El sexo y… ¿los parásitos?

¡Aaaaah, el sexo…! palabra controvertida e incluso censurada. El sexo ha sido una palabra frecuentemente utilizada únicamente con una connotación moral y religiosa, y hasta hace poco como un asunto de salud pública, y en algunos casos (los menos…) de educación. Sin embargo, alguien se ha preguntado alguna vez… ¿y por qué el sexo existe?

Es decir, en términos biológicos los sexos (masculino y femenino) existen como un mecanismo o vía que nos permite a muchas especies reproducirnos y de esta forma existir, o en términos evolutivos evitar la extinción de nuestra especie y así permanecer.

Pero, ¿por qué la reproducción sexual surgió como un mecanismo de reproducción? Porque si lo pensamos un poquito, podrían existir muchas otras formas de reproducirnos, como clonarnos. La clonación como forma de reproducción de hecho existe entre muchos organismos (solo que en biología se le denomina reproducción asexual). Pero la pregunta aquí es: ¿por qué la vida o el medioambiente ha favorecido a la reproducción sexual por encima de otras opciones?

Es decir, si las especies pudiéramos reproducirnos de manera asexual, ¿por qué la existencia de los varones? Esto, en términos evolutivos es llamado “costos de los varones”. En evolución se considera que una población de hembras asexuales podría reproducirse a una velocidad mayor a la que tendrían si su reproducción fuera sexual, y dado que los hombres no se pueden reproducir así mismos y a que en muchas ocasiones (hablando de todas las especies) no contribuyen en nada durante la gestación excepto con los genes, la existencia de su sexo implica un costo para la población. Bajo este esquema los evolucionistas se preguntan: pese al costo de los varones el sexo existe… ¿por qué?

Un estudio reciente brinda por vez primera pruebas de las presiones evolutivas que favorecen la reproducción sexual de la asexual (o clonación), y que podrían ser la explicación de la aparición o permanencia a lo largo del tiempo del sexo, apoyando de esta forma una vieja hipótesis llamada: “La Reina Roja”.

La hipótesis de la Reina Roja (Red Queen Hypothesis)

En términos evolutivos explicar por qué la existencia del sexo no es fácil, sin embargo algunos evolucionistas han intentando dar alguna explicación a ello. Este es el caso de la hipótesis de la Reina Roja, hipótesis evolutiva originalmente planteada por Leigh Van Valen en 1973. Si el nombre de está hipótesis les parece familiar, es porque el término fue tomado justamente de la carrera de la Reina Roja del capítulo 2 de “A través de los espejos” del escritor Lewis Carroll (autor de Alicia en el país de las maravillas). En el cual la Reina Roja dice (traducción libre):

“Esto se encarga de mantener todas las cosas en su lugar”

Traduciendo lo anterior en términos evolutivos

La adaptación continua es necesaria para que una especie se mantenga entre los organismos que co-evolucionan con ella

Así, la hipótesis de la Reina Roja propone que la reproducción sexual ofrece a plantas y animales una ventaja adaptativa en la batalla sin fin entre ellos y sus parásitos, es decir que la recombinación genética que existe durante la reproducción sexual acelera nuestra adaptación biológica contra los parásitos que nos atacan. En otras palabras

La teoría sostiene que el sexo evolucionó, ya que permite a los organismos reorganizar sus genes en nuevas combinaciones para mantenerse un paso por delante de los parásitos– (BBCnews).

Resulta realmente extraño pensar que la existencia del sexo, palabra que ha generado un sin fin de debates e incluso castraciones y muertes en más de una sociedad, pudiera tener su origen en la batalla por la supervivencia de una especie frente a sus depredadores.

Pese a que diversos estudios ya habían arrojado resultados a favor de esta hipótesis, la dificultad de comprobarlos de manera experimental había resultado sumamente complicada, obviamente debido al tiempo que estudios de este tipo implican. Sin embargo el esfuerzo de un grupo de investigadores estadounidense al fin nos brinda algunas respuestas claras al respecto. Tal vez sea mi entusiasmo por estos temas, pero los resultados obtenidos por Levi y colaboradores con relación a esté tema son realmente sorprendentes.

Para evitar cualquier juicio de valor moral o personal al respecto, aquí les platico los procederes y resultados de dicho estudio para que cada quien saque sus conclusiones al respecto:

Para realizar el estudio utilizaron a un gusano redondo llamado Caenorhabditis elegans y la bacteria Serratia marcescens, que invade y mata a estos gusanos.

Para estudiar el papel de los parásitos en seleccionar un tipo de reproducción propiciaron el crecimiento de varias poblaciones de estos gusanos, unos que se reproducen sexualmente y otros de manera asexual, algunos con o sin la bacteria Serratia marcescens. El resultado después de 20 generaciones de gusanos fue:

Se encontró que la co-evolución con el patógeno (Serratia marcescens) llevó rápidamente a los gusanos de reproducción asexual (clonación) a la extinción, mientras que los gusanos que se reproducen de forma sexual persistieron.

En su artículo en la revista Science, Levi y colaboradores concluyen que: en consonancia con la hipótesis de la Reina Roja, los agentes patógenos que co-evolucionan (adaptación mutua entre dos especies que interactúan) pueden seleccionar la reproducción sexual o el sexo.

