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Los investigadores han descubierto una proteína que imita los efectos del ejercicio

Un equipo liderado por investigadores del Dana-Farber Cancer Institute han aislado una hormona natural de las células musculares que activa algunos de los beneficios clave sobre  la salud derivados del ejercicio. La proteína, que sirve como un mensajero químico, es un candidato muy prometedor para el desarrollo de nuevos tratamiento para la diabetes, la obesidad y quizás otros trastornos. Bruce Spiegelman, un biólogo celular en el Dana-Farber, es el autor principal del estudio publicado en la versión digital de Nature. El primer autor es el Ponto Bostroöm, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Spiegelman.

Llamada la hormona "irisin", después de Iris, como la diosa griega de mensajería. Su descubrimiento es un importante primer paso en la comprensión de los mecanismos biológicos que se traducen el ejercicio físico en los cambios beneficiosos para el organismo, tanto en personas sanas como en la prevención o tratamiento de la enfermedad.  Según el informe, la hormona irisin tiene "efectos de gran alcance"  en el tejido adiposo o tejido graso, - depósitos subcutáneos de grasa blanca que las calorías almacenan el exceso, y que contribuyen a la obesidad. 

Cuando irisin fue inyectado en ratones - los interruptores de la hormona en los genes que convierten la grasa blanca en grasa "buena" marrón se activaron. Esto es beneficioso porque se quema la grasa marrón. Sólo una pequeña cantidad de grasa marrón se encuentra en los adultos, pero los niños presentan niveles más altos. A raíz de los hallazgos de Spiegelman y otros, se ha producido una oleada de interés por las posibilidades terapéuticas de aumento de grasa marrón en los adultos. 

Estimular la producción de grasa marrón con irisin ha demostrado mejorar la tolerancia a la glucosa, una medida clave en la salud metabólica, en los ratones alimentados con una dieta alta en grasas. El descubrimiento no permitirá que la gente pueda evitar ir al gimnasio y fortalecer los músculos al tomando suplementos de irisin, ya que la hormona no fortalece la capacidad múscular. Los experimentos demostraron que los niveles de irisin aumentan como consecuencia de episodios repetidos de ejercicio prolongado, pero no durante la actividad muscular a corto plazo. 

El equipo del Dana-Farber identificó irisin en la búsqueda de genes y proteínas reguladas por un regulador metabólico principal, llamado PGC1-alfa, que se activa por el ejercicio. El grupo de Spiegelman había descubierto PGC1-alfa en una investigación anterior. En la búsqueda de dianas moleculares de irisin aumento la actividad PGC1-alfa en última instancia, determino con precisión su ubicación dentro de la membrana externa de las células musculares. Este descubrimiento va en contra de los estudios realizados de otros científicos que tal proteína se encuentra en el núcleo de la célula.


Parece paradójico que el ejercicio pueda estimular la secreción de una hormona polipeptídica que aumenta el gasto energético. Una explicación para que la expresión irisin aumente con el ejercicio en el ratón y el hombre puede ser que se desarrolló como consecuencia de la contracción muscular durante el temblor. La secreción de los músculos de una hormona que activa la termogénesis adiposo durante este proceso podría proporcionar una más amplia defensa contra la hipotermia. En climas extremadamente fríos, los músculos trabajan duro a través de escalofríos. A su vez el temblor puede enviar mensajes al cuerpo para crear más grasa marrón que regula el calor.

Para probar si el aumento irisin por si solo podía imitar los beneficios del ejercicio, los científicos inyectaron cantidades modestas en ratones sedentarios que eran obesos y pre-diabéticos. Con 10 días de tratamiento, los ratones tenían un mejor control del azúcar en la sangre y los niveles de insulina - de hecho se observo la prevención de la aparición de la diabetes - y la pérdida de una pequeña cantidad de peso. A pesar de que la pérdida de peso era pequeño, los resultados que la hormona puede tener un efecto mayor cuando se administra por períodos más largos. 

No se observaron signos de efectos de toxicidad o efectos secundarios, como fue aventurado por los investigadores, limitando el aumento de los niveles de irisin generalmente producida por el ejercicio. En parte porque es una sustancia natural y debido a que el ratón y las  proteína que generan son idénticas. El siguiente paso es desarrollar  un medicamento basado en irisin rápidamente en los ensayos clínicos en un plazo de dos años. El descubrimiento irisin ha sido licenciado por Dana-Farber exclusivamente para Ember Therapeutics para el desarrollo de fármacos. 

