miércoles, 31 de enero de 2018

El aumento de la actividad del gen Sirt4 prolonga la vida útil de las moscas de la fruta



Este es Sirt4 (en verde) en las mitocondrias (en rojo) de las células, con una imagen superpuesta a la derecha (superposición en amarillo).
Crédito: Jason Wood, Universidad de Brown
Un nuevo estudio sobre la mecánica del envejecimiento y la longevidad revela que las moscas de la fruta inhibidas de producir la proteína Sirt4, que también se encuentra en los seres humanos, son efímeras, mientras que las moscas modificadas para producir Sirt4 extra son de larga vida. Además, las moscas que carecen de Sirt4 muestran una mayor sensibilidad a la inanición, disminución de la fertilidad y la actividad, y una incapacidad para utilizar las reservas de energía en sus cuerpos.
Los resultados sugieren que aumentar la actividad de Sirt4 puede ser una vía importante para tratar el deterioro metabólico relacionado con la edad y los trastornos, como la diabetes y la obesidad, y promover una vida sana. El estudio aparece en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Mostramos que Sirt4 es responsable de regular tanto la vida y el metabolismo en un organismo, y específicamente que coordina la respuesta metabólica al ayuno", dijo el autor principal Jason Wood, investigador del Departamento de Biología Molecular, Biología Celular y Bioquímica de la Universidad de Brown. "También demostramos que la sobreexpresión del gen para Sirt4 puede extender la vida útil de la mosca".
Los rasgos genéticos de las moscas de la fruta los convierten en modelos vivos para explorar las enfermedades y condiciones conductuales, de desarrollo, genéticas y metabólicas en los seres humanos.
En el estudio, las moscas modificadas para producir Sirt4 extra vieron que sus vidas saludables se extendieron en un 20 por ciento. Eliminar la capacidad de las moscas de producir Sirt4 reduce su vida saludable en un 20 por ciento. Además, sin Sirt4 en sus células, las moscas cuando se eliminaban de los alimentos morían rápidamente, incluso cuando los nutrientes y las grasas aún estaban presentes en sus cuerpos.
Sirt4 pertenece a una clase de proteínas, llamadas sirtuinas, que regulan aspectos de la longevidad, el metabolismo, la estabilidad del genoma, la diabetes y la neurodegeneración. Sirt4 se encuentra en las mitocondrias, que son estructuras celulares donde tiene lugar la respiración y la producción de energía.
Las células humanas contienen siete sirtuinas diferentes, que incluyen tres sirtuinas mitocondriales, Sirt3, Sirt4 y Sirt5. Las células de la mosca de la fruta contienen solo una sirtuina mitocondrial, Sirt 4. El aumento o disminución de la expresión de Sirt4 en las moscas vivas permitió a los investigadores descubrir qué función desempeñaba Sirt4 en los insectos, y posiblemente en los humanos.
"Mostramos por primera vez que aumentar la actividad de una sirtuina mitocondrial puede extender la esperanza de vida", dijo Wood. "Ninguna investigación previa ha encontrado que el aumento de la actividad de una sirtuina mitocondrial como Sirt4 extienda la vida sana de un organismo vivo".
El estudio también muestra que Sirt4 puede ser un gen responsable de la acción metabólica del ayuno, particularmente el gen vital para regular cuando un organismo pasa de hidratos de carbono a grasas. Una criatura que carece del gen se muere de hambre mucho más rápido de lo normal en malas condiciones nutricionales.
Sirt4 está involucrado en el "cambio de combustible" durante el ayuno, dijo Stephen Helfand, profesor de biología en Brown y autor principal del estudio. "Sin Sirt4, la mosca no puede acceder a muchos de los nutrientes y las grasas almacenadas durante el ayuno".
Los investigadores saben que el ayuno temporal en un organismo vivo es valioso para restablecer su metabolismo. Tales hallazgos dieron lugar a lo que se denominan dietas de "casi inanición" para mejorar la salud y extender la esperanza de vida.
Pero los científicos no saben cómo funciona el mecanismo de envejecimiento en ayunas. Sirtuins probablemente desempeña un papel, dijo Helfand. "Queremos comprender más sobre el papel de las sirtuinas y su participación en las vías de restricción calórica".
Los hallazgos sirven como punto de partida para explicar cómo funciona Sirt4, dijo Wood. Fue parte de una investigación previa sobre el activador de la sirtuina, el resveratrol, relacionado con la desaceleración del envejecimiento y la lucha contra enfermedades como el cáncer y la diabetes. La investigación sugiere que el resveratrol activa la proteína Sirt1. Ahora, los investigadores quieren saber qué activa a Sirt4.
"Creemos que Sirt4 es un objetivo atractivo para ayudar a mejorar las enfermedades del metabolismo y posiblemente prolongar la vida sana", dijo Helfand. "En las moscas vivas, vimos que funcionó, pero no estamos seguros de cómo".
Los estudios en células y tejidos de mamíferos han producido resultados contradictorios sobre cómo las sirtuinas mitocondriales afectan el metabolismo global en mamíferos, agregó Helfand. La mosca de la fruta tiene solo una sirtuina mitocondrial, que ofrece una "capacidad clara y concentrada para alterar esa proteína", dijo. "Esto nos proporciona un enfoque directo para evaluar las principales funciones de las sirtuinas mitocondriales".
Este estudio se basó "en un modelo de animal completo", dijo Wood. "Pudimos ver lo que sucedió en la mosca viviente después de que desactivamos o sobreexpresamos un gen".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Brown University . Nota: El contenido puede editarse por estilo y duración.

Referencia de la revista :
  1. Jason G. Wood, Bjoern Schwer, Priyan C. Wickremesinghe, Davis A. Hartnett, Lucas Burhenn, Meyrolin García, Michael Li, Eric Verdin, Stephen L. Helfand. Sirt4 es un regulador mitocondrial del metabolismo y la esperanza de vida enDrosophila melanogaster . Actas de la Academia Nacional de Ciencias , 2018; 201720673 DOI: 10.1073 / pnas.1720673115

domingo, 28 de enero de 2018

El ácido palmitico que nos inunda

"Este trabajo es una excelente contribución al conocimiento actual sobre las células que originan las metástasis”, comentaba Joan Massagué, director del Memorial Sloan Kettering Cancer Institute en Nueva York sobre la gran investigación publicada hace poco por científicos catalanes que demostraba el papel esencial inductor del ácido palmítico sobre las metástasis cancerosas, a través de la proteína receptora CD36. Los resultados constituyen a la vez un acicate y un inconveniente para el progreso de esa investigación. Son claros y contundentes pero la mejor solución, en este caso, al problema sería una simple modificación de la dieta: reducir (lo que no significa eliminar totalmente) el consumo de ácido palmítico. El problema es que si se tratara de encontrar un nuevo y eficaz fármaco la financiación de la investigación sería más factible que implementar medidas de buen hábito nutricional o, incluso, normativas de contenidos.
 