Es impresionante la forma en que la vida avanza, y de acuerdo con los resultados de Levi y colaboradores, es la recombinación genética lo que determinada nuestra capacidad de adaptarnos y sobrevivir en la interminable carrera por la supervivencia. Si pudiéramos adaptar lo anterior a nuestra vida cotidiana, la diversidad social es mucho mejor opción que la “unilateralidad”.

Ahora que existe evidencia experimental de que el sexo evolucionó, al menos en parte porque la recombinación de genes nos brinda una mayor capacidad de adaptación contra las especies que nos parasitan, esperemos que la visión del sexo por parte de muchos sectores de nuestras sociedades se amplíe…

Enlaces de interés sobre este tema:

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-14046316

http://www.sciencemag.org/content/333/6039/166.summary

http://www.sciencemag.org/content/333/6039/216.abstract

http://jhered.oxfordjournals.org/content/101/suppl_1/S13.full.pdf+html

http://www.health.medicbd.com/wiki/Red_Queen’s_Hypothesis

Editando el DNA: Nuevas Tecnologías

En la publicación del 26 julio de la revista Nature, el artículo con el título “Cut and paste therapy fixes mouse haemophilia” resalta el logro del uso de una tecnología reciente denominada genome editing o edición del genoma para corregir la coagulación en un ratón hemofílico. Para entender de qué se trata esto de la edición del genoma o “cut and paste” como lo llama Janelle Weaver en dicha revista vamos a revisar los fundamentos del estudio de Katherine High, investigadora de la enfermedad de la hemofilia del Children’s Hospital of Philadelphia in Pennsylvania.

Enfermedades genéticas

Las enfermedades genéticas se originan debido a un defecto en un segmento del DNA, el cual ocasiona un mal o nulo funcionamiento de un gen. Dado que la causa de la enfermedad es un defecto al interior del DNA, su cura implicaría necesariamente la corrección del segmento defectuoso. Pues esto es lo que la técnica del genome editing intenta hacer y al parecer lo logra, pues resultados recientes auguran un futuro prometedor para este nuevo intento de tratar enfermedades hereditarias.

Katherine High, acaba de publicar un estudio en el que las nuevas tecnologías del DNA, llamadas edición del genoma, al parecer brindan un esperanza para el tratamiento de enfermedades genéticas. En su más reciente publicación en la revista Nature, reportó que el reemplazo de los genes que causan la enfermedad de la hemofilia en ratones logró corregir la coagulación, que es la deficiencia fisiológica que dichas mutaciones generan en los hemofílicos.

¿Qué es la hemofilia?

Para darnos una idea de este logro vamos a hablar un poco de la hemofilia. La hemofilia es un grupo de enfermedades hereditarias que afectan la capacidad de coagulación de la sangre, lo cual impide el control de una hemorragia cuando un vaso sanguíneo se rompe, o como comúnmente decimos, lo que detiene la sangre cuando sufrimos una herida. Está enfermedad es ocasionada por el defecto en dos genes involucrados en la coagulación, en el caso de la hemofilia tipo B el gen deficiente se llama F9, que es un gen que se localiza en el cromosoma X.

Esta enfermedad afecta principalmente a los hombres debido a que el gen defectuoso se localiza en el cromosoma X, y ya que las mujeres tenemos dos copias de este cromosoma (una proveniente de papá y otra de mamá), el defecto genético si existe, puede ser compensado por el gen localizado en otro cromosoma X. Por el contario los hombres al tener un solo cromosoma X, si existen genes deficientes en este cromosoma no existe una copia en otro cromosoma X que la compense.

¿Y cómo la técnica de genome editing reduce los efectos de dicha enfermedad?

Cuando el padecimiento de una enfermedad involucra un gen deficiente, la única forma de solucionarlo es corregir la deficiencia o cambiar el gen “malo” por un gen “bueno”. Y esto último es lo que la técnica de edición de genoma justamente hace, es decir, primero quita el gen malo y luego coloca el gen bueno.

¿Y cómo se hace esto…? Para introducirnos al fantástico mundo de los genes vamos a recordar algunos detalles importantes de lo que es DNA.

El DNA es la molécula que almacena la información genética y se encuentra constituida por dos cadenas de nucleótidos (las moléculas que constituyen al DNA). Como la información necesaria para la vida no es poca, el DNA es una molécula sumamente grande. Así que para poder organizar toda esta información, la célula, estructura o pliega al DNA hasta organizarlo en cromosomas.

Debido a esta organización del DNA es que ciertos tipos de genes quedan localizados en diferentes cromosomas y en distintas partes del mismo.

Si quisiéramos, quitar un gen en particular habría que saber: 1) en qué cromosoma y en qué lugar a lo largo del cromosoma se encuentra el gen, 2) habría que asegurarse de “cortar” de forma específica solamente el gen defectuoso y 3) tener la forma de pegar el gen nuevo.

La técnica de edición de genoma utilizando un enzimas denominadas nucleasas de dedos de zinc (ZFNs), “cortan” el gen defectuoso en el cromosoma. Sin embargo, no todo es tan simple. Decíamos que remover un gen implicaba poder cortar el sitio indicado, así un primer paso implica el diseño de ZFNs específicas para que corten al gen defectuoso en el cromosoma. Después hay que diseñar muy bien el gen a introducir. Finalmente y el paso más difícil es la introducción de las ZFNs y del gen “bueno” no solo al cuerpo, sino también al tejido correcto.