El trasplante selectivo de células en el cerebro corrige la obesidad en ratones

Los bajos niveles de los receptores neuronales de una proteína conocida como Leptina, reducen la respuesta en la regulación de la sensación de saciedad durante en la ingestión de alimentos por parte del organismo. Lo que sugiere que podría ser la causa genética de la obesidad severa en humanos y animales. Científicos de la Universidad de Harvard, Hospital General de Massachusetts (MGH)  y el Instituto de Biología Experimental Nencki de la Academia Polaca de Ciencias (Nencki Institute) en Varsovia han demostrado en sus experimentos con ratones que es posible restaurar funciones del cerebro dañadas mediante el trasplante de un pequeño número de nuevas neuronas en un área del cerebro concreto. 

Los resultados de los ensayos preliminares muestran unos resultados prometedores en el aumento de la respuesta de los receptores neuronales de la Leptina, observandose un efecto espectacular en la reducción drástica en el peso de los ratones obesos genéticamente defectuosos y la reducción significativa de los síntomas adversos que la acompañan como la diabetes. Las células trasplantadas a menudo se desarrollan de una manera incontrolada, generando procesos oncológicos. El objetivo de la investigación llevada a cabo durante los últimos cinco años era demostrar que el trasplante de un pequeño número de células podrían restaurar los circuitos neuronales y fortalecer su respuesta neuronal. 


La leptina es una proteína secretada por las células del tejido graso en la sangre cuando está comiendo. Cuando llega al hipotálamo, este reacciona a través de las neuronas específicas, regulando la sensación de saciedad o de hambre, respectivamente. Los ratones deficientes en el receptor de la leptina no conocen la sensación de saciedad. Siendo su peso de hasta dos veces más que en los individuos sanos desarrollando diabetes avanzada. El equipo de la Universidad de Harvard y el Instituto Nencki se centraron en el trasplante de neuronas inmaduras (neuroblastos), estas son las células madre específicas que determinan el desarrollo de las neuronas. 

Células aisladas de pequeñas regiones del cerebro en desarrollo embrionario de ratones sanos fueron utilizadas para trasplantes. Por lo tanto se aumenta la probabilidad de que las células introducidas en los cerebros se transformen en los receptores neuronales o células gliales. Lo habitual es cultivar millones de células para ser posteriormente trasplantadas. En este proyecto, sin embargo, los científicos inyectaron una selección de apenas varios miles de progenitores de neuroblastos en el hipotálamo de los ratones modificados genéticamente. 


Utilizando un microscópio de ultrasonido de alta frecuencia localizaron el área cerebral donde administrar las células. Esta precisión en el tratamiento permitió realizar  microtransplantes selectivos no invasivos con una precisión desconocida hasta ahora. Todas las células trasplantadas se han marcado con una proteína fluorescente, lo que hizo posible su seguimiento en los cerebros de los destinatarios. Observaciones llevadas a cabo de 20 o más semanas después del procedimiento han demostrado que casi la mitad de las células trasplantadas se transformaron en neuronas con morfología típica, la producción de proteínas características de las neuronas normales. 


Mediante la aplicación de sofisticadas técnicas de investigación, fue posible demostrar que toda la gama  de neuronas fueron restauradas en el centro del cerebro restaurando la función  del hambre y la saciedad. Por otra parte, las nuevas neuronas formaron sinapsis comunicandose con otras neuronas en el cerebro, así como reaccionaban adecuadamente a los cambios en los niveles de glucosa en la leptina, y la insulina. La prueba final para la restauración del buen funcionamiento del hipotálamo en ratones fueron las mediciones de peso corporal y los factores metabólicos de la sangre. A diferencia de la población control de ratones obesos genéticamente defectuosos, el peso de los ratones con neuronas trasplantadas era similar al peso que presentan los ratones normales. Produciéndose una mejoría en los parámetros sanguíneos del metabolismo. Muchos intentos se han descrito en la literatura hasta la fecha del trasplante de células en el cerebro. Demostradose que un trasplante muy pequeño de neuroblastos y sus progenitores poseen la capacidad de reconstruir las áreas dañadas del cerebro que regulan diferentes funciones en el organismo.



Debido a lo satisfactorio de los ensayos el autor principal del estudio el doctor Artur Czupryn piensa que es posible introducir nuevas neuronas, que funcionen correctamente, que se integren bien en el tejido receptor nervioso y restaure las funciones cerebrales que faltan. Además, este método al ser de baja invasiva, no dio lugar a la formación de tumores. Los resultados logrados por el grupo de la Universidad de Harvard y el Instituto Nencki definen una línea de investigación prometedora, que podría conducir al desarrollo de terapias de reparación. Este nuevo método podría ayudar, por ejemplo, a eliminar los efectos de un derrame cerebral o mejorar el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, que se asocia con una disfunción dentro de un área del cerebro concreta. 

