 mg de cobre por kilogramo de peso corporal. En otras palabras, un humano sano que pesa 60 kilogramos contiene aproximadamente 0.1 gramos de Cu. Sin embargo, esta pequeña cantidad es esencial para el bienestar general del ser humano.
El Cu absorbido se une inicialmente a la albúmina y se transporta desde el tracto gastrointestinal al hígado, donde se transfiere a la ceruloplasmina, que une más del 75% del Cu circulante. La ceruloplasmina es el principal antioxidante plasmático y proteína de transporte de Cu. Se sintetiza en varios tejidos, incluido el cerebro. La absorción aumenta en la deficiencia de Cu y se ve afectada en la enfermedad del intestino delgado. Otros factores que influyen en la absorción de cobre en la dieta incluyen la competencia por zinc, hierro, molibdeno, plomo y / o cadmio. El zinc y el cadmio parecen ser los inhibidores más potentes de la absorción de cobre, posiblemente al competir con el cobre por el transporte y / o al aumentar las concentraciones intestinales de metalotioneína. Las metalotioneínas son un grupo de proteínas pequeñas de unión a metales pesados que sirven en la desintoxicación y la amortiguación de metales. El Cu se distribuye por todo el cuerpo, pero se almacena principalmente en el hígado, los músculos y los huesos. La concentración normal de Cu en el plasma sanguíneo es de 1 mg / litro.
El cobre es una parte integral de muchas enzimas importantes involucradas en una serie de procesos biológicos vitales. Aunque normalmente se une a las proteínas, el Cu puede liberarse y liberarse para catalizar la formación de radicales hidroxilo altamente reactivos. Los datos obtenidos de estudios in vitro y de cultivo celular apoyan en gran medida la capacidad de Cu para iniciar el daño oxidativo e interferir con eventos celulares importantes. El daño oxidativo se ha relacionado con sobrecarga crónica de Cu y / o exposición al exceso de Cu causado por accidentes, riesgos laborales y contaminación ambiental. Además, el daño oxidativo inducido por Cu se ha implicado en trastornos asociados con el metabolismo anormal del Cu y los cambios neurodegenerativos. Curiosamente, una deficiencia en Cu en la dieta también aumenta la susceptibilidad celular al daño oxidativo.
En todos los mamíferos, el Cu es un oligoelemento esencial involucrado en:
respiración celular fundamental
defensa de radicales libres
síntesis de tejido conectivo
metabolismo del hierro
neurotransmisión
Bioquímica (absorción, metabolismo y eliminación)
Proteínas de cobre
El cobre está presente en tres formas diferentes en proteínas:
proteínas azules sin actividad oxidasa (p. ej., plastocianina), que funcionan en la transferencia de un electrón
proteínas no azules , que producen peroxidasas y oxidan monofenoles a difenoles
proteínas multicopper que contienen al menos cuatro átomos de cobre por molécula, que actúan como oxidasas (p. ej., ascorbato oxidasa y lacasa) y catalizan la reacción:
2AH2 + O2 -> 2A + 2H2O
La citocromo oxidasa es una proteína mixta de cobre y hierro que cataliza la oxidación terminal en las mitocondrias.
Las dioxigenasas son enzimas que catalizan la incorporación de ambos átomos de oxígeno molecular en sustratos orgánicos. Participan en el metabolismo de biomoléculas tan diferentes como aminoácidos, lípidos, ácidos nucleicos e incluso carbohidratos. Su importancia biológica se relaciona con su capacidad para catalizar la degradación de compuestos aromáticos. La quercetina 2,3-dioxigenasa (2,3QD) 1 es la única dioxigenasa conocida sin ambigüedad que contiene cobre. Escinde el heterociclo O de los flavonoles polifenólicos que representan una clase principal de flavonoides. Estos compuestos son componentes dietéticos importantes y han atraído considerable atención en la última década debido a sus propiedades antioxidantes.
Las deficiencias de manganeso, hierro, molibdeno, vitaminas B y vitamina C pueden hacer que se acumule Cu. Las hormonas suprarrenales hacen que el hígado produzca ceruloplasmina, la principal proteína de unión al cobre en el cuerpo. Un deterioro funcional en el hígado o las glándulas suprarrenales puede hacer que se acumule cobre en los tejidos.
El estrés fisiológico por cualquier causa puede conducir a un desequilibrio de cobre. El estrés agota las glándulas suprarrenales y disminuye el nivel de zinc en el cuerpo. Cada vez que el zinc se vuelve deficiente, el Cu tiende a acumularse. Además, la mayoría del suelo de los EE. UU. Es deficiente en zinc. El azúcar refinada, el arroz blanco y la harina blanca han sido despojados de su zinc. La tendencia hacia el vegetarianismo reduce el zinc en la dieta, ya que la carne roja es una fuente alta de zinc en la dieta. Los niveles altos de Cu, especialmente cuando se asocian con niveles bajos de zinc, se han relacionado con una variedad de síntomas y afecciones.
La eliminación de Cu es principalmente a través de las heces después de la excreción en la bilis. La excreción urinaria de cobre es baja en humanos. Los adultos sanos tienen concentraciones urinarias de menos de 100 µg por 24 horas.
Tejidos objetivo
La absorción de Cu ocurre a través de los pulmones, el tracto gastrointestinal y la piel. El grado en que el Cu se absorbe en el tracto gastrointestinal depende en gran medida de su estado químico y la presencia de otros compuestos, como el zinc. Una vez absorbido, el Cu se distribuye principalmente al hígado, riñones, bazo, corazón, pulmones, estómago, intestinos, uñas y cabello. Las personas con toxicidad por Cu muestran un nivel anormalmente alto de Cu en el hígado, los riñones, el cerebro, los ojos y los huesos.
Condiciones médicas y síntomas asociados con la toxicidad del cobre
La toxicidad del cobre en la población general no fue un problema de salud pública hasta hace poco, principalmente debido a la falta de toxicidad reportada, a pesar de siglos de uso de Cu en una amplia variedad de aplicaciones. La identificación de trastornos genéticos del metabolismo del Cu que conducen a una toxicidad grave por cobre (enfermedad de Wilson) o deficiencia de Cu (enfermedad de Menkes) no solo ha estimulado la investigación sobre la genética molecular y la biología de la homeostasis del Cu, sino que también ha centrado la atención en las posibles consecuencias de la toxicidad del Cu en poblaciones normales y potencialmente susceptibles.
Toxicidad aguda
Las formas leves de toxicidad aguda por Cu producen náuseas, vómitos, diarrea y malestar general. La intoxicación grave por Cu, como a través de la ingestión de sulfato de Cu, produce una inflamación severa del tracto gastrointestinal. Cualquier cantidad en exceso de 10 g de sulfato de Cu es suficiente para causar dolor abdominal, náuseas, vómitos, diarrea, malestar general y hematemesis. Sin embargo, en la ingestión aguda grave, también se encuentra lo siguiente: convulsiones, deshidratación, shock, hemólisis celular y necrosis hepática y renal.
Los pacientes que desarrollaron ictericia intensa por necrosis centrolobular hepática después de una intoxicación masiva aguda por sulfato de Cu tuvieron un curso más fulminante que los pacientes con ictericia leve por hemólisis intravascular. Se han observado anomalías renales después de la ingestión aguda de sulfato de Cu. La hematuria, el aumento del nitrógeno ureico en sangre y la oliguria se observaron con frecuencia en una gran serie de intoxicaciones. Se observó una imagen de necrosis tubular aguda en el análisis de orina y la biopsia renal en estos casos.
Toxicidad crónica
La toxicidad a largo plazo del cobre no ha sido bien estudiada en humanos. Las afecciones médicas que pueden estar asociadas con un exceso crónico de Cu incluyen: enfermedad hepática (hepatitis o cirrosis), obstrucción biliar (capacidad reducida de excretar cobre y otros elementos tóxicos) e insuficiencia renal.
La enfermedad de Wilson, un error hereditario autosómico recesivo en el metabolismo del cobre, personifica la enfermedad crónica por el almacenamiento excesivo de Cu. A menos que se trate a tiempo, la enfermedad de Wilson es fatal. Esta enfermedad se caracteriza por un exceso de deposición de cobre en la mayoría de los órganos, especialmente el hígado, los riñones, el cerebro y los ojos. Las manifestaciones de la enfermedad de Wilson incluyen daño cerebral y desmielinización progresiva, trastornos psiquiátricos, como depresión, tendencias suicidas y comportamiento agresivo, anemia hemolítica, cirrosis hepática, disfunción motora y opacidades corneales. Algunos pacientes también pueden experimentar mala coordinación, temblores, marcha alterada, rigidez muscular e infarto de miocardio.
El síndrome de Menkes es un trastorno del transporte de Cu ligado al cromosoma X que se caracteriza por una degeneración neurológica progresiva y cambios arteriales. El trastorno produce la muerte en la infancia.
La dermatitis eccematosa y la urticaria se han asociado con el uso de dispositivos intrauterinos de cobre. Excepto por el adenocarcinoma de pulmón y el angiosarcoma de hígado visto en pacientes con pulmón de pulverizador de viñedo, ninguna evidencia corrobora la carcinogénesis de la exposición al cobre.
Los síntomas asociados con la acumulación excesiva de Cu son dolor articular y muscular, irritabilidad, temblor, anemia hemolítica, problemas de aprendizaje y trastornos del comportamiento.
Hoy, muchos niños nacen con exceso de tejido Cu. Se transmite de las madres con alto contenido de cobre a sus hijos a través de la placenta. El síndrome principal con el que se asocia el exceso de cobre en los niños más pequeños es con el trastorno por déficit de atención (ADD). La evidencia creciente indica que el exceso de Cu puede estar relacionado con ADD con y sin hiperactividad.
Manejo de la toxicidad del cobre
La toma cuidadosa de la historia es esencial para diagnosticar la toxicidad aguda y crónica de Cu. Se debe prestar atención a la ingestión de alimentos y bebidas, especialmente bebidas ácidas o alcohol preparado en recipientes que contienen cobre. Se debe realizar una investigación de la función hepática y renal anormal y anemia hemolítica. La dermatitis es a menudo un signo sospechoso de toxicidad por cobre. Se debe realizar una consulta sobre la exposición a sales de cobre en el trabajo, el uso de joyas que contienen cobre o el uso de un dispositivo intrauterino de cobre. La prueba de parche puede ser necesaria para confirmar el diagnóstico.
Los mejores medios para analizar la toxicidad del Cu son las pruebas de nivel de ceruloplasmina en suero o cobre en orina de 24 horas. Además, el análisis de minerales capilares en serie cada 120 días es valioso en el siguiente tratamiento. La concentración normal de cobre en el plasma sanguíneo es de 1 mg / litro. El 95% del cobre en el plasma está en ceruloplasmina, pero es una de las proteínas reactivas de fase aguda y aumenta en condiciones inflamatorias agudas y crónicas. También es elevado en pacientes que toman estrógenos y píldoras anticonceptivas y en aquellas que están embarazadas o tienen cirrosis, cáncer o tirotoxicosis. Los eritrocitos también contienen una porción significativa del Cu que se encuentra en la sangre en forma de una enzima, la superóxido dismutasa. Por lo tanto, el análisis de minerales RBC a menudo reflejará niveles tóxicos.
Nutrientes conocidos por ser protectores contra el cobre
Los antagonistas minerales como el zinc, el manganeso y el hierro compiten con el Cu por absorción y utilización. El fosfato de vitamina B6, las cantidades en gramos de vitamina C, el ácido fólico, el molibdeno y el selenio son útiles para desplazar el cobre. El Cu puede conjugarse con glutatión y otros aminoácidos que contienen azufre como la metionina y la N-acetil-cisteína. Los quelantes más potentes, como D-penicilamina y DMPS, también ofrecen excelentes resultados terapéuticos, pero pueden implicar efectos secundarios.
Prueba de niveles de cobre
Al igual que con otros metales tóxicos, el Cu se puede medir en la orina, la sangre y el cabello.
Aunque varios indicadores son útiles para diagnosticar la deficiencia de cobre, no hay biomarcadores confiables del exceso de cobre resultante de la ingesta dietética. Los niveles de cobre se pueden medir en una recolección de orina de 24 horas, así como en el análisis del cabello. Probablemente el indicador más confiable del exceso de cobre es la concentración de cobre en el hígado.
Análisis de sangre: el aumento de los niveles séricos de cobre o ceruloplasmina no se asocia de manera confiable con la toxicidad del cobre. La ceruloplasmina es un reactivo de fase aguda, y las elevaciones en las concentraciones séricas de cobre y ceruloplasmina son inducidas por inflamación, infección, enfermedad, neoplasias, embarazo y otros factores estresantes biológicos. Los niveles de enzimas que contienen cobre, como la citocromo-c-oxidasa, la superóxido dismutasa y la diaminasa oxidasa varían no solo en respuesta al estado del cobre, sino también en respuesta a una variedad de otros factores fisiológicos y bioquímicos y, por lo tanto, son marcadores inconsistentes de exceso estado de cobre
El análisis del elemento de la orina es una herramienta invaluable para la identificación o confirmación de deficiencia y toxicidad del cobre, así como para el monitoreo de la terapia de desintoxicación.
Es muy importante tener en cuenta el tiempo total y el volumen de las recolecciones de orina. De lo contrario, no se puede calcular la masa real o la tasa de excreción de elementos (es decir, ug / 24 horas). Esto puede ser especialmente problemático durante la terapia de desintoxicación que se asocia con un aumento notable del volumen de orina. Para mayor conveniencia, los elementos de orina también se pueden analizar en muestras que se recolectan por menos de 24 horas. Para períodos de recolección más cortos, se informarán los elementos por mg de creatinina.
Los niveles de cobre en el cabello generalmente son indicativos del estado del cuerpo, excepto que puede producirse una contaminación exógena que da un falso normal (o falso alto) Si el Cu del cabello está en el rango normal, esto generalmente significa que los niveles de tejido están en el rango normal. Sin embargo, en circunstancias de contaminación, un déficit real de Cu podría aparecer como normal (falso). Si hay síntomas de deficiencia de Cu, se puede realizar un análisis de elementos de sangre completa o de glóbulos rojos para confirmar el estado de Cu.
Lo siguiente puede servir como una guía básica para la desintoxicación del exceso de Cu causado por la exposición crónica. Antes de iniciar un programa de desintoxicación, se debe realizar un CBC con química, que incluye un panel de tiroides con lípidos. Además, se deben realizar elementos de sangre completa para evaluar el estado mineral y un aclaramiento de creatinina en orina cada 60 días cuando se usan agentes desintoxicantes sintéticos. La administración de glicina y agentes sintéticos puede causar el agotamiento de elementos esenciales como cobre, zinc, hierro, calcio, magnesio y otros minerales traza. La mayor preocupación es la posible toxicidad renal, que puede ocurrir cuando el cuerpo libera sus reservas de Cu para su excreción a través de los riñones. Es posible que las personas con enfermedad renal subyacente no puedan someterse a una terapia agresiva de desintoxicación de cobre.
1. Primero, identifique las fuentes de cobre en el entorno del individuo y elimínelas o elimine al individuo de las fuentes. Verifique la suplementación de alimentos por exceso de cobre.
2. Evaluar el análisis de elementos de células sanguíneas enteras para determinar la deficiencia de nutrientes minerales y suplementar adecuadamente (a menudo existen valores bajos de zinc-cobre alto).
3. Suplemento con vitamina C (fuente libre de maíz) para reducir el estrés oxidativo causado por el exceso de cobre. Puede administrar cantidades de gramos a la tolerancia intestinal.
4. Suplemento con glicinato de magnesio de 100 a 300 mg al día (esté atento a la diarrea y, si está presente, reduzca la dosis de magnesio).
5. Suplemento de vitamina E natural (D-alfa tocoferol) a 400 UI diarias.
6. Suplemento 200 mcg de selenio al día.
7. Administrar ácido alfa lipoico de 200 a 500 mg al día.
8. Administrar Vit B6 Fosfato 100 mg al día.
9. Administrar molibdeno a 200 mcg diarios.
10. Suplemento de zinc a 100 mg durante 30 días, seguido de 50 mg durante 50 días.
11. Las células de algas tienen una capacidad notable para absorber y acumular metales pesados de su entorno externo. Los principales utilizados para el exceso de metales tóxicos son Chlorella vulgaris, una microalga verde, y Laminaria japonica, una alga marrón. Chlorella y Laminaria japonica son quelantes, extraen metales tóxicos del cuerpo y transportadores, transportan metales desde almacenes más profundos a áreas más fácilmente removibles. Ambos trabajan al unísono entre sí y pueden eliminar metales tóxicos del cuerpo a través de la excreción urinaria. Administre 1000 a 2000 mg de concentrado de Laminaria japonica (Modifilan) diariamente y 1000 a 2000 mg de Chlorella. Ajuste la dosis a la tolerancia intestinal; Puede tomarse por largos períodos de tiempo.
12. Indique al paciente que tome cantidades adecuadas de agua pura (el volumen de orina del adulto debe ser de aproximadamente 2 litros por día).
13. Quelantes IV: para la mayoría de los casos de toxicidad por cobre, los suplementos orales anteriores serán adecuados si se toman con el tiempo. Sin embargo, algunas personas tienen una combinación de toxicidad de mercurio y cobre que puede requerir quelantes IV. El 2,3-dimercaptopropano-1-sulfonato de sodio (DMPS) es un medio eficaz para reducir tanto el mercurio como el cobre.
Tenga en cuenta que, idealmente, el DMPS intravenoso no debe usarse en pacientes que aún tienen empastes de amalgama de mercurio / plata. El DMPS parece aparecer en la saliva y disuelve las superficies de los rellenos de amalgama existentes. Este proceso ocurre durante una serie de varios días. Sin embargo, la concentración sanguínea de DMPS disminuye muy rápidamente. Por lo tanto, el paciente con rellenos de amalgama puede volverse extremadamente tóxico por una lesión de metales pesados en la mucosa del intestino después de una inyección de DMPS.
En China existe una experiencia sustancial con el uso de DMSA en el tratamiento de la enfermedad de Wilson. Al comparar los efectos terapéuticos a largo plazo entre DMSA y d-penicilamina, se ha afirmado que DMSA es superior a la penicilamina porque el primero causaba que los síntomas clínicos se exacerbaran con menos frecuencia que el segundo. Puede ser relevante que la molécula DMSA, que tiene una estructura de ditiol, pueda abarcar y proteger las especies nocivas y "blandas" de Cu (I), mientras que la penicilamina presumiblemente prefiere Cu (II). Además, la incidencia de efectos secundarios de DMSA es menor que la de la penicilamina.
Protocolos para la desintoxicación de cobre
Como con todos los protocolos de desintoxicación, el tipo, la dosis y la duración de los agentes de desintoxicación siempre deben ser evaluados individualmente y administrados por un profesional médico con licencia.
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Referencias
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