Actualmente, el ácido palmítico es el ácido graso saturado (cadena lineal, sin dobles enlaces) con 16 átomos de carbono, con la particularidad de ser el más común (un 60% de todos los ácidos grasos saturados que ingerimos) en la dieta de los países industrializados, incluyendo incluso aquellos países en los que la dieta mediterránea debería ser la prevalente.
 
El ácido palmítico se aisló por primera vez alrededor del año 1800 a partir de aceite de palma, aunque luego se descubrió su existencia en muchos otros alimentos, como la mantequilla, el queso, la leche, chocolate, la carne y en otros aceites vegetales, incluyendo el de oliva.
 
Es el componente más característico (casi un 50%) del aceite de palma, derivado de la palma de aceite (nombre científico: Elaeisguineensis), que es el fruto del árbol de palma de aceite africano. Aunque es nativo de África occidental, se cultiva en los climas tropicales del resto de África, el norte y el sur de las Américas y Asia, principalmente en Indonesia y Malasia de donde proviene el 85% del total del aceite de palma. Es el producto del cultivo comercial en plantaciones más extenso del mundo y se producen más de cincuenta millones de toneladas de aceite de palma cada año, es decir más de 7 kilos por ser humano, proporcionando el 30% del aceite vegetal del mundo. Indonesia y Malasia son los principales exportadores con valores respectivos de 17,5 y 12,4 miles de millones de dólares anuales.
 
 
Esta inmensa cifra se debe no solo a su versatilidad de propiedades sino a que su cultivo es muy lucrativo y así, por ejemplo, la producción del aceite de palma es 30% más barata que la del aceite de soja. Comparado con otros cultivos oleaginosos, su rendimiento en términos de aceite por hectárea, alrededor de 3.7 toneladas, supera a las oleaginosas tradicionales como la soja, la colza, el girasol y la oliva. La producción, el consumo y el comercio del aceite de palma se han disparado en los últimos 40 años.  Así, entre 1997 y 2001, la producción creció un 31%, el consumo en un 34% y la exportación en un 43%.  El aceite de palma es el aceite que más se comercializa en el mundo, superando a las exportaciones de su más cercano perseguidor, el de soja. La demanda creciente de aceite de palma por parte de las grandes corporaciones de la alimentación, la cosmética y agrocombustibles favorece la destrucción a gran escala de las selvas tropicales como las de Indonesia. Se ha calculado que la degradación y quema de los bosques de Indonesia causan al año la emisión de 1800 millones de toneladas de gases de efecto invernadero.
 
Si debemos reducir nuestra ingesta de ácido palmítico debemos conocer donde se encuentra en mayor proporción y ello ocurre tanto en los alimentos que podemos denominar “naturales” como, sobre todo en los “procesados”. En las carnes es especialmente abundante en los cortes grasos de las rojas, por lo que la recomendación inmediata consiste en eliminar cualquier piel y grasa visible de la carne y seleccionar los cortes magros.  En los lácteos se encuentra en la leche de vaca y sus derivados, sobre todo los más ricos en grasas como la mantequilla. La recomendación pertinente es controlar la ingesta total de lácteos y elegir leches total o parcialmente descremadas. La mayoría de los aceites vegetales también contienen cierta proporción de ácido palmítico. La recomendación genérica, según la School of Public Health, es la de que nuestra ingesta total diaria de grasas se limite a menos del 7% de la ingesta calórica total.
 
¿Por qué se usa ampliamente en los alimentos procesados? Por su temperatura de fusión (63ºC) es útil para obtener texturas cremosas y sustituir a las denostadas grasas trans. Además, es antioxidante y muy resistente al enranciamiento. De ahí su presencia como tal o como palmitato sódico en productos alimenticios tales como las margarinas, sopas, salsas, bollería, helados, chocolates, precocinados, cereales, krispies, cremas para untar, galletas, gominolas y en la pastelería; así como en productos cosméticos como champús, maquillaje, pasta de dientes, jabones, detergentes y agentes de limpieza. La recomendación es inevitable: tender a consumir productos sin procesar y vegetales, frutas, legumbres, etc.
 
Hacer una lista de marcas o productos que contienen ácido palmítico sería inacabable. Una gran mayoría de ellas lo poseen. El consumidor debe informarse y escoger, pero la realidad es que no es fácil hacerlo. Así. la presencia del ácido palmítico puede estar camuflada con nombres como aceite de palma, aceite de palmiste, grasa vegetal (palma o palmiste), sodium palmitate, estearina de palma (palm stearin), palmoleina u oleina de palma (palmolein), manteca de palma, Elaeis guineensis (nombre científico), o lo que es peor, con el genérico grasas vegetales.
 
La presión de los consumidores es muy importante para las grandes industrias multinacionales. Unos ejemplos: La organización Greenpeace demostró en 2010 que Nestlé, para productos como su Kit Kat, se proveía de aceite de palma del grupo empresarial Sinar Mas, a su vez vinculada con la destrucción de las selvas y turberas de Indonesia. Al poco tiempo Nestlé rompió esa relación y lo mismo ocurrió con esa empresa Unilever (en sus cosméticos Dove) y Kraft (en varios de sus contratos).
 
Lo importante sería que se cumplieran escrupulosamente las normas europeas y en las etiquetas figurase de modo claro y legible el contenido de todos y cada uno de los ingredientes presentes, pero hay que reconocer que para buena parte de la población, desentrañar la información del etiquetado supone un auténtico galimatías, aparte que las normativas legales actuales son insuficientes.
 
Hace 5 años que se publicó el Reglamento (UE) 1169/2011 sobre la información alimentaria facilitada al consumidor, y el pasado 16 de diciembre debió entrar en vigor la obligatoriedad del etiquetado nutricional. Pero las empresas no tienen obligación, por ejemplo, de que en la etiqueta figure el porcentaje de grasas saturadas ni el de sus componentes individuales, como es el caso del ácido palmítico, aunque si están obligadas a realizar un análisis completo individualizado de todos los componentes. ¿Serán estos análisis fácilmente asequibles a los consumidores? Solo así podemos saber realmente que es lo que consumimos.
 