Aunque hace ya más de 50 años que muchos investigadores sueñan con el poder de cambiar un gen defectuoso por un gen nuevo y así poder curar enfermedades hereditarias, la tecnología disponible no ha hecho posible al día de hoy que un tratamiento de este tipo sea aplicable de forma segura.

Anteriormente los intentos por corregir una enfermedad hereditaria implicaban la introducción al cuerpo de virus que contenían en su interior el gen bueno.

Esta metodología tenía (y tiene) varios peros; el primero de ellos es la fuerte reacción del sistema inmune del cuerpo a los virus que se usan como acarreadores del gen. El segundo problema es la ineficiencia con la que el gen era introducido al DNA de las células deseadas. Un tercer problema con esta metodología es la adición de más material genético al DNA: lo hace más grande de lo que era, lo cual al parecer desestabiliza a esta molécula y es el responsable en parte de generar efectos muy nocivos como el desarrollo de cánceres.

En el estudio en cuestión se evidencia uno de los avances en la tecnología de la edición del genoma: evita un incremento en el tamaño del DNA, ya que involucra primero el corte del gen defectuoso y después la adición del gen bueno. Otro avance importante es el uso de los virus dirigidos, aunque el vehículo en el cual el gen es introducido siguen siendo moléculas virales, éstas ya contienen proteínas que las ayudan a dirigirse al tejido en el cual la deficiencia del gen está ocasionando problemas.

Así, en el estudio de Katherine High se logró corregir un defecto genético en un organismo entero, mediante dicha tecnología. Aunque los estudios en ratones no son comparables a los estudios en humanos, lo importante es que el campo de la terapia génica sigue avanzando y esperemos que así continúe. Ojalá en un futuro cercano el reemplazo de genes se convierta en una práctica médica regular.

Las cosas buenas siempre avanzan despacio y paso a paso…

Enlaces de interés sobre este tema:

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature10177.html#/ref2

http://www.nature.com/news/2011/110626/full/news.2011.384.html

http://www.genengnews.com/gen-articles/zinc-finger-nucleases-for-genome-editing/3355/?page=1

Drogas adictivas

Nuestro país, México, se encuentra sumido en una brutal guerra sustentada en la “noble” causa (según reza la campaña presidencial) de alejar las drogas de nuestros hijos. Sin embargo, como es común en nuestra nación la desinformación sobre el tema de las drogas es tal que incluso la frasecita de “alejar las drogas de tus hijos” resulta patética. Dicha desinformación genera no sólo una visión distorsionada de lo que la palabra “DROGA” significa, sino también alimenta la satanización o exclusión de todo aquel considerado drogadicto.

¿Qué es una droga?

Para iniciarnos en el tema, lo primero que deberíamos de saber es ¿qué son las drogas? Una droga es toda sustancia que es introducida al cuerpo y altera las funciones normales del organismo, y que directa o indirectamente sirve para la elaboración de medicamentos. Después de leer esto es evidente que bajo la definición de droga y hablando claro y fuerte: todos somos consumidores de drogas. Tal vez una de las drogas más socorridas por todos los citadinos sea la aspirina, la sal de uvas, el Pepto Bismol, antigripales, el jarabe para la tos y un largo etcétera.

En todos los casos, los medicamentos o drogas tienen efectos secundarios, algunos de ellos más perjudiciales que otros. Sin embargo su uso se justifica por la obtención de un resultado más benéfico que perjudicial.

En algunos casos los medicamentos tienen efectos realmente nocivos, sin embargo aún así son utilizados a falta de una mejor opción para el tratamiento de una enfermedad, que de lo contario conllevaría a la muerte del paciente. El problema de las drogas, aunque pareciera absurdo, no son las drogas en sí, si no la adicción que algunas de éstas (legales e ilegales) generan en algunas personas.

¿Qué son las drogas adictivas?

Una adicción es definida comúnmente como: la pérdida de control y consumo compulsivo de alguna sustancia pese a las consecuencias negativas de la misma. Aquí nuevamente muchos podríamos caer dentro de la definición de “adicto”. Pero hablando de drogas, una droga adictiva es aquella que podría generar adicción. Y la pregunta que todos nos haríamos es ¿cuáles son las drogas consideradas adictivas?, pues son aquellas que las autoridades de salud denominan drogas de abuso como; el alcohol, la nicotina, los inhalables, las anfetaminas, por mencionar algunas.

Lo terrible en este asunto, es que pese al sin fin de guerras por las drogas, la penalización por el consumo de algunas drogas así como las campañas de prevención, poco se sabe del porqué de su efecto adictivo. En relación a ello, una publicación de Christian Lüscher and Mark Ungles proponen una clasificación de drogas de abuso basada en una característica que todas tienen en común. Todas estas drogas de alguna forma comparten como efecto inicial incrementar los niveles de la hormona dopamina, hormona a la que se considera responsable del efecto adictivo de dichas drogas.

La clasificación propuesta es la siguiente:

Los opioidesLos CannabinoidesHidroxibutirato (GHB)LSD

Mescalina

Actúan sobre receptores acoplados a proteínas G
NicotinaAlcoholBenzodiacepinas Actúan sobre receptores ionotrópicos y canales iónicos
CocaínaAnfetaminasÉxtasisEntre otras… Actúan sobre transportadores de aminas biogénicas

De acuerdo con los datos, todas estas drogas incrementan los niveles de dopamina pese a que actúan a través de vías distintas o diferentes receptores en células neuronales. Pero la pregunta aquí es, ¿por qué la dopamina podría ser la responsable de los efectos adictivos de diversas drogas?

