miércoles, 15 de enero de 2014

Determinadas estructuras cerebrales determinan quién es más sensible al dolor

En un estudio publicado en la revista Pain, los científicos del Wake Forest Baptist Medical Center han demostrado que en el cerebro existe una estructura que está relacionada con la intensidad con la que las personas perciben el dolor.
"Encontramos que las diferencias individuales en la cantidad de materia gris en ciertas regiones del cerebro están relacionadas con el grado de sensibilidad que tienen al dolor diferentes personas", dijo Robert Coghill, Ph.D. director del estudio.
El cerebro está formado por materia gris y materia blanca. La materia gris procesa la información al igual que un ordenador, mientras que la materia blanca coordina las comunicaciones entre las diferentes regiones del cerebro.
El equipo de investigación estudió la relación entre la cantidad de materia gris y las diferencias individuales en la sensibilidad al dolor en 116 voluntarios sanos. La sensibilidad al dolor se puso a prueba haciendo que los participantes calificasen la intensidad de su dolor cuando una pequeña región de la piel de su brazo o pierna se calentó a 120 grados Fahrenheit. Después de las pruebas de sensibilidad al dolor, los participantes se sometieron a una resonancia magnética que registraron imágenes de su estructura cerebral.
"Los sujetos con mayores intensidades de dolor tenían menos materia gris en regiones del cerebro que contribuyen a los pensamientos y al control de la atención", dijo Nichole Emerson, BS, un estudiante graduado en el laboratorio de Coghill y primer autor del estudio. El autor dijo que entre las regiones implicadas se incluyen la corteza cingulada posterior, el precuneus y áreas de la corteza parietal posterior, dijo.
La corteza cingulada posterior y precuneus forman parte de la red autónoms, un conjunto de regiones cerebrales conectadas que están asociados con los pensamientos que fluyen libremente y que las personas tienen mientras están distraídos.
"La actividad autónoma puede competir con la actividad cerebral que genera una experiencia de dolor, de manera que los individuos con una alta actividad autónoma habrían reducido la sensibilidad al dolor", dijo Coghill.
Las áreas de la corteza parietal posterior juegan un papel importante en la atención. Las personas que pueden mantener mejor centrada su atención también pueden ser los mejores para mantener el dolor bajo control, dijo Coghill.
"Este tipo de diferencias estructurales pueden proporcionar una base para el desarrollo de mejores herramientas para el diagnóstico, clasificación, tratamiento e incluso la prevención del dolor", dijo.