Más en:
 

viernes, 26 de enero de 2018

Alimentación con restricción de tiempo



Cenar temprano o saltearlo puede ser efectivo para combatir la grasa corporal.
Crédito: Relaciones públicas de la UAB
Investigadores de la Universidad de Alabama en Birmingham están tratando de averiguar si cambiar el horario de consumo de una persona puede ayudarlo a perder peso y quemar grasa.
La primera prueba en humanos de la alimentación temprana restringida en el tiempo, o eTRF, encontró que esta estrategia de sincronización de las comidas redujo los vaivenes del hambre y alteró los patrones de quema de grasas e hidratos de carbono, lo que puede ayudar a perder peso. Con eTRF, las personas comen su última comida a media tarde y no vuelven a comer hasta el desayuno de la mañana siguiente. Los hallazgos se dieron a conocer durante una presentación en la Reunión Anual de The Obesity Society en Obesity Week 2016 en New Orleans, Louisiana.
"Comer solo durante un período de tiempo mucho más pequeño del que las personas suelen utilizar puede ayudar a perder peso", dijo Courtney Peterson, Ph.D., profesor asociado en el Departamento de Ciencias de la Nutrición de la UAB. "Descubrimos que comer entre las 8 a. M. Y las 2 p.m. seguido de un ayuno diario de 18 horas mantenía los niveles de apetito más parejos durante todo el día, en comparación con comer entre las 8 a. M. Y 8 p. M., Que es lo que hace el estadounidense promedio".
Esta nueva investigación, financiada por un TOS Early Career Research Grant otorgado en 2014, sugiere que comer una cena muy temprano, o incluso saltearse la cena, puede tener algunos beneficios para perder peso, aunque se necesitan más estudios para confirmar esa teoría. Estudios previos en animales mostraron que eTRF ayudó a los roedores a quemar más grasa.
El cuerpo humano tiene un reloj interno, y muchos aspectos del metabolismo están en su funcionamiento óptimo por la mañana. Por lo tanto, comer en alineación con el reloj circadiano del cuerpo al comer más temprano en el día puede influir positivamente en la salud. Esta primera prueba de eTRF en humanos sigue los estudios de roedores de este enfoque para la pérdida de peso, que previamente descubrió que eTRF reducía la grasa corporal y disminuía el riesgo de enfermedades crónicas en roedores.
Durante el estudio en humanos, Peterson y sus colegas siguieron a 11 hombres y mujeres con exceso de peso durante cuatro días de comer entre las 8 a.m. y 2 p.m., y cuatro días a comer entre las 8 a.m. y 8 p.m. Los investigadores probaron el impacto de eTRF sobre las calorías quemadas , grasa quemada y apetito. Los participantes probaron ambos horarios de comidas, comieron la misma cantidad de calorías ambas veces y completaron todas las pruebas bajo supervisión.
Los investigadores descubrieron que, aunque el eTRF no afectaba la cantidad de calorías totales que los participantes quemaban, reducía las oscilaciones diarias del hambre y aumentaba la quema de grasa durante varias horas durante la noche. También mejoró la flexibilidad metabólica, que es la capacidad del cuerpo para cambiar entre la quema de carbohidratos y la quema de grasas.
Ya se desconoce si eTRF ayuda con la pérdida de peso a largo plazo o mejora otros aspectos de la salud. Peterson dice que, dado que el estudio en humanos involucró solo a un pequeño número de participantes, será necesario realizar un estudio más amplio y exhaustivo.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad de Alabama en Birmingham . Nota: El contenido puede editarse por estilo y duración.

Cite esta página :
Universidad de Alabama en Birmingham. "El estudio de alimentación con restricción de tiempo muestra la promesa de ayudar a las personas a eliminar la grasa corporal". Ciencia diaria. ScienceDaily, 6 de enero de 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170106113820.htm>.

domingo, 21 de enero de 2018

LA AUTOFAGIA Y EL SISTEMA INMUNITARIO

La autofagia y sus funciones


La autofagia es uno de los tres mecanismos principales utilizados por las células para aislar, eliminar y reciclar residuos, siendo los otros la degradación proteasomal y la fagocitosis. En la autofagia, las macromoléculas en el citosol son envueltas en un cuerpo fagocítico recién formado y posteriormente digeridas en un lisosoma especial que libera los metabolitos resultantes de nuevo en el citosol.

La autofagia, a menudo llamada macroautofagia, sirve para reciclar grandes trozos de citoplasma como fuente de nutrientes, lo que permite a las células mantener la síntesis macromolecular y la homeostasis de energía durante períodos de inanición y otras condiciones de estrés.
Por otra parte, las células utilizan la autofagia para regular la actividad de las proteínas específicas de señalización, para evitar la acumulación de los orgánulos dañados y de proteínas agregadas, para eliminar las amenazas entrantes tales como patógenos intracelulares. Así, la autofagia ha surgido como un componente crítico en inmunidad innata.
La vía de la autofagia
La vía de la autofagia clásica se produce a través de una serie de pasos bien definidos.

Comienza con la nucleación de una membrana de aislamiento, que posteriormente se alarga para envolver la porción de citoplasma que va a ser eliminado. El cierre de esta membrana forma una vesícula de doble membrana conocida como autofagosoma, que se fusiona a través de su membrana externa a un lisosoma para formar un autolisosoma. La desintegración de la membrana interna expone la materia citoplásmica secuestrada a hidrolasas lisosomales, que descomponen el material en sus metabolitos constituyentes [1, 2].
La vía de la autofagia clásica requiere la acción combinada de un conjunto de genes evolutivamente conservados. La nucleación de vesículas depende del fosfatidilinositol-3-OH proteína quinasa de clase III (PI (3) K), complejo formado por la Beclin 1, Vps34 y otras proteínas.
La ATG7 participa en dos vías de conjugación ubiquitaria: la conjugación de ATG5 a Atg12, y la conversión de LC3 a su forma conjugada LC3-II fosfatidiletanolamina (PE). El conjugado ATG5-Atg12 forma un gran complejo junto con la proteína ATG16L1. Se requieren ambos sistemas de conjugación para la generación del autofagosoma.
Sin embargo, es importante recordar que estas y otras proteínas también realizan otras funciones fuera de la autofagia. Por lo tanto, un reto fundamental al que se enfrentan los investigadores es distinguir la ‘verdadera’ señalización de la autofagia de otros tipos de señalización de la autofagia en proteínas.
autofagia selectiva
Durante periodos de inanición o ante ciertas formas de estrés, las células utilizan la autofagia para digerir y reciclar grandes partes no específicas de su citoplasma. Sin embargo, la autofagia también se puede utilizar para regular en el espacio y el tiempo las vías de señalización inmune (por ejemplo, a través de las proteínas de reciclaje activado para limitar la producción de citoquinas) e inflamación de bloque (por ejemplo, mediante la eliminación de las mitocondrias dañadas antes de que puedan liberar especies de oxígeno reactivas y nocivas).
Para aislar y eliminar las amenazas específicas, las células utilizan una forma selectiva de la autofagia en la que el objetivo primero debe entrar en contacto con la ubiquitina. El objetivo que ha entrado en contacto con la ubiquitina es entonces arrastrado y unido a la membrana de aislamiento a través de LC3, mediante una de varias proteínas secuenciadoras (SLR), tales como p62, optineurin, Parkin o PINK1. La autofagia selectiva de las mitocondrias se conoce como mitofagia, mientras que la de los agentes patógenos se conoce como xenofagia.
La autofagia y la inmunidad innata
La autofagia ha sido ampliamente vinculada a las vías de señalización de la inmunidad innata -por ejemplo, durante las respuestas celulares a los patrones moleculares asociados al daño (DAMPs) y patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs). De hecho, la autofagia regula, y está regulada por, los receptores de reconocimiento de patrones (PRRS), tales como receptores de tipo Toll (), receptores tipo nod (NLRs), receptores tipo RIG-I (RLRs) sensores citosólicos de DNA (CDS ) y genes estimulados por interferon (STING), así como inflamasomas .