¿Qué es la dopamina?

Antes de platicarles los efectos adictivos que se le atribuyen a la dopamina, vamos a conocer a esta hormona. La dopamina es un importante neurotransmisor (sustancias que transmite información entre una neurona y otra) que se produce en varias zonas del cerebro.

Dentro de las funciones o aspectos que la dopamina regula se encuentran el comportamiento, la cognición (capacidad de procesar información), el movimiento voluntario, la motivación, el castigo, la recompensa, es un inhibidor de la producción de prolactina (que participa en la lactancia y satisfacción sexual), en el sueño, en la memoria y en el aprendizaje.

En relación a esto, existe la hipótesis de que la dopamina regula el aprendizaje o la conducta con base en señales de recompensa o placenteros. Es decir, se sugiere que la dopamina proporciona una señal de aprendizaje en ciertas partes del cerebro responsables por la adquisición de nuevos comportamientos.

¿Cómo se regula la dopamina?

Para poder entender cómo las drogas regulan a la dopamina, vamos a darnos una vuelta a la vía de regulación de la dopamina. Una vez sintetizada la dopamina ésta se empaqueta en vesículas, las cuales son liberadas en la sinapsis (la zona de unión entre neuronas) a través de diversos mecanismos: 1) cuando llega un impulso nervioso o 2) cuando se activa un receptor (a grandes rasgos). Una vez liberada la dopamina ésta se une a sus receptores y ejerce las funciones antes mencionadas.

El impacto en las funciones reguladas por la dopamina depende tanto de los niveles de esta hormona así como de la zona del cerebro en la cual es liberada. Así que un aspecto importante en su regulación es la inactivación o la degradación de la dopamina para así controlar sus efectos. Los niveles de dopamina se regulan mediante dos mecanismos principales: a su recaptura por parte de las neuronas o su degradación enzimática.

Debido a que los estudios apuntan a que la adicción en las drogas de abuso puede explicarse en parte por que todas incrementan los niveles de dopamina, ¿cómo podrían estas drogas incrementar sus niveles? Un mecanismo sería: a) activar a los receptores que inducen la liberación de la dopamina, b) activar a los receptores que regulan los impulsos nerviosos o c) inhibiendo su degradación o recaptura.

De acuerdo a los datos, la morfina y los opiodes inducen una fuerte liberación de dopamina a través de activar receptores acoplados a proteínas G (un tipo de proteínas que regulan la comunicación entre las células). Aquí ya empieza a tener un poco más de sentido la clasificación de drogas anterior. En el caso de la cocaína, ésta incrementa los niveles de dopamina bloqueando o impidiendo la recaptura de la dopamina por las neuronas, permitiendo que niveles elevados de dopamina se mantengan en la sinapsis o entre las neuronas. En el caso de las anfetaminas, éstas son reconocidas por una clase de receptores que las introducen al interior de las neuronas. Una vez dentro, este tipo de drogas inducen cambios en la señal eléctrica  neuronal lo cual provoca la liberación de la dopamina.

La regulación, tanto de la producción como de los niveles de dopamina, al parecer no sólo es importante en el asunto de la adicción a las drogas, pues se ha propuesto que una gran variedad de trastornos neurológicos y neuropsiquiátricos (como la esquizofrenia, el déficit de atención, la hiperactividad, transtornos obsesivos-compulsivos, la enfermedad de Parkinson y otros), son ocasionados en parte por una deteriorada señalización de la dopamina (James A. Bibb, 2005. Cell).

Al parecer, las drogas adictivas mejoran el funcionamiento del sistema de recompensa, que involucra a ciertas partes del cerebro que a su vez regulan el comportamiento y los efectos placenteros. Así la dopamina es comúnmente asociada a este sistema y se piensa que es la responsable de la sensación de placer y la motivación para que una persona realice ciertas actividades. Algunas drogas (opiáceos) adictivas generan tolerancia a los efectos de euforia cuando son utilizadas de forma crónica, lo cual implica que el uso de la droga termina convirtiéndose en una forma de mantener niveles de euforia normales.

Existen variaciones genéticas asociadas a una mayor vulnerabilidad a la adicción a ciertas drogas, sin embargo los factores ambientales como el estrés y la derrota social también alteran los mecanismos de recompensa del cerebro.

Así, se cree que la drogadicción ocurre cuando las personas transitan de un uso recreativo a un uso impulsivo-compulsivo habitual, debido en parte a que se ha modificado el sistema de la dopamina y de otros neurotransmisores.

Un aspecto muy importante de la drogadicción es la denominada serie de desencadenantes de deseo y recaída a las drogas:  a) re-exposición a la droga, b) el estrés y b) la re-exposición a las señales ambientales (personas, lugares etc.) que modifican este sistema de recompensa.

Después de asomarnos un poco al mundo de las adicciones, pareciera que no existe mejor forma de evitar una adición a éstas drogas que procurar una calidad de vida aceptable para la población general del un país.