Identifican un gen implicado en el aneurisma aórtico abdominal

El tabaquismo y la hipertensión arterial aumenta el riesgo de padecer aneurisma de aorta, pero la enfermedad también se diagnostica en familias en las que ninguno de sus miembros realiza una conducta de riesgo, lo que sugiere que los genes juegan un papel importante. O eso revela un estudio en el que se ha identificado una mutación genética común que aumenta el riesgo de desarrolla aneurismas. El hallazgo podría ayudar a desentrañar por qué los aneurismas se forman en la aorta, la arteria más grande del cuerpo, y que lo hace crecer de tamaño que los hace propensos a la ruptura.
La enfermedad es más común en los blancos, hombres de mediana edad y con frecuencia pasa desapercibido porque los aneurismas rara vez causan síntomas evidentes hasta manifestarse y provocar una hemorragia interna masiva. Las personas que fuman y tienen presión arterial alta tienen un mayor riesgo de sufrir un aneurisma de la aorta abdominal (AAA), pero también se detectan casos en los que no existe una relación causa efecto, lo que podria significar que la herencia genetica juegan un papel importante en su progreso. Un equipo dirigido por Matt Bown, cirujano vascular en la Universidad de Leicester  en el Reino Unido, contrasto el genoma de 1.866 pacientes con aneurismas de aorta abdominal con un grupo formado por 5.534 personas sanas. Las secuencias de genes que aparecieron con mayor frecuencia en los pacientes con aneurisma se confirmaron varios miles de los pacientes que no presentaban síntomas. 



En un estudio publicado en la revista American Journal of Human Genetics , el equipo de describió una variante de un gen llamado LRP1 que era más común en pacientes con aneurismas que en los voluntarios del grupo control. El gen ha despertado el interés de los científicos, ya que no se sabe si están asociados con enfermedad coronaria, presión arterial alta u otras condiciones que afectan al sistemacirculatorio. Las conclusiones revelaron datos como que el 38% de los europeos blancos llevan dos copias del gen mutado LRP1, uno de cada progenitor, lo que eleva a un riesgo del 14% el poder padecer un aneurisma de aorta abdominal. Para los hombres mayores de 65 años, las posibilidades de padecer un aneurisma aumenta entre el 5% y el ​​5,7%. El descubrimiento contribuirá en los esfuerzos por detectar personas con riesgo de los aneurismas de aorta, arrojando luz sobre los mecanismos biológicos que causan la enfermedad. 


Se espera que poder encontrar la manera de detener su crecimiento y evitar que las personas que necesiten una intervención. El gen LRP1 es conocido para regular una enzima llamada MMP9 que rompe las paredes de los vasos sanguíneos, pero no está claro exactamente cómo la variante del gen afecta a los aneurismas. La mutación es mas común entre los europeos que en la población del sureste asiático, que rara vez desarrollan aneurismas, pero es más común entre los afroamericanos, que también son menos afectados por la enfermedad que la población blanca. A principios de 2013, el NHS espera poder examinar a todos los hombres mayores de 65 años de edad en Inglaterra para valorar la (AAA) utilizando ultrasonido. 

La prueba consistirá en controlar el tamaño de cualquier aneurisma por diminuto que encuentren,  que son aquellos cuyos aneurismas presenta al menos un tamaño de 5,5 cm de ancho,  que es cuando se considera que están en riesgo de estallido. Alrededor de 4.000 personas al año en el Reino Unido se someten a cirugía para el tratamiento de aneurismas de la aorta, lo que implica la inserción de un stent cilíndrico en la aorta. Según la Fundación Británica del Corazón, la enfermedad mata a unas 7.000 al año. 

Nuevo papel para "hormona del amor" en la formación del sistema nervioso

Gran parte de la química del cuerpo está controlada por el cerebro - de la presión arterial al metabolismo de los alimentos. En un estudio publicado recientemente en la revista Developmental Cell, un equipo de científicos dirigido por el Dr. Gil Levkowitz del Instituto Weizmann  en Israel ha revelado la estructura exacta de este área del cerebro crucial en el que se procesan las señales bioquímicas de las células cerebrales que posteriormente circulan en el torrente sanguíneo cubriendo la totalidad del organismo. En el estudio descubrieron una función nueva y sorprendente de la oxitina conocida coloquialmente como "hormona del amor", que muestra como estaría implicada en la formación y desarrollo de esta estructura cerebral.