Esta interacción abarca los mecanismos, tanto positivos como negativos, que aseguran respuestas inflamatorias agudas, mientras previenen la hiperinflamación.
Curiosamente, la autofagia y sus proteínas de señalización se han asociado a trastornos inflamatorios, incluyendo la enfermedad de Crohn (CD), ciertos tipos de cáncer, y enfermedades autoinmunes tales como la esclerosis y el lupus eritematoso sistémico (LES) [3]. Además, la autofagia defectuosa ha sido implicada en los trastornos neurológicos caracterizados por la acumulación de agregados de proteínas, incluyendo la enfermedad de Parkinson.
La autofagia y los TLR
Los TLRs comprenden los receptores de la superficie celular (TLR1, TLR2, TLR4 y TLR6) y endosomal (TLR3, TLR7, TLR8, TLR9 y TLR13), cada uno de los cuales responde a los DAMPs y los PAMPs afines a sí mismos, con origenes patogénicas o tumorales. Los ligandos de TLR representativos incluyen compuestos bacterianos tales como lipopolisacáridos (LPS; TLR4), flagelina (TLR5) y peptidoglicanos (TLR2); y ácidos nucleicos tales como ADN (TLR9) y ARN (TLR3, TLR7, TLR8 y TLR13). La activación de los TLRs provoca la producción de citoquinas pro-inflamatorias y, en algunos casos, a la producción de interferones de tipo I (IFN).
Se ha demostrado que los TLRs estimulan la autofagia.: de hecho, varios grupos han informado de la inducción de la autofagia por señalización a través de TLR4, TLR7, TLR3, TLR2 o TLR5 [4-6].
La autofagia inducida por TLR parece depender de las proteínas adaptadoras MyD88 y TRIF; en ambos casos, a través de la interacción directa con Beclin 1 [6]. Los ligandos de TLR estimulan la formación de autofagosomas y autolisosomas en células inmunes,como los macrófagos [7], y la autofagia inducida por TLR se ha demostrado in vivo, en modelos murinos de infección bacteriana y viral [8].
Los mecanismos de la autofagia pueden ceder ADN y ARN a los TLRs endosomales. De hecho, la autofagia y un proceso estrechamente relacionado, la fagocitosis asociado al LC3 (LAP), han sido reportados como requisito para el reconocimiento de los ácidos nucleicos por TLR7 y TLR9 en células dendríticas [7].
Intrigantemente, la autofagia inducida por TLR también ha sido implicada en ciertas enfermedades. Por ejemplo,la autofagia inducida por TLR4 y TLR3 se ha relacionado con la migración y la invasión de células de cáncer de pulmón [9].
La autofagia y los NODs
Otros receptores de la inmunología innata han sido definidos para trabajar con autofagia, probablemente por ser células de tipo específico [10,11]. Estas incluyen los receptores citoplasmáticos, proteínas 1 y 2 que contienen el dominio de oligomérización que se unen a nucleótidos ( NOD1 y NOD2 ), que detectan los derivados de peptidoglicano de bacterias D-glutamil-meso-diaminopimélico ácido (IE-DAP) y dipéptido de muramilo (MDP), respectivamente. En los macrófagos, los NOD1 y NOD2 interactúan con ATG16L1 y la señal para inducir la autofagia, y en las células dendríticas, la activación de NOD2 por ligandos bacterianas conduce a la generación de autofagosomas [7].
La autofagia y la vía cGAS/STING
La vía cGAS/STING es un importante centro de señal para la respuesta inmune innata al ADN citoplásmico propio o extraño. El sensor cGAS detecta dsDNA (y las hibridaciones de ADN / ARN), y produce la molécula mensajera 2′ , 3′-cGAMP, un dinucleótido cíclico que activa la proteína adaptadora STING. A su vez, la STING impulsa la producción de IFN de tipo I y citocinas pro-inflamatorias. La STING también puede ser directamente activada por dinucleótidos cíclicos (CDN) liberados en el citoplasma por la invasión de microbios.
El eje STING/ cGAS se ha relacionado con la autofagia a varios niveles. Por ejemplo, desencadena tanto la autofagia como la producción de IFN de tipo I durante la infección de M. tuberculosis [7], y se ha demostrado que se requiere para la autofagia selectiva de este patógeno [12]. Además, después de la activación, la STING parece trasladarse desde el retículo endoplásmico al aparato de Golgi mediante un proceso de tipo autofagia que depende de Atg9a [7].
Curiosamente, se ha demostrado que la cGAS que es degradada por la autofagia selectiva dependiente de la p62 después de que haya detectado ADN citoplasmático [13]. Se ha publicado también que el sensores citosólicos de DNA  AIM2 inhibe la autofagia inducida por STING durante la infección M. bovis [14].
Ha habido informes de que los CGA y Sting interactúan cada uno con proteínas de la autofagia en otros contextos, aunque la naturaleza de estas interacciones sigue sin aclararse. Por ejemplo, la interacción directa entre cGAS y la Beclin-1 detiene la producción de 2′ , 3′-cGAMP [15], evitando así la activación de STING y la hiperproducción de IFN de tipo I. Por otra parte, el tráfico de STING parece implicar Atg9a [16].
La autofagia y RLRs
El repertorio de la inmunidad innata también incluye los receptores-RIG I-Like (RLRs), que responden al ARN citoplasmático extraño o propio, incluyendo el ARN viral. Las principales RLRs son RIG-I, que detectan dsRNA corto, y MDA-5, que detecta dsARN más largo. Tras la activación, cada uno de estos activa los MAVS adaptadores de proteínas, que luego inducen IFN tipo I y las citocinas pro-inflamatorias.
Aunque se sabe muy poco acerca de las interacciones entre RLRs y la autofagia, hay evidencia de que las proteínas de la autofagia pueden regular negativamente los RLRs para limitar la producción tipo de I IFNs tras la detección de ARN propio o extraño en el citoplasma. Por ejemplo, un conjugado de las proteínas de la autofagia ATG5 y Atg12 interfiere con la señalización entre los sensores de dsRNA (MDA5 o RIG-I) y los MAVS adaptadores de proteina [17]. Del mismo modo, la proteasa específica de la ubiquitina 19 (USP19), que ha sido descrita como un regulador positivo de la autofagia, inhibe la interacción entre RIG-I y MAVS de una forma dependiente de Beclin-1, lo que da como resultado una disminución de la señalización de IFN.
Autofagia, inflamosomas y mitocondrias
Los Inflamosomas son complejos que comprenden un sensor inmune innato (ya sea AIM2, NLRP1, NLRP3 o NLRC4), además de la proteína adaptadora asociada a la apoptosis, proteína SPECK-like que contiene CARD (ASC) y pro-Caspase 1. Cada inflamasoma se nombra después de su sensor constituyente.
Los inflamosomas son cruciales para la generación de respuestas inflamatorias a los DAMPs y los PAMPs tales como ADN citosólica (AIM2), MDP (NLRP1), ácido úrico (NLRP3) y flagelina (NLRC4). La activación de inflamosomas induce predecesores de los interleucinas inflamatorias IL-1 e IL-18.
Se ha demostrado que la autofagia regula la activación de inflamosomas como forma para limitar la inflamación. Se puede hacer directamente a través de la digestión de los precursores de la interleucina (por ejemplo, pro-IL-1) producida por los inflamosomas, o bien reciclando los componentes de los propios inflamasomas (por ejemplo NLRP3, AIM2 y ASC) [18].
De forma alternativa, la autofagia también puede prevenir indirectamente la activación de inflamosomas, rompiendo las mitocondrias dañadas para evitar la liberación de ligandos inflamasoma-activador tal como el ADN mitocondrial (ADNmt) y ROS. De hecho, se ha demostrado recientemente que la activación de MAVS en la membrana de las mitocondrias dañadas induce la autofagia mediante la interacción directa con LC3, lo que conduce a la eliminación del orgánulo perjudicial [19]. En consecuencia, las células deficientes en proteína ATG5 de la autofagia acumulan orgánulos dañados y, por consiguiente, muestran un aumento de la producción de IFN de tipo I [20].
Conclusión
La concesión del Premio Nobel 2016 de Fisiología o Medicina a Yoshinori Ohsumi, quien descubrió los mecanismos de la autofagia, refleja el creciente reconocimiento por el papel primordial que posee este proceso celular en la salud y la enfermedad.
Sin embargo, los últimos avances en este campo sugieren que solo estamos empezando a dilucidar la interacción entre la autofagia y las vías de señalización de la inmunidad innata.
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Referencias