Por esto considero fundamental que los gobiernos realicen las investigaciones necesarias sobre las causas de un problema social y de salud tan importante como es la adicción a las drogas, y que los funcionarios encargados de desarrollar e implementar las políticas anti-drogas estén plenamente informados y conscientes de lo que dichas políticas implican. De lo contrario, creo firmemente que las luchas o guerras en contra de las drogas que realicen los gobiernos estarán destinadas al fracaso.

Enlaces de interés sobre este tema:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1635740/pdf/pmed.0030437.pdf

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3088378/pdf/wjem12_1p0077.pdf

http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?Aktion=ShowFreePage&ArtikelNr=000324065&Ausgabe=0&ProduktNr=254889&filefp=000324065fp.pdf

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B6WSN-4GRH1R2-4-1&_cdi=7051&_user=10&_pii=S009286740500704X&_origin=gateway&_coverDate=…

Diabetes vs Aterosclerosis: efectos de la glucosa

Los cambios en el estilo y la calidad de vida, así como de alimentación han incrementado cierto tipo de padecimientos como la diabetes en la población. El consumo de alimentos hipercalóricos de bajo valor nutricional, pero con altísimos niveles de grasas y azúcares en algunos casos han contribuido y en otros ocasionado el desarrollo de patologías como la obesidad y la diabetes.

En el caso de la diabetes el problema central es un mal funcionamiento del metabolismo de la glucosa, lo que origina niveles altos de glucosa en sangre. Ya habíamos mencionado en los artículos anteriores de esta serie, que la falta de secreción de insulina (la hormona que regula el almacenaje de glucosa) o la falta de respuesta a la insulina por parte de los tejidos que almacenan glucosa, son en la mayoría de los casos, la causa de niveles altos en glucosa.

Sin embargo, el problema de las personas que padece diabetes son los efectos que estos niveles elevados de glucosa ocasiona en su cuerpo. Así mencionábamos en la publicación anterior que la glucosa, cuando se encuentra en niveles elevados, se pega o une a diversas proteínas (glicosilación) ocasionando su mal funcionamiento o impidiendo su función. Sin embargo éste es solamente uno de sus efectos.

La glucosa además, modifica señales celulares que afectan el funcionamiento de las arterias.

Así para contribuir a un mejor entendimiento de la enfermedad tanto de los pacientes como de las personas que trabajan el sector salud, vamos a hablar de otro de los efectos de la glucosa, que explica en parte el desarrollo de la arteriosclerosis e hipertensión en diabéticos.

 

Arteriosclerosis o aterosclerosis

Anteriormente los expertos creían que demasiado colesterol obstruía las arterias mediante la formación de placas o depósitos de colesterol en las paredes de las arterias, y que era ésta obstrucción de las arterias con dichas placas de colesterol la que propiciaba ataques cardíacos e incidentes cerebrovasculares. Sin embargo en los últimos años, la mayoría coincide en que es la reacción del sistema inmune (entre ellas los monocitos y macrófagos; células del sistema inmune que fagocitan o se “tragan” o comen a todos los agentes extraños) a la acumulación de grasa la que crea el riesgo a un infarto. Ya que estas células del sistema inmunológico identifican a los depósitos de grasa como agentes extraños los atacan, ocasionando la inflamación que hace más propensa a las placas a hincharse, romperse y así ocasionar un corte en el flujo sanguíneo.

Así tenemos que la arteriosclerosis o endurecimiento de las arterias se caracteriza por: lesiones en las arterias, adhesión y migración de monocitos y macrófagos, y por la migración y proliferación de células del músculo liso (Wang et al, Cir J. 2011). ¿Y todo esto qué significa…? Vámonos con calma…

De acuerdo a los estudios recientes sobre cómo se inicia una lesión en la pared de las arterias, se ha observado que dichas lesiones inician con la adhesión de monocitos y macrófagos a la placa de lípidos (indicados con el colorazul claro del esquema de la derecha); también existe la acumulación de ácido hialurónico (indicado en color verde, componente de la red de soporte de las células y promotor de la proliferación celular), así como la formación de un núcleo en el cual las células se destruyen o mueren (rojo).

¿Y cómo contribuye la glucosa a este padecimiento?

 

Diversos estudios han demostrado que la hiperglicemia o niveles elevados de glucosa tiene dos efectos sobre las paredes de las arterias: la formación de radicales libres y la reducción de la disponibilidad de óxido nítrico, un importante vasodilatador.

Para entender los efectos de la glucosa sobre las arterias vamos a empezar hablando de que son los radicales libres.

 

Radicales libres

 

A los radicales libres podríamos describirlos como las moléculas “más temperamentales del cuerpo”: reaccionan con todo ocasionando la destrucción de moléculas, proteínas, células y tejidos. Y por qué?, por que son moléculas sumamente  inestables que siempre andan en la búsqueda de la energía que los estabilice. En el cuerpo la producción de radicales libres debido a nuestro metabolismo es normal, sin embargo dada su reactividad siempre existen proteínas o mecanismos que los transforman en moléculas más estables o inofensivas para el cuerpo.

 

Este es el caso del oxígeno: como todos sabemos el oxígeno es indispensable para el funcionamiento de nuestro cuerpo, para vivir.

El oxígeno es una molécula central en la producción de energía del cuerpo gracias precisamente a su alta reactividad.