Fuente: ScienceDaily

miércoles, 18 de diciembre de 2013

Evolución a nivel molecular

 La teoría de la evolución sugiere que los organismos actuales evolucionaron a partir de formas de vida anteriores. A nivel molecular, la evolución reformó algunas de las enzimas que ayudan a los procesos bioquímicos complejos, tales como la conversión de los alimentos en energía, en los seres humanos y en el resto de formas de vida.
Ahora, un investigador de la Universidad de Iowa y sus colegas describen la evolución de las diversas formas de la enzima "dihidrofolato reductasa", que se desarrollaron desde las bacterias hasta los seres humanos. Su artículo, titulado "La preservación de la dinámica proteica en la evolución de la dihidrofolato reductasa" ha sido publicado en la revista Journal of Biological Chemistry.
Amnon Cohen y sus colegas utilizaron la bioinformática (información de secuenciación genética), cálculos informáticos, mutagénesis artificial (modificación del ADN), y las mediciones cinéticas en su trabajo. Se estudiaron las formas "humanizadas" de una enzima que se originó con la bacteria común Escherichia coli con el fin de relacionar la acción de la dinámica de proteínas y la catálisis con el proceso de la evolución de la enzima.
Encontraron que la dinámica de enzimas ha evolucionado durante millones de años para optimizar la catalización específica de una reacción que se produce en los seres humanos.
"Las enzimas son componentes críticos de todas las células vivas, y que catalizan casi toda reacciónes química en la vida. Estudiamos cómo se produjo la evolución a nivel molecular", dijo Cohen. "Este estudio es un intento de comprender cómo se expresa la evolución de todo el organismo (por ejemplo, de bacterias tales como E. coli a los seres humanos) a nivel molecular.
"Elegimos una enzima muy común, que está presente en casi todos los organismos y es fundamental para la vida. Esa enzima se llama la dihidrofolato reductasa y está implicada en la biosíntesis de ADN y en la replicación todas las células," dijo.
Los investigadores relacionaron las enzimas bacterianas y las enzimas de los seres humanos mediante la producción de la enzima bacteriana 'humanizada', es decir, modificando partes de la enzima bacteriana para que tuviesen la secuencia aminoacídica de la enzima de los seres humanos. Esto se hizo sobre la base de una comparación de las secuencias de la enzima de muchos organismos que van desde bacterias hasta los humanos.
"Encontramos que si bien muchos pasos en la cascada catalítica de estas enzimas están evolucionando, la conversión química real catalizada por las enzimas se conserva a lo largo de la evolución, lo que significa que incluso en las bacterias, la enzima ya ha orientado perfectamente los reactivos en su sitio activo, así como pasa en la enzima en los seres humanos. No se esperaba este resultado, ya que la enzima humana es mucho más rápida y bastante diferente genéticamente ", dijo.
Cohen dijo que el estudio es significativo porque demuestra que la dinámica de la evolución de la enzima se conserva a lo largo de la evolución desde las bacterias hasta los seres humanos.
"El hallazgo afecta de manera significativa a la forma en que la comunidad científica entiende lo que es importante para la presión evolutiva para conservar y lo que no es importante", dijo. "Por ejemplo, la preservación de la dinámica de enzimas que están implicadas en catalizar la conversión química son muy rápidos y no se espera que juegue un papel en la evolución, por tanto, nuestros hallazgos traerán a los investigadores a considerar tales dinámicas rápidas, no sólo en la evolución, sino también en el diseño de fármacos usados ​​contra esta enzima o el diseño de catalizadores que los mimeticen".
Kohen dice que en su estudio de las secuencias genéticas divergentes entre E. coli y el Homo sapiens se ilustra el proceso de la evolución a un nivel básico.
"Comenzamos con E. coli, ya que está a un nivel básico, y usamos la bioinformática para trazar la evolución de una única enzima," dijo.


Fuente: ScienceDaily

sábado, 14 de diciembre de 2013

Un bloqueo parcial de la glicólisis en los vasos sanguíneos puede detener el avance del cáncer y otros trastornos

La inhibición de la formación de nuevos vasos sanguíneos es una estrategia común para el tratamiento de una variedad de condiciones tales como el cáncer, enfermedades inflamatorias, y la degeneración macular relacionada con la edad. Desafortunadamente, la ineficiencia de drogas, la resistencia, y la recaída han limitado el éxito de este enfoque. Ahora, una nueva investigación publicada en la revista Cell Metabolism revela que centrarse en el metabolismo de los vasos sanguíneos puede ser una forma de evitar estos inconvenientes.
"Nuestros resultados revelan una nueva estrategia para bloquear el crecimiento de vasos sanguíneos en varias condiciones patológicas, privándola de los bloques necesarios para el crecimiento de la energía y de construcción", dice el autor principal, el Dr. Peter Carmeliet de la Universidad de Lovaina y el Centro de Investigación de Vesalio, en Bélgica .
Si bien las estrategias actuales para bloquear la formación patológica de vasos sanguíneos se centran principalmente en la inhibición del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), esta última investigación se centra en el bloqueo de la glicólisis, reacción bioquímica que las células endoteliales necesitan para generar la mayor parte de la energía necesaria para multiplicarse y migrar. Las células endoteliales forman el revestimiento interior de un vaso sanguíneo y proporcionan una barrera entre la pared del vaso y la sangre.
El Dr. Carmeliet y su equipo encontraron previamente que el PFKFB3, activador de la ruta glicolítica promueve la formación de vasos sanguíneos mediante la estimulación de la glicólisis en las células endoteliales. En su nuevo trabajo, los investigadores descubrieron que el bloqueo de PFKFB3 con una pequeña molécula llamada 3PO reduce la formación de los vasos sanguíneos al inhibir el inicio de la proliferación y el movimiento de las células endoteliales.
3PO también amplifica los efectos del bloqueo de VEGF. Y aunque 3PO reduce la glucólisis sólo parcialmente y de forma transitoria, esto fue suficiente para disminuir la formación de vasos sanguíneos en modelos animales. "Al igual que muchas células del cuerpo necesitan la glucólisis para el crecimiento y la supervivencia, la reducción parcial y transitoria de la glicólisis podría limitar los efectos secundarios y la toxicidad de este tratamiento en la clínica", señala el Dr. Carmeliet.
Los hallazgos podrían conducir a nuevos tratamientos que bloqueen el crecimiento excesivo de los vasos sanguíneos que mantienen el avance de las células cancerígenas, que causan ceguera, y aportan energía a enfermedades inflamatorias como la psoriasis y la enfermedad inflamatoria intestinal.