  1. Levine B. & G. Kroemer, 2008. La autofagia en la patogénesis de la enfermedad. Celda. 132 (1): 27-42.
    2. Mizushima N. et al., 2008. La autofagia combate la enfermedad a través de celular autodigestión. Naturaleza. 451 (7182): 1069-1075.
    . 3. Netea-Maier et al, 2016, la modulación de la inflamación mediante la autofagia: consecuencias para la enfermedad humana. La autofagia. 12 (2): 245-260.
    4. Xu Y. et al., 2007. Toll-like receptor 4 es un sensor para la autofagia asociado con la inmunidad innata. Inmunidad. 27 (1): 135-44.
    5. Delgado MA. et al., 2008. Los receptores tipo Toll controlan la autofagia. EMBO J. 27 (7): 1110-1121.
    6. Shi CS. Y Kehrl JH., 2008. MyD88 y objetivo Trif Beclin 1 para activar la autofagia en macrófagos. J Biol Chem. 283 (48): 33175 hasta 33.182.
    7. Shibutani et al., 2015. La autofagia y proteínas relacionadas con la autofagia en el sistema inmune. Nat Immunol. 16 (10): 1014: 1024.
    8. Zhan et al., 2014, autofagia facilita TLR4 y la migración e invasión de células de cáncer de pulmón TLR3-activan a través de la promoción de TRAF6 ubiquitinación. La autofagia. 10 (2): 257-68.
    9. Zhan et al., 2014. La autofagia facilita TLR4 y la migración e invasión de células de cáncer de pulmón TLR3-activan a través de la promoción de la ubiquitinación TRAF6. La autofagia. 10 (2): 257-268.
    10. Kroemer G. et al., 2010. La autofagia y la respuesta al estrés integrado. Cell Mol. 40: 280-293.
    11. Deretic V., 2012. La autofagia como un paradigma inmunidad innata: la ampliación del alcance y el repertorio de receptores de reconocimiento de patrón. Curr. Opin. Immunol. 24 (1): 21-31.
    12. Watson et al., 2015. El citosólica Sensor cgas Detecta ADN de Mycobacterium tuberculosis para inducir interferones de tipo I y Activar autofagia. Host & Microbe celular. 17: 1-9.
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sábado, 20 de enero de 2018

Iluminando las vías neuronales en el cerebro



Iluminando las vías neuronales en el cerebro

Utilizando solo la luz, los científicos del Instituto Max Planck de Neurobiología en Martinsried ahora pueden revelar pares o cadenas de neuronas funcionalmente conectadas bajo el microscopio. El nuevo método optogenético, llamado Optobow, permite explorar las rutas a lo largo de las cuales fluye la información mediante la activación dirigida de neuronas individuales y el monitoreo de las respuestas de las células vecinas. También se revela la forma de las células y sus puntos de contacto, incluso en un tejido denso en el que se entrelazan las fibras delgadas de miles de células. Con Optobow, es posible descubrir componentes individuales de circuitos funcionales en el cerebro vivo.
Los investigadores pueden activar neuronas individuales en el cerebro del pez cebra con luz (magenta) y observar qué células vecinas están conectadas al neuroZoom de imagen
Los investigadores pueden activar neuronas individuales en el cerebro del pez cebra con luz (magenta) y observar qué vecino ... [más]
Los métodos modernos proporcionan información cada vez más detallada sobre la estructura y las funciones del cerebro. Ahora es posible observar bajo el microscopio cuándo y dónde están activas las neuronas durante una tarea en particular, como la percepción sensorial o el comportamiento. Sin embargo, sigue siendo en gran medida imposible establecer si las células activas están conectadas entre sí e identificar la secuencia en la que intercambian información. Hasta la fecha, dicha información solo podía obtenerse, en parte y con un esfuerzo considerable, utilizando métodos de electrofisiología y microscopía electrónica.
Con la electrofisiología, la actividad de las células vecinas se mide utilizando agujas muy finas y huecas, que sirven como electrodos. Estos se insertan en el cerebro a través de agujeros en la piel y el cráneo del animal. Sin embargo, es casi imposible registrar la actividad de neuronas muy pequeñas, densamente agrupadas o profundas, y también es difícil rastrear largas rutas de conexión entre las neuronas. Además, los impulsos de una sola célula o pocas pueden registrarse a la vez. Con los modernos procesos de microscopía electrónica (conectómica), todas las neuronas y sus conexiones en un cerebro fijo se registran, capa por capa, mediante un microscopio electrónico de barrido y luego se reconstruyen en una computadora. Aunque este método proporciona una instantánea fantásticamente detallada del patrón de cableado neuronal, la información sobre la transmisión dinámica de los impulsos nerviosos en el cerebro vivo se pierde. Ambos enfoques tienen, pues, claras limitaciones. "Estábamos buscando una forma de observar las conexiones y la transmisión de información entre las células nerviosas en el cerebro activo sin matar o alterar el cerebro", explica Dominique Förster. Motivados por esta búsqueda, Förster y sus colegas del departamento de Herwig Baier del Instituto Max Planck de Neurobiología desarrollaron el método Optobow.

Marca de color de las células activas

Con la ayuda de métodos de tecnología genética, los investigadores se infiltraron en el canal de iones ChrimsonR sensible a la luz en neuronas individuales en el cerebro de larvas de pez cebra. También causaron que las neuronas en el entorno de estas células ChrimsonR produjeran GCaMP6, un indicador de calcio. Una proteína fluorescente brillante, con la que los investigadores podían hacer que la forma de las neuronas, sus intrincadas ramificaciones y sinapsis fueran visibles, se unió a GCaMP6. "Esto suena muy complicado al principio, y nos llevó bastante tiempo desarrollar el método, pero valió la pena el esfuerzo", dice Dominique Förster. Debido a que las larvas de pez cebra y sus cerebros son transparentes, los investigadores de Max Planck pudieron activar las células ChrimsonR simplemente enfocando la luz en los peces. La iluminación directa de las neuronas individuales,otro método que fue desarrollado más o menos simultáneamente por el Departamento de Baier.
Esto significó que los investigadores pudieron activar células ChrimsonR individuales en el cerebro del pez vivo usando luz. Cuando la célula ChrimsonR desencadenó un potencial de acción en una célula vecina, el indicador de calcio reaccionó a la afluencia de iones asociada y la proteína fluorescente hizo que la célula se iluminara y por lo tanto sobresaliera entre la multitud a través de su cambio en el brillo. Esto permitió a los científicos observar, vivir bajo el microscopio, qué tipos de neuronas se activaron después de la activación de la célula inicial y cuándo y dónde se activaron.

Nuevo método con considerable potencial

Los investigadores ya han logrado demostrar cuán útil es el nuevo método en sus primeros experimentos en el cerebro de larvas de pez cebra: pudieron mostrar que algunas neuronas que transmiten información de un área del cerebro a otra producen sinapsis locales y dejan una copia del información en el área de origen. "No conozco otro método de microscopía óptica que nos haya permitido descubrir esta conexión inesperada", dice Herwig Baier, que dirigió el estudio. "Con Optobow pudimos mostrar por primera vez qué neuronas están conectadas entre sí en el cerebro de un animal vivo y activo, por ejemplo, cuando se genera un comando de comportamiento en el cerebro". Optobow debería permitir a los científicos progresar significativamente en la identificación de los componentes celulares de los circuitos neuronales y en la comprensión de sus funciones, complementando así la conectómica y la electrofisiología. Con la ayuda de este método, también será más fácil investigar cambios dinámicos en las conexiones celulares, por ejemplo durante el aprendizaje y el desarrollo.

jueves, 18 de enero de 2018

Los científicos trabajan para descubrir cómo los mecanismos epigenéticos pueden influir en los genes y el desarrollo por Greta Fray



La sustancia química estaba en todas partes: en botellas de agua y tazas para niños, selladores dentales y en el forro de latas de comida. Se detectó en la orina de más del 90 por ciento de las personas en este país y se sospecha que causa tasas de fertilidad marcadamente reducidas en los trabajadores de las fábricas que elaboraron los productos que contienen el producto químico. Los estudios en animales se agregaron a la sombría letanía: el químico interrumpió las hormonas endocrinas y pudo haber causado problemas de salud desde el cáncer hasta la enfermedad cardíaca, hasta la impotencia y la baja fertilidad.
Este químico generalizado era el bisfenol A, comúnmente conocido como BPA, una sustancia que la Administración de Alimentos y Fármacos de EE. UU. Consideró segura, incluso cuando abrió una investigación sobre sus efectos sobre la salud humana en 2008. En su actualización de 2014 sobre el químico, la agencia aún lo enumeró como seguro para los humanos cuando se usa en los niveles que se encuentran en los envases de alimentos.
Sin embargo, muchos científicos, incluidos algunos de HMS, han expresado escepticismo sobre la designación generalmente reconocida como segura. Los estudios en animales, después de todo, habían encontrado no solo que el BPA era perjudicial para los organismos expuestos a él, sino también que podía afectar a su descendencia. En resumen, dijeron los investigadores, el daño del químico pareció ser heredado.
retrato de Fred Winston
Fred Winston
 
En la última década, muchos científicos han intentado ampliar nuestra comprensión de cómo las exposiciones ambientales afectan nuestra salud a largo plazo. Hacerlo ha resultado difícil. Tome BPA como un ejemplo. La presencia del químico en un porcentaje tan grande de la población hace que el diseño de estudios rigurosos y controlados sea una tarea desalentadora. Los estudios en animales, por lo tanto, adquieren un mayor papel empírico incluso cuando algunas personas cuestionan si los hallazgos en animales son representaciones útiles de la salud humana. Además, en la comunidad investigadora, hay cierto desacuerdo sobre qué mecanismos biológicos se ven afectados por las influencias ambientales y cómo estos cambios ocurren a nivel molecular. Luego está la gran pregunta: ¿cuán importante es el papel del medio ambiente en el riesgo para la salud humana?
Actualmente, un creciente cuerpo de investigación que busca arrojar algo de luz sobre estas cuestiones es profundizar en lo que se conoce como epi-genoma, un sistema complejo de moléculas que interactúan con el ADN de un organismo. Es una de las muchas estrategias empleadas por las células para controlar la expresión génica.

Control de trafico

Mientras que el ADN es el manual de instrucciones completo para construir un organismo y mantenerlo funcionando, el epigenoma es uno de los varios mecanismos que se utilizan para controlar cuál de esas instrucciones se debe seguir y cuándo. Esta orquestación ayuda en la formación de tejidos y órganos durante el desarrollo y la producción oportuna de proteínas durante la vida de un organismo.
Los cambios epigenéticos no afectan los genes directamente, como lo hacen los cambios genéticos. En cambio, operan en "la parte superior" del ADN, no dentro de él, como lo hacen las mutaciones, y no pueden reescribir la información que codifica un gen. Cuando el genoma se replica durante la división celular, las marcas epigenéticas, las moléculas que etiquetan los genes que se activan o desactivan, a veces se copian y conservan junto con los genes que controlan. En tales casos, los cambios se vuelven heredables.

Mecánica molecular

Fred Winston, el Profesor de Genética de John Emory Andrus en HMS, ha pasado décadas estudiando genética y epigenética en la levadura y ha visto el campo de la epigenética ganar prominencia. Durante algún tiempo, dice Winston, ha habido un mecanismo epigenético reconocido: la metilación del ADN.
El trabajo que ayudó a identificar ese mecanismo clave data de mediados de la década de 1970, según un informe de 2014 en Cold Spring Harbor Perspectives in Biology que analiza la historia del campo. Alrededor de ese período, los científicos comenzaron a proponer que la metilación del ADN, un proceso natural en el que las enzimas especializadas unen un grupo metilo a un gen, puede actuar para evitar que se transcriba un gen, apagándolo efectivamente.
Retrato de Monica Colaiacovo
Monica Colaiácovo
 
Se descubrió que este proceso de control a veces puede verse influenciado por los productos químicos del medio ambiente, que a su vez agregan grupos metilo o, en algunos casos, actúan para eliminar los grupos metilo que mantienen un gen silencioso. Debido a que algunas de estas marcas epigenéticas persisten durante la vida de un organismo, la metilación del ADN es un mecanismo demostrado ser hereditario.
Otro mecanismo epigenético descrito en ese informe es la modificación de las histonas, que actúa alterando la estructura física que alberga el ADN. En las células, el ADN se enrolla alrededor de las proteínas de las histonas. Los grupos químicos, incluidos los grupos metilo, pueden unirse a las histonas y activar o reprimir la transcripción, dependiendo de la modificación particular. Aunque los científicos en la década de 1950 ya estaban proponiendo que las histonas pueden actuar para reprimir la expresión génica, la evidencia directa de cómo los cambios moleculares en la expresión de genes afectan a la expresión de genes no fue documentada hasta la década de 1990.
A medida que el campo ha madurado, se han descrito mecanismos adicionales para los cambios epigenéticos. En el laboratorio HMS de Scott Kennedy, por ejemplo, el trabajo con Caenorhabditis elegans , un nematodo transparente de un milímetro de longitud, ha demostrado que la información epigenética puede heredarse a través de una ruta de ARN nuclear (ARNi) que utiliza ARN no codificante como vectores de información capaces de transferir información de silenciamiento de genes a través de generaciones. En material escrito que describe su trabajo, Kennedy, el Profesor Philip y Aya Leder de Genética en HMS, señala que los hallazgos de su equipo de investigadores los llevaron a proponer que los animales pueden "usar la maquinaria nuclear de ARNi para transmitir información epigenética, acumulada por las generaciones pasadas, a las generaciones futuras para regular los procesos biológicos importantes ".
Tales descubrimientos son prometedores para el campo y para los esfuerzos por comprender los efectos ambientales en la expresión y el desarrollo de genes.
"Hay muchos factores epigenéticos que conocemos desde hace mucho tiempo, pero sus verdaderos roles aún no se comprenden bien", dice Winston. "Ahora, a medida que la tecnología ha avanzado, podemos estudiar las respuestas a las tensiones ambientales en los microorganismos bajo muchas condiciones diferentes. Esto es muy emocionante ".

Acción temprana

Mónica Colaiácovo es una científica de HMS que está tratando de resolver cuestiones sobre cómo los organismos responden a las tensiones ambientales, preguntas que la sumergen en un trabajo que ayuda a describir los mecanismos epigenéticos y la heredabilidad de los cambios epigenéticos. Cuando la FDA comenzó a investigar los efectos del BPA en los seres humanos, por ejemplo, Colaiácovo fue uno de los muchos investigadores en todo el país que se interesó por los efectos potenciales del producto químico en los seres humanos. Colaiácovo, un profesor de HMS de genética, estudia la reproducción en C. elegans , centrándose en la meiosis, el proceso biológico que produce óvulos y espermatozoides con genomas que varían del genoma de los padres, por lo que los efectos observados del BPA sobre la fertilidad humana y la reproducción le interesaron . ¿Cómo, se preguntó, podría el químico afectar la meiosis?
Retrato de Chirag Patel
Chirag Patel
 
En su artículo de 2010 en las Actas de las Academias Nacionales de Ciencias , Colaiácovo demostró que el BPA tenía graves efectos sobre la fertilidad y la reproducción. Causó esterilidad, evitó la creación de óvulos genéticamente sanos y aumentó la probabilidad de que los embriones murieran. El químico, se dio cuenta, cambió la expresión de los genes en C. elegans . Los hallazgos fueron tan aleccionadores que Colaiácovo se preocupó por los riesgos para la salud de la exposición ambiental a otros productos químicos considerados seguros por organismos reguladores como la FDA.
"Tantos productos químicos se introducen en nuestro medio ambiente cada año", dice Colaiácovo, "pero tenemos poca comprensión de sus efectos en nuestra salud".
Aunque el cuerpo humano tiene formas de eliminar sustancias químicas tóxicas para que sus efectos inmediatos en la salud sean limitados, los estudios sugieren que algunos de los cambios que estas sustancias químicas pueden causar en el epigenoma se mantienen durante la replicación celular a lo largo de la vida de un organismo. Incluso una breve exposición a un químico dañino, dice Colaiácovo, puede causar cambios epigenéticos que duran mucho después de que cualquier rastro de ese producto químico haya desaparecido del medio ambiente.
Los cambios inducidos por el medio ambiente en la expresión del genoma pueden ser especialmente dañinos durante el embarazo y la primera infancia, y podrían alterar fundamentalmente a un bebé en desarrollo, causando problemas de aprendizaje, anomalías cerebrales y desequilibrios metabólicos. Según Colaiácovo, los niños corren un mayor riesgo de desarrollar problemas debido a que sus cuerpos metabolizan sustancias químicas de forma diferente a como lo hacen los adultos en algunos casos, descomponiéndolos más lentamente o en otros casos sin metabolizarlos, permitiendo que algunos químicos permanezcan. más tiempo y hacer más daño.
Además, debido a que el epigenoma desempeña un papel crítico en el desarrollo prenatal, su alteración puede ser perjudicial para la descendencia potencial. Las células usan señales químicas para comunicarse y coordinar la regulación epigenética del desarrollo de órganos y la diferenciación de tejidos. La exposición a señales químicas incorrectas, como las introducidas desde el entorno, puede subvertir el desarrollo embrionario.

El panorama

Determinar qué mecanismos impulsan el cambio epigenético y cómo lo hacen no son las únicas preguntas que se investigan en el campo. Investigadores como Chirag Patel, profesor asistente de HMS de informática biomédica, están trabajando para encontrar y reproducir las asociaciones entre las exposiciones ambientales y las enfermedades utilizando conjuntos de datos de población humana.
Según Patel, las herramientas que los investigadores epidemiológicos pueden utilizar para identificar las contribuciones ambientales a las enfermedades son menos avanzadas que las disponibles para determinar los componentes genéticos de una enfermedad, lo que hace más difícil identificar los vínculos ambientales con las enfermedades. A pesar de esta escasez, un creciente cuerpo de investigación indica que los factores ambientales pueden desempeñar un papel importante en muchas enfermedades, incluidos los cánceres, la diabetes y las enfermedades cardíacas.
La investigación de las asociaciones de enfermedades y medio ambiente requiere que el equipo de investigación de Patel recopile datos de encuestas nacionales de salud, datos de seguros de salud y registros de enfermedades y productos farmacéuticos. Los hallazgos del equipo pueden ser utilizados por otros investigadores para priorizar experimentos para determinar si una asociación es una coincidencia.
Las correlaciones pueden ser engañosas, dice Patel, por lo que su equipo de investigación usa varias estrategias para eliminar asociaciones y sesgos falsos, incluida la replicación de los hallazgos en múltiples conjuntos de individuos; elucidación de la línea de tiempo de las asociaciones: ¿la exposición química apareció primero o la enfermedad? y alentando a otros investigadores a confirmar los hallazgos con estudios en animales o análisis de laboratorio. Recientemente, su equipo ha comenzado a usar estudios de gemelos para separar causas genéticas y ambientales.
retrato de Danesh Moazed
Danesh Moazed
 
Asociar de manera reproducible las exposiciones químicas con los cambios epigenéticos y sus consecuencias para la salud requiere datos de población que los investigadores generalmente no tienen, dice Patel. La secuenciación epigenómica, que implica registrar los estados de metilación y otras marcas epigenéticas junto con la secuencia del genoma y la información de exposición ambiental, no es común todavía. Debido a esto, dice Patel, no ha habido casi tantos estudios de asociación en todo el entorno como estudios de asociación de todo el genoma.
"Hemos tenido alguna evidencia discutible de que algunas exposiciones ambientales están correlacionadas con los cambios en el epigenoma", dice Patel, "pero creo que lo que falta en este campo son los métodos para deducir las conexiones causales".

¿Autocorrección?

Existe un acalorado debate sobre lo que define un cambio epigenético y la medida en que los cambios epigenéticos son verdaderamente heredables de padres a hijos.
Cuando se propuso por primera vez la herencia epigenética, reabrió debates ancestrales sobre la evolución. Antes de que Charles Darwin presentara su teoría de la selección natural, otro científico del siglo XIX, Jean-Baptiste Lamarck, estaba presentando una teoría diferente. Lamarck abrazó la herencia de las características adquiridas, en la cual los organismos podían pasar a sus rasgos de descendencia que los padres habían adquirido durante su vida. Por lo tanto, según Lamarck, si una jirafa, por ejemplo, seguía buscando las hojas más altas en un árbol, daría a luz a crías con cuellos más largos.
Cuando se descubrieron los genes, los científicos vieron que su función encajaba más estrechamente con la teoría de Darwin. Los rasgos hereditarios de un organismo residían en sus genes y estaban determinados antes de que naciera. Más tarde, cuando se descubrió el epigenoma y su papel, los científicos se dieron cuenta de que las consecuencias de las exposiciones durante la vida de un organismo pueden ser heredadas por su descendencia después de todo. El mecanismo epigenético tenía un alcance más limitado y no era maleable por el comportamiento, como lo concibió Lamarck, pero desafió la comprensión moderna de que los genes eran los únicos portadores de la herencia.
Aunque muchos organismos, incluidos los nematodos, retienen y transmiten las marcas epigenéticas de la exposición ambiental, los óvulos y espermatozoides humanos se someten a una extensa reprogramación durante el desarrollo. Esta reprogramación borra casi todas las marcas epigenéticas.
La existencia de esta función de reprogramación ha hecho a Danesh Moazed, un profesor de biología celular del HMS, escéptico de los efectos epigenéticos transgeneracionales en los humanos. Moazed estudia la regulación de la expresión génica en levaduras y células de mamíferos, incluida la forma en que se mantienen las marcas epigenéticas en la levadura, un organismo que posee herencia epigenética transgeneracional.
Moazed dice que uno de los propósitos importantes de la reprogramación epigenética en espermatozoides y óvulos humanos es eliminar los cambios epigenéticos que pueden ser causados ​​por el medio ambiente. El mecanismo evolucionó, dice, para evitar que las perturbaciones ambientales se transmitan a través de generaciones. Los mamíferos también parecen carecer de un sistema basado en ARN que puede transmitir información de células somáticas a gametos observados en algunos invertebrados.
Moazed reconoce que las sustancias químicas a las que están expuestas las mujeres embarazadas pueden afectar a su descendencia y que los factores ambientales pueden modificar las células de esperma y óvulos ya formadas. Pero él no cree que haya pruebas suficientes que demuestren una verdadera herencia epigenética de progenitor a descendiente en humanos o en la mayoría de los mamíferos. En cambio, dice, los efectos en humanos que se cree que son causados ​​por la epigenética transgeneracional son realmente ejemplos de exposición ambiental prenatal.
"¿Puede la epigenética causar cambios que podrían transmitirse de manera estable durante muchas, muchas generaciones?", Pregunta Moazed. "Sí, en la vida más existente, pero probablemente no en los mamíferos".

La vista larga

El grado en que los químicos en nuestro ambiente pueden causar cambios epigenéticos transgeneracionales duraderos puede ser incierto, dice Colaiácovo, pero agrega que si los efectos transgeneracionales son una cuestión de herencia verdadera o simplemente de exposición prenatal, los efectos sobre la salud para las generaciones futuras serán justos. como real Ella señala la similitud entre los mecanismos epigenéticos en nematodos y humanos y la consistencia que existe entre los hallazgos de su laboratorio y los efectos observados en ratones y humanos. Colaiácovo cree que el resultado de su investigación en nematodos iluminará los riesgos de salud duraderos causados ​​por la profusión de químicos no regulados a los que las personas están expuestas diariamente.
La posibilidad de tales efectos transgeneracionales es uno de los temas que concierne a Colaiácovo y que impulsa parte de su investigación.
Después de haber demostrado que los efectos del BPA durante la meiosis en los nematodos eran similares a los de los ratones y consistentes con problemas de salud observados en humanos, Colaiácovo ahora ha comenzado a examinar más de cuarenta químicos ambientales comunes que actualmente no se consideran riesgos para la salud reproductiva. la FDA. La pantalla incluye pesticidas, productos químicos utilizados en fracking y procesamiento de petróleo crudo, y ftalatos, productos químicos utilizados en muchos tipos diferentes de productos, incluidos algunos plásticos. Colaiácovo está exponiendo nematodos a estos químicos en dosis consistentes con niveles de exposición humana. No está segura de lo que encontrará la pantalla, pero las implicaciones para la salud podrían ser sustanciales, especialmente para cualquier producto químico que muestre efectos transgeneracionales, dado que algunas de esas influencias pueden ser el resultado de efectos epigenéticos.
"Mi investigación sobre los efectos de la exposición ambiental a los productos químicos comenzó debido a mi interés en comprender la biología", dice Colaiácovo, "pero a medida que mis hermanas y yo comenzamos a tener hijos, el trabajo ha evolucionado hasta convertirse en algo que importa aún más. Quiero entender qué podría afectarles a ellos y a mis futuros nietos ".
"¿Cuáles son los químicos que deberían estar más estrictamente regulados?", Pregunta. "¿Hay mejores alternativas?
Si tenemos la ciencia, podemos tomar estas decisiones y mejorar nuestra realidad ".
Greta Friar es una escritora científica con sede en Boston.
Imágenes: Mattias Paludi (arriba); John Soares (retratos)