Sin embargo cuando los productos derivados del oxígeno, denominados especies reactivas de oxígeno o ROS, no son controlados adecuadamente por la célula, su efecto es el famoso y muy mal explicado estrés oxidativo, el estrés celular o simplemente estrés.

 

Uno de los radicales más comunes en el cuerpo es el súperoxido o O2 . Aunque a muchos la química no se nos da, lo único que el símbolo representa es la unión de dos moléculas de oxígeno a las que les sobra un electrón de ahí el signo – o negativo. Debido a su reactividad, las células lo convierten rápidamente en una molécula más estable (o H2O2), es decir le “pegan” por decirlo de alguna manera, un par de hidrógenos para evitar que el electrón sobrante se “aloque” y ande por ahí reaccionando y destruyendo cosas.

Sin embargo, un exceso en la producción de H2O2, o un desbalance en la concentración de oxígeno puede producir el radical hidroxilo o OH, uno de los radicales más reactivos en las células.

 

La generación de grupos OH es responsable de la oxidación de lípidos, proteínas, DNA, daño celular y apoptosis o muerte celular. Es debido a la formación de estas especies reactivas de oxígeno que se recomienda el consumo de antioxidante, que ayudan a prevenir la formación de radicales libres. Así el balance de enzimas o sustancias oxidantes/antioxidantes en el cuerpo es de suma importancia.

 

¿Y cómo afecta la glucosa a la formación de ROS?

 

Al parecer niveles elevados de glucosa modifican el balance de sustancias oxidantes/antioxidantes en cuerpo, favoreciendo ciertas vías metabólicas que disminuyen la capacidad antioxidante de la célula, propiciando así la producción de ROS y con ello el estrés oxidativo y la muerte celular.

 

La glucosa al favorecer la formación de ROS (especies reactivas de oxígeno) mediante un desbalance de entre la oxidación/antioxidación en las células también modifica con ello la vasodilatación de las arterias (endurecimiento). ¿Y cómo ocurre esto?. Aquí es donde entra la producción de NO o oxido nítrico.

 

Vasodilatación y Vasoconstricción

 

El sistema circulatorio es el encargado de transportar a todo el organismo el oxígeno y los nutrientes (arterias), a la vez que recoge los productos de desecho y el Co2 (venas) que expedimos al inhalar. Para que estos nutrientes y oxígeno lleguen a todo el cuerpo, el sistema circulatorio requiere de tener no sólo una red de tuberías (arterias, capilares, venas entre otras) que lleguen a todo el cuerpo y a cada una de las células, sino también de una fuerza de propulsión; exactamente igual que la instalación de agua en nuestras casas: debe existir una fuerza o motor que impulse el agua (genere presión) hasta nuestro tinaco. El corazón es el principal propulsor al dilatarse y contraerse para impulsar el flujo sanguíneo, pero además las arterias también se dilatan y contraen para ayudar al avance del la sangre entre el sistema circulatorio.

 

Las arterias (el tema que en este momento nos ocupa) para regular el flujo sanguíneo se dilatan (se relajan o vasodilatación) o se contraen (se estrechan o vasoconstricción). La vasoconstricción o estrechamiento de las arterias impide el flujo sanguíneo y el efecto opuesto es la vasodilatación que incrementa el flujo sanguíneo debido a que existe menos resistencia a el paso de la sangre por las arterias. El control de estos procesos de relajación y contracción de las arterias es lo que regula la presión arterial o la presión que ejerce la sangre contra las arterias.

 

Así tenemos que la vasoconstricción incrementa la presión arterial y la vaso dilatación disminuye la presión arterial.

 

Y en conclusión, ¿cómo afecta la hiperglucemia a la vasodilatación (y el desarrollo de aterosclerosis en última instancia)?

 

Pues bien, el NO o oxido nítrico es un vasodilatador que es producido por las células de las arterias, en particular por un enzima denominada NOS. Pues bien, para que esta enzima produzca NO y relaje a las arterias y puedan incrementar el flujo sanguíneo requiere de moléculas cuya producción depende del balance oxidación/antioxidantes. Así en condiciones de hiperglicemia la síntesis de NO se ve inhibida, lo que disminuye el flujo sanguíneo y por lo tanto aumenta la presión arterial o hipertensión.

 

Se ha observado que en personas diabéticas la iniciación de este daño vascular se ve favorecido aún en ausencia de dislipidemia o alteración en el metabolismo de lípidos. Debido a que la hipertensión arterial se considera una de las principales causas de aterosclerosis, se piensa que la hiperglicemia favorece el endurecimiento de las arterias principalmente inhibiendo la liberación del vasodilatador NO  y favoreciendo la muerte celular (necrosis o apoptosis) mediante la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS).

 

Enlaces de interés sobre este tema:

http://www.jstage.jst.go.jp/article/circj/advpub/0/1106131269/_pdf

http://circres.ahajournals.org/cgi/reprint/100/6/769

http://www.scielo.br/pdf/abc/v96n1/en_v96n1a12.pdf

http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080313124430.htm

 

 

El lado menos dulce de la glucosa: Diabetes parte II

Los dulces y golosinas son de los mayores deleites de nuestra gastronomía, sin embargo el incremento en la población de patologías como la obesidad y la diabetes ha convertido su consumo en una especie de placer culposo. Pero… ¿y qué tiene de malo el azúcar? En condiciones normales nada; por el contrario, su consumo es necesario para nuestra actividad cotidiana ya que es el primer combustible energético del cuerpo durante nuestras horas de trabajo. Pero en enfermedades como la diabetes, la glucosa se convierte en el principal problema, en el enemigo a vencer.

Retomando la definición de la Diabetes Mellitus: ésta es una enfermedad en la cual el metabolismo de la glucosa se encuentra alterado. Mencionábamos en el post anterior que existen dos tipos principales de diabetes:

La diabetes tipo 1, también denominada como diabetes infantil, la cual se considera una enfermedad autoinmune en la que las células b-pancreáticas son destruidas por el sistema inmune. La destrucción de estás células impide una secreción normal o inexistente de la hormona insulina, que es la hormona que ayuda a disminuir los niveles de glucosa en sangre que se elevan después de consumir alimentos. Es decir, este tipo de diabetes tiene como causa la anormal secreción de insulina. Este es el tipo de diabetes menos común, solo un 10% aproximadamente de las personas con diabetes son del tipo 1.

El segundo tipo de diabetes común y el más frecuente es la diabetes tipo 2 o resistencia a la insulina; en la cual, la secreción de insulina (en el inicio de la enfermedad) no es el problema. El problema en la diabetes tipo 2, es que las células de los tejidos (músculo y adiposo) que almacenan glucosa en respuesta a la liberación de insulina simplemente no responden, y en consecuencia no almacenan la glucosa en estos tejidos, manteniendo así niveles elevados de glucosa en sangre.

Los otros tipos de diabetes son; la gestacional (diabetes que ocurre durante el embarazo) y diabetes de origen genético, en las cuales mutaciones en los receptores de insulina (proteínas que se encargan de detectar a insulina en las células) o mutaciones que impiden una función normal de las células beta del páncreas impiden un adecuada regulación del metabolismo de la glucosa. Otras causas de diabetes son enfermedades que provoquen daños extensos al páncreas, como la pancreatitis crónica (inflamación del páncreas) o fibrosis cística (enfermedad genética que se caracteriza por cicatrices y  quistes en el páncreas).

Como sabemos, en México la diabetes es detectada mediante mediciones de glucosa en sangre, pero… ¿alguien sabe por qué la glucosa en sangre es tan dañina?

Ya que la información no es el fuerte de nuestro sector salud, ni público ni privado, vamos a entrarle sin miedo al tema de los efectos de niveles elevados de glucosa en la sangre.

Glicosilación

Entre los cambios irreversibles que se producen por niveles elevados de glucosa en sangre (hiperglicemia) es la glicosilación de proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, productos a los que se les denomina AGE o productos de glicosilación avanzada. ¿Y esto qué significa? La glicosilación no es otra cosa que la unión de la glucosa a proteínas, lípidos y a moléculas que conforman al DNA o ácidos nucléicos. Ahora la pregunta es: ¿y esto qué ocasiona?

Uno de los primeros efectos de la unión de glucosa a estas moléculas es su disfuncionalidad, lo cual implica que estás moléculas se vean incapacitadas para realizar sus funciones celulares y fisiológicas. En el caso de las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, su funcionalidad depende de varios aspectos y para entender la problemática que involucra la unión de la glucosa a dichas moléculas vamos a tratar de explicar algunas de estas características de la manera más simple que podamos.

Vamos a poner de ejemplo a una proteína.

Algunas representaciones gráficas de cómo se encuentran organizadas las proteínas en las membranas de la células, generalmente lucen así:

Si embargo, si tuviéramos la posibilidad de realizar un acercamiento, lo que veríamos es que cada proteína tiene una estructura y conformación característica:

Si pudiéramos acercarnos todavía más, seríamos capaces de ver a las moléculas que conforman a las proteínas (aminoácidos). Las letras ALA y GLU solo hacen referencia al nombre del aminoácido. En el caso de que existiera algún equipo con la resolución suficiente como para ver átomos, entonces al ver a las proteínas lo que veríamos serían las moléculas de hidrógeno (H), de carbono (C) y grupos amino unidos unos con otros:

Para un adecuado funcionamiento, una proteína depende de: la secuencia de aminoácidos  (el orden de aminoácidos y los enlaces entre las diferentes moléculas que los constituyen son quienes determinar la estructuración, plegamiento o conformación de la proteína, y este orden se encuentra determinado por la información en el DNA), de una conformación adecuada y finalmente de su ubicación dentro de la células. Si a una proteína se le “pega” una o varias glucosas, ésta pierde su conformación o se “desdobla”.

Además, la unión de ésta glucosa al grupo amino (NH3) de los aminoácidos de una y otra proteína, produce agregados de proteínas que se depositan en las paredes de vasos sanguíneos y que se vuelven tóxicas para las células:

Ojalá fuera tan sencillo que así como la glucosa se pega, se despegara. El problema es que esto no ocurre, por el contario la unión se vuelve más fuerte y el efecto nocivo de estás glicosilaciones se va acumulando y agravando con el tiempo.

Aunque el conocimiento sobre cómo éstos AGE ocasionan las complicaciones relacionadas a la diabetes es limitado, se considera que es su formación la responsable en parte de los daños asociados a la diabetes como son: retinopatías (daño en la retina), nefropatías (se refiere a daño o enfermedad en el riñón) y neuropatías (daño a los nervios).

Después de esta breve explicación, ya podemos entender por qué algunos de los diagnósticos para la diabetes involucran (o deberían involucrar) necesariamente la cuantificación de hemoglobina glucosilada o Hb A1c

Una vez conociendo qué son estos AGE, vamos hablar un poco sobre los mecanismos por los cuales la glicosilación de proteínas produce algunos daños asociados a la diabetes.

Vamos a iniciar hablando del daño al riñón y para ello daremos un breve repaso a las funciones de los riñones. Los riñones se encargan remover de la sangre (filtran la sangre) los desechos de la actividad metabólica y el exceso de agua. También regulan la presión arterial y el balance de electrolitos, entre otras cosas.

Uno de los problemas comunes en la diabetes es la nefropatía diabética o el daño a los riñones, éste padecimiento a grosso modo se caracteriza por:

  • Déficit en la filtración de líquidos
  • Aumento de la presión arterial
  • Retención de líquidos
  • Edemas: hinchazón, por lo general alrededor de los ojos por la mañana
  • Arteriosclerosis de la arteria renal; perdida de la elasticidad de las arterias
  • Proteinuria (filtración de proteínas)

¿Cómo ocasiona dichos transtornos la unión de la glucosa a proteínas, lípidos y ácidos nucleicos? 

Una de las explicaciones es que estas proteínas glucosiladas o los AGE provocan anomalías en las uniones celulares. Obviamente no podemos hablar de estas uniones sin explicar antes en qué consisten:

Los órganos y los tejidos se encuentran formados por varios tipos de células las cuales necesariamente deben de mantenerse unidas.  ¿Quién se encarga de mantener unidas a las células?, el bien denominado tejido conectivo o matriz extracelular. Este tejido se encuentra formado a su vez por proteínas y compuestos que son secretados por las células y que forman una especie de red que da soporte, elasticidad, comunicación a las células del tejido, además de permitir el paso de moléculas. Y si vemos la caricatura de esta matriz extracelular  entenderemos el por qué del nombre:

Esta red o matriz extracelular brinda una especie de anclaje para las células, así la unión de las células a está matriz se le denomina uniones célula-matriz extracelular o ECM.

Estas proteínas de soporte, son susceptibles a la glicosilación. Lo anterior da lugar a alteraciones en su función y estructura. Una característica de los daños al riñón en diabéticos es la excesiva acumulación de componentes de esta red. Los componentes de esta matriz son reciclados, es decir, los componentes “viejos” son degradados y remplazados por unos nuevos. La unión de glucosa a estas proteínas las hace resistente a su degradación y se piensa que esa puede ser la explicación de una acumulación excesiva de estos componentes.

La glicosilación de las proteínas de la matriz también puede ocasionar la ruptura de las uniones entre las células y la matriz. Lo cual ocasiona que las células pierdan su soporte, así como la estructura del tejido.

¿Y a qué conlleva todo esto?

Dado que el riñón es un filtro, pensemos en él como en una coladera que permitirá el paso sólo de objetos con un tamaño menor al de sus orificios o rejillas; si ésta red de orificios se desensambla o se debilita, entonces dejará de existir la selectividad en el paso de objetos y también dejará pasar prácticamente todo.

Se piensa que todo lo anterior es la razón por la cual el riñón en personas con una diabetes crónica presenta proteinuria o filtración de proteínas. Es decir: el tamaño de las moléculas que generalmente “pasan” a través de las células del riñón son considerablemente más pequeñas que el de una proteína. Sería algo más o menos así:

Después de éste pequeño ejemplo no necesitamos de mucha imaginación como para suponer que si la función de filtración del riñón se ve afectada, lo mismo ocurrirá con sus demás funciones.

Por hoy dejémoslo hasta aquí, que ya hablaremos de la arteriosclerosis y la presión alta en diabéticos en el próximo post.

Enlaces de interés sobre este tema:

http://www.jaoa.org/cgi/reprint/100/10/621

http://jasn.asnjournals.org/content/14/suppl_3/S254.full.pdf

http://ajprenal.physiology.org/content/286/2/F202.full

¿Y cuál es el problema con la diabetes en México?

El viernes 13 de mayo del presente año el periódico la jornada publicó tres artículos relacionados a la diabetes. El primero de ellos informaba sobre las correcciones sobre la prevalencia de la diabetes hechas a la encuesta nacional de salud y nutrición (Ensanut) del 2006, otro sobre la cantidad de dinero que México ha destinado a la diabetes y sus complicaciones, y finalmente otro sobre las modificaciones a la ahora nueva NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-015-SSA2-2010, PARA LA PREVENCION, TRATAMIENTO Y CONTROL DE LA DIABETES MELLITUS.

El resumen de las tres publicaciones (que usted puede consultar en línea) sería:

  1. Que la prevalencia de diabetes en México de acuerdo a los nuevos datos del Ensanut es del 14.4%.
  2. Los recursos que México ha destinado a ésta enfermedad y sus complicaciones son de778 millones de dólares, y aquí habría que resaltar que:

…Al desglosar el monto que el país destina a atender la diabetes, resulta que más de la mitad (52 por ciento) proviene del bolsillo de las personas, 30 por ciento lo aporta el Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), 11 por ciento la Secretaría de Salud y 7 por ciento el Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE)… (La jornada, viernes 13 de mayo del 2011)

3.  El artículo de La Jornada menciