Vanadis' charms: from the mithology to the bioinorganic chemistry

Abstract

Vanadium is a transition element that presents a rich and varied chemical behaviour. Beyond that, vanadium compounds also show interesting biological effects both in vivo and in vitro systems. Vanadium promotes glucose transport and metabolism, lipid, DNA and protein synthesis and has also mitogenic effects in different cell types. Moreover, several vanadium compounds show potential pharmacological activity mainly as insulin mimics, antitumoral and osteogenic agents. Nevertheless, in large quantities it can be toxic to humans and other animals. Finally, another interesting line of research on vanadium bioactivity is the understanding of vanadium mechanisms of action. This subject is strongly related with the activation of several intracellular signalling pathways, the generation of free radicals, oxidative stress, and the disruption of cytoskeleton proteins, among others. Even though a great effort has been made by scientists in this area, a lot of work remains to be done in the future to completely elucidate the vanadium mechanisms of action. In this review, following a brief introduction about the discovery of the element and the general roles of vanadium in biological systems, we place the focus on the interactions of vanadium species with different biological and pharmacological interesting ligands as well as the effects of some vanadium compounds on cells in culture.

El vanadio es un elemento de transición con ricas y variadas propiedades químicas. Además, muchos compuestos de vanadio presentan interesantes efectos biológicos tanto en sistemas in vivo como in vitro. El vanadio promueve el transporte y el metabolismo de la glucosa, la síntesis de lípidos, DNA y proteínas y presenta efectos mitogénicos en diversos tipos de células. Asimismo, numerosos compuestos de vanadio muestran potencial actividad farmacológica, en especial como agentes insulino-miméticos, antitumorales y osteogénicos. Sin embargo, en cantidades apreciables puede llegar a ser tóxico para el ser humano y otros animales. Finalmente, otra línea de investigación interesante sobre la bioactividad del vanadio es la comprensión de sus mecanismos de acción. Este tema está estrechamente relacionado con la activación de diversas señales intracelulares, la generación de radicales libres, el estrés oxidativo y la alteración de las proteínas del citoesqueleto, entre otros procesos. Aún cuando los científicos han realizado un gran esfuerzo en ese sentido, resta llevar a cabo una ardua tarea en el futuro para elucidar por completo los mecanismos de acción del vanadio. En este trabajo de revisión, a continuación de una breve introducción sobre el descubrimiento de este elemento y sus roles generales en los sistemas biológicos, se centra la atención en las interacciones del vanadio con diferentes ligandos de interés biológico o farmacológico, así como en el efecto de algunos compuestos de vanadio sobre células en cultivo.