Fuente: ScienceDaily

miércoles, 11 de diciembre de 2013

Los coágulos sanguíneos son capaces de absorber toxinas bacterianas, actuando como un mecanismo de defensa

Investigadores de la Universidad de California, en Davis, han descubierto que los coágulos sanguíneos desempeñan un papel inesperado en la protección del cuerpo contra los efectos mortales de bacterias, mediante la absorción de toxinas bacterianas. La investigación fue publicada recientemente en la revista PLoS ONE.
"Es un nuevo mecanismo que se añade a la corta lista de defensas que los animales utilizan para protegerse contra la sepsis inducida por toxinas", dijo Peter Armstrong, profesor de biología molecular y celular en la UC Davis y autor principal del artículo.
A pesar de poseer antibióticos modernos, el shock séptico que se produce por infecciones bacterianas afecta a alrededor de 300.000 personas al año en los EE.UU., con una tasa de mortalidad de entre el 30 y el 50 por ciento. El shock séptico es causado por las bacterias Gram-negativas, que liberan una toxina llamada lipopolisacárido o endotoxina. En pequeñas cantidades, el lipopolisacárido desencadena la inflamación. Cuando las infecciones con estas bacterias se salen de control, la circulación de los lipopolisacáridos a través del torrente sanguíneo, causa daños catastróficos en órganos y tejidos.
Estas toxinas causan enfermedades en una gran variedad de especies animales, el lipopolisacárido también resulta tóxico en cangrejos y langostas, separados de los seres humanos por millones de años de evolución. En los seres humanos y otros mamíferos, los coágulos de sangre se forman rápidamente a partir de una mezcla de células sanguíneas especializadas y fibras de proteína. En los artrópodos, como los cangrejos y langostas también pueden formar coágulos en respuesta a una lesión, con una mezcla diferente de células y proteínas.
Los coágulos protegen y ayudan a sellar heridas, evitan que la sangre o los fluidos corporales se escapen y forman una barrera física que impide a las bacterias entrar en el cuerpo. El nuevo estudio muestra que también retienen activamente los lipopolisacáridos, y reducen su expansión desde el lugar de la herida al resto del cuerpo, en donde podría causar enfermedad o incluso la muerte.
El laboratorio de Armstrong había desarrollado previamente marcadores fluorescentes para demostrar que una molécula parecida a los lipopolisacáridos  estaba presente en los cloroplastos, las estructuras dentro de las células de las plantas que llevan a cabo la fotosíntesis y se cree que son descendientes de las bacterias. Como él también estudia el papel de los coágulos de sangre en la resistencia a las infecciones, Armstrong decidió poner a prueba las mismas técnicas en la formación de coágulos de sangre que habían sido expuestos a bacterias o a lipopolisacáridos bacterianos. Las sondas fluorescentes iluminaron los coágulos, lo que demuestra que las fibras de coágulo mantienen los lipopolisacáridos en su superficie.
Armstrong y sus colegas analizaron los coágulos de sangre, o su equivalente, de los seres humanos, los ratones, las langostas y de los cangrejos. En todas las cuatro especies, encontraron que los lipopolisacáridos marcados con fluorescencia se unen a las fibras de la coagulación de la sangre. La toxina se une muy firmemente de tal manera que no puede ser eliminada fácilmente por tratamientos químicos que eliminan macromoléculas débilmente unidos a las proteínas del coágulo.
Armstrong también fue capaz de filmar los coágulos en los vasos sanguíneos de ratones in vivo,  mostró que estos coágulos tomaron lipopolisacáridos en tiempo real. Estos experimentos in vivo, dijo, confirman las hipótesis y ofrecen nuevos conocimientos sobre la patología de la sepsis.
Una de las consecuencias mortales del shock séptico es la coagulación intravascular diseminada, cuando se forman coágulos de sangre rápidamente por todo el cuerpo. Pero los nuevos resultados sugieren que en una escala pequeña y local, esto podría ser parte de un mecanismo de protección contra la sepsis - estos coágulos intravasculares pueden absorber grandes cantidades de lipopolisacáridos de la sangre. También muestran que en lugar de ser una barrera física simple, los coágulos sanguíneos desempeñan un papel activo y dinámico en la protección del cuerpo contra las infecciones


Fuente: ScienceDaily

martes, 3 de diciembre de 2013

Las cohesinas controlan la segregación de los cromosomas en los ovocitos

El punto de control de ensamblaje del huso mitótico (SAC) es un mecanismo de vigilancia que retrasa la división celular hasta que todos los cromosomas se hayan unido a los polos del huso. Si este mecanismo se altera en los ovocitos, puede provocar que los cromosomas se repartan incorrectamente, produciendo fetos con aneuploidías, que conducen a anormalidades como el síndrome de Down (trisomía 21), síndrome de Edward (trisomía 18) o el síndrome de Klinefelter (XXY). El investigador IMBA Kikue Tachibana-Konwalski y su equipo, junto con colaboradores de la Universidad de Oxford han descubierto ahora que el buen funcionamiento del SAC en ovocitos de mamíferos depende del "pegamentos moleculares" denominados cohesinas.
Las cohesinas son esenciales para mantener los cromosomas replicados juntos. Empleando unas "tijeras moleculares" conocida como proteasa TEV, los investigadores inactivaron las cohesinas para generar cromosomas que no se puedan orientar en el huso mitótico y, por tanto,  activado una respuesta en el punto de control y desencadenando una detención del ciclo celular. En cambio, los investigadores encontraron que en los ovocitos en los que las cohesinas se han destruido todavía se dividen y producen óvulos altamente aneuploides. Por lo tanto, se requiere cohesina para un SAC robusta en los ovocitos. Esto tiene importantes implicaciones para el envejecimiento de los ovocitos, donde el deterioro de las cohesinas comprometerá el SAC, lo que conduce a errores en la segregación de los cromosomas.


Fuente: ScienceDaily

viernes, 29 de noviembre de 2013

La metilación controla el desarrollo del cáncer

Un estudio dirigido por investigadores de la Escuela Universitaria de Medicina de Boston (BUSM) demuestra un nuevo mecanismo en el que participan una proteína de señalización y su receptor que puede bloquear la formación de nuevos vasos sanguíneos y el desarrollo del cáncer. Estos hallazgos se han publicado en la revista Science Signaling.
La angiogénesis crea nuevos vasos sanguíneos en un proceso que puede conducir a la aparición y la progresión de varias enfermedades tales como el cáncer y la degeneración macular relacionada con la edad.
Factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) es una proteína de señalización producida por las células dañadas, que se une a uno de sus receptores VEGFR-2, situado en la superficie de las células de los vasos sanguíneos. Una vez que el VEGF se une a su receptor, se activa y envía una señal bioquímica al interior de la células que forman la pared de los vasos sanguíneos para iniciar la angiogénesis. Actualmente hay varios medicamentos aprobados por la Administración Federal de Drogas estadounidense que se dirigen a bloquear este proceso. Sin embargo, estos medicamentos están limitados por tener una eficacia insuficiente y porque se desarrolla resistencia.
Los investigadores demostraron que un proceso bioquímico denominado metilación, el cual puede regular la expresión génica, también afecta a VEGFR-2, y esto puede conducir al desarrollo de la angiogénesis. Mediante el uso de varios métodos, los investigadores fueron capaces de interferir con el proceso de metilación de VEGFR-2 y posteriormente bloquear la angiogénesis y el crecimiento tumoral.

"El estudio apunta que la metilación de VEGFR-2 es un objetivo interesante, aún inexplorado, para el desarrollo de fármacos para bloquear la angiogénesis en el cáncer y en la degeneración macular, marcando el comienzo de un nuevo paradigma en la terapia anti-angiogénesis", dijo Nader Rahimi, PhD, investigador principal del estudio.

Fuente:ScienceDaily

miércoles, 27 de noviembre de 2013

Descubierto un nuevo mecanismo capaz de aumentar la tasa de supervivencia en pacientes sépticos

La sepsis, una excesiva respuesta inmunitaria del organismo frente a las infecciones, mata a más personas que el cáncer de mama, el cáncer de próstata y el VIH juntos. En promedio, el 30 por ciento de los diagnosticados con sepsis mueren.
Un nuevo estudio realizado por Jamey Marth, director del Centro de Nanomedicina de la Universidad de California en Santa Barbara y profesor del Instituto de Investigación Médica Sanford-Burnham, ha descubierto un nuevo método para aumentar la supervivencia en la sepsis. Los resultados han sido publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
A partir del trabajo anterior en el que el equipo de Marth reveló la finalidad biológica del receptor de Ashwell-Morell (AMR) en el hígado, el nuevo descubrimiento no sólo describe el mecanismo de protección del AMR, sino que también describe una manera de aprovecharlo para su uso terapéutico. La sepsis suele provocar la coagulación sanguínea generalizada y trombosis, que puede conducir a una insuficiencia orgánica y a la muerte.
Los investigadores encontraron que el receptor AMR protege al organismo mediante una rápida eliminación de los componentes protrombóticos normalmente presentes en el torrente sanguíneo, entre los que se incluyen las plaquetas y los factores de coagulación específicos que contribuyen a la formación de coágulos de sangre. El estudio aclara el mecanismo concreto de la función de AMR que mitiga los efectos letales de la excesiva coagulación de la sangre y la trombosis en la sepsis.
La clave está en la neuraminidasa, una enzima que está presente en muchos microorganismos patógenos, como es el Streptococcus pneumoniae, la bacteria utilizada en este estudio, que sigue siendo una de las cinco principales causantes de muerte en todo el mundo. Los patógenos utilizan la neuraminidasa para entrar en las células, pero una vez que el patógeno entra en el torrente sanguíneo, la enzima remodela la superficie de las plaquetas y otras glicoproteínas en circulación. Esta remodelación avisa al receptor AMR para que eliminen esas plaquetas y los factores de coagulación antes de que tengan la oportunidad de contribuir a la coagulopatía letal de la sepsis.
"Es un mecanismo de protección altamente conservado nunca antes identificado", dijo Marth,. "El hospedador ha evolucionado este mecanismo de protección durante millones de años como una manera de compensar el impacto letal del agente patógeno en nuestro sistema de coagulación."
Los científicos se preguntaron qué pasaría si se pudieran pre-activar y aumentar la función de este receptor en las primeras fases de la sepsis. Para responder a esa pregunta, se infectaron ratones con Streptococcus pneumoniae y luego se les administró una dosis única de neuraminidasa. "Hemos sido capaces de aumentar el doble la supervivencia de los animales a la sepsis", dijo Marth. "Hemos visto el mismo mecanismo que se activa en la sepsis humana y estamos entusiasmados por el potencial de este enfoque como un tratamieno para salvar millones de vidas."
Al observar detalladamente el mecanismo de protección llevado a cabo por el receptor AMR, Marth y sus colegas observaron que el receptor tiene la capacidad para identificar selectivamente y eliminar ciertos componentes de la sangre que pueden dañar al organismo al contribuir a la coagulación de la sangre en la sepsis.
Aunque algunos científicos han sugerido que poco podrá obtenerse a partir de la investigación sobre la sepsis en especies no humanas, el estudio realizado por el equipo de Marth, describe un mecanismo de protección del organismo que se conserva a través de la evolución de los mamíferos y que puede ser fácilmente manipulado. El hecho de que este mecanismo es imperceptible para los estudios de la variación genómica y la expresión de genes puede explicar por qué los demás no han descubierto antes. "Gran parte de la investigación biomédica se centra en el gen. En nuestra investigación, fue el estudio del metabolismo el que proporcionó la clave", explica Marth.
"Porque parece que existe el mismo mecanismo de protección en los seres humanos, los inversores ya nos han contactado para mover esta investigación hacia adelante en los ensayos clínicos", dijo Marth. "Se estima que entre 50 y 100 millones de personas alrededor del mundo tienen sepsis cada año, y ahora podemos imaginar un tratamiento eficaz y simple que consiste en la administración una enzima que no necesita refrigeración, mezclada con solución salina, que se coloca en una jeringuilla y se inyecta por vía intravenosa. Esto tiene el potencial de aumentar el número de vidas salvadas tanto en los países desarrollados, como en los países subdesarrollados”.


Fuente: ScienceDaily