El área en cuestión, es la neurohipófisis, una interfaz entre las fibras nerviosas y los vasos sanguíneos situados en la base del cerebro. Aquí, se producen algunas de las principales interacciones entre el cerebro y el resto del organismo: Las hormonas producidas por los nervios en los vasos sanguíneos regulan una serie de procesos vitales del cuerpo, incluyendo el equilibrio de líquidos y las contracciones uterinas durante el parto. A pesar de que la neurohipófisis se ha estudiado durante más de un siglo, los científicos del Instituto Weizmann han desarrollado nuevas herramientas genéticas que les ha permitido examinar la exacta disposición tridimensional de la estructura del cerebro y aclarar los procesos celulares y moleculares que conducen a su formación. 

La neurohipófisis es un área cerebral es sumamente compleja, los científicos realizaron la investigación empleando en el estudio embriones vivos de pez cebra. Estos embriones totalmente transparentes ofrecen un modelo único para estudiar el cerebro de los vertebrados, debido a que facilitan la manipulación genética con relativa facilidad a los investigadores, permitiendo observar la formación real de una neurohipófisis bajo un microscopio. El estudio reveló una nueva y sorprendente función para el mensajero hormonal de oxitocina, llamada la "hormona del amor", porque, además de controlar el apetito y los comportamientos reproductivos de la mujer tales como la lactancia materna, también estaría implicada en la formación de la neurohipófisis, en la etapa de gestación del embrión. 

Los científicos demostraron que la oxitocina, es una de las dos principales hormonas secretadas en la neurohipófisis adultos, estando involucrada en el desarrollo de esta área del cerebro en el embrión. En esta etapa, la oxitocina regula la formación de nuevos vasos sanguíneos. El mensajero ayuda a construir el camino para la transmisión de señales en el organismo. Estos resultados proporcionan un importante avance en la investigación básica, ya que arrojan luz sobre los procesos fundamentales del cerebro, y en el futuro también podrían ser relevantes  en el tratamiento de las lesiones y enfermedades que afectan al sistema nervioso


En la neurohipófisis es uno de las pocas partes del cerebro que pueden regenerarse después de una lesión, una comprensión de cómo se forma podría algún día ayudar a lograr la regeneración de otras partes del sistema nervioso central.

La dieta tiene repercusión en la expresión genética de la enfermedad cardiaca

Según muchos miembros de la comunidad científica las leyes de la herencia genética, el genotipo que se transmite de padres a hijos  es un hecho que no puede ser modificado biologicamente mediante la educacion en determinados habitos en su vida diaria. Este mantra sugiere que no se puede cambiar la expresión de los genes que se transmiten, o el efecto de estos genes por el cambio en los habitos o  comportamientos, por ejemplo la modificacion del régimen dietético. Los resultados de un reciente estudio cuestionan este dogma científico, un equipo internacional de científicos, dirigido por investigadores de las universidades de  McMaste McGill, en Canada han elaborado un detallado documento que sugiere que el aumento de la ingesta de verduras y hortalizas inhibe la actividad de la variante del gen 9p21, asociado con la presencia de riesgo de enfermedad cardiovascular.


Se conoce que variante del gen 9p21 inciden en el aumento del riesgo de contraer enfermedades del corazón de aquellos individuos que lo portan. Los ensayos dirigidos por ell Dr. Jamie Engert, que es un investigador especialista en enfermedades cardiovasculares del Instituto de Investigación de la McGill University Health Centre (RI-MUHC) y miembro asociado del Departamento de Genética Humana de la Universidad McGill. Confirmaron que adquirir una dieta de origen vegetal en personas con riesgo de enfermedad cardiovascular podría debilitar significativamente su efecto.



La investigación, que representa uno de los mayores estudios de interacción gen-dieta que se ha realizado sobre la enfermedad cardiovascular, implicó el análisis de más de 27.000 personas de cinco etnias - Europa, Asia del Sur, China, América Latina y  África - y el efecto que sus dietas tenían sobre la expresión del gen 9p21. Los resultados sugieren que los individuos que presentan un genotipo de alto riesgo que consumieron una dieta acorde con su genotipo, compuesta principalmente de verduras, frutas y bayas, tenían un riesgo similar de un ataque al corazón que aquellos con el genotipo de bajo riesgo.


Se ha observado que el efecto de un genotipo de alto riesgo puede ser mitigado por el consumo de una dieta rica en frutas y verduras, según Sonia Anand, investigador adunto principal del estudio e investigador en el Population Health Research Institute y profesor de medicina y epidemiología en la Escuela Michael G. DeGroote de Medicina de la Universidad McMaster. Los resultados apoyan la recomendación de salud pública de consumir más de cinco porciones de frutas o verduras como una forma de promover la buena salud.


Los resultados de la investigación sugiere que puede haber una importante interacción entre los genes y la dieta en la enfermedad cardiovascular, según el estudio Dr. Ron Do, que participo en esta investigación como parte de su doctorado  y que trabaja en el Centro de Genética Humana Investigación en el Hospital General de Massachusetts, Boston, Massachusetts. El próximo reto es comprender el mecanismo de esta interacción, lo que arrojará luz sobre los procesos metabólicos subyacentes relacionados con la expresión de la variante del gen 9p21.

Un estudio revela la importancia de la proteína Kibra en la fijación de nuevos recuerdos

En un ultimo estudio un equipo de investigadores dirigidos por Richard L. Huganir, profesor y director del Salomón H. Snyder Departamento de Neurociencias de la Universidad Johns Hopkins University School of Medicine, y un investigador del Howard Hughes Medical Institute. han descubierto en ratones adultos que el aprendizaje y la memoria se ven profundamente afectada cuando se altera la cantidad de ciertas proteínas en partes específicas del cerebro de los mamíferos.

La proteína,  conocida como Kibra, estaba vinculada en estudios anteriores en humanos a la memoria y la protección contra la enfermedad de aparición tardía de Alzheimer. El nuevo trabajo en ratones, publicado el 22 de septiembre en la revista Neuron, muestra que Kibra es una parte esencial de un complejo de proteínas que controlan el modelado de los circuitos cerebrales, un proceso que codifica la memoria

Existen estudios que han revelado la existencia de poblaciones de seres humanos que son un poco más inteligentes y tienen una mejor recuperación de la memoria que otros, estos rasgos se han localizado en el gen que codifica para la proteína Kibra. Los ensayos realizados por Hungair y su equipo en ratones muestran que ese mismo gen está implicado en el funcionamiento de las sinapsis, esta función es vital para que las neuronas se comuniquen, y en la plasticidad del cerebro, lo que sugiere que podría representa un papel en el proceso de fijación de los recuerdos.

Tras aislar las células del cerebro del ratón y confirmar mediante pruebas bioquímicas que los receptores conocidos como AMPA de los neurotransmisores interactúan en el cerebro. Entonces determinaron que Kibra regula la  actividad de los receptores AMPA desde el interior de las células nerviosas del cerebro facilitando la sinapsis. En primer lugar el se cultivaron la células in vitro extraídas del cerebro de ratones embrionarios durante dos semanas, modificando genéticamente algunas de esas células para producir menos proteínas Kibra.

A continuación, se colocaron las neuronas en una cámara de imágenes y registraron la actividad de los receptores AMPA una vez por minuto durante 60 minutos. Los resultados mostraron que los receptores AMPA se movían más rápido en las células con menos Kibra que en las células de control con cantidades normales de la proteína, lo que demuestra que Kibra regula los receptores de las células cerebrales.

El trabajo cofirma que la actividad de los receptores AMPA en la sinapsis sirve para reforzar las conexiones en el cerebro, señalando que la mayoría de las formas de aprendizaje implican el fortalecimiento de algunas sinapsis y el debilitamiento de las demás, un fenómeno conocido como plasticidad, que es responsable de los circuitos de la escultura en el cerebro que codifican la memoria. Sin Kibra, este proceso no funciona correctamente, y como resultado, el aprendizaje y la memoria están en peligro.  La proteína Kibra ayuda específicamente  a crear un grupo de receptores que se usa para fortalecer las sinapsis durante el aprendizaje.

Por ultimo en un estudio, con rodajas de cerebro de ratones con o sin Kibra, se midieron la actividad eléctrica y la plasticidad sináptica en las células nerviosas, los ratones que carecían Kibra mostraron una menor plasticidad, un fenómeno que se traduce en una menor capacidad de aprender y recordar nueva información. En el trabajo con el cerebro de los mamíferos muestra que Kibra, es necesario para la función normal del cerebro y los procesos asociados con el aprendizaje y la memoria, es importante para regular el tráfico de los receptores AMPA. Además Kibra se ha asociado con la protección contra la aparición enfermedad de Alzheimer temprana, estos estudios pueden ayudar a definir nuevas dianas terapéuticas para el tratamiento de los trastornos de la memoria relacionados con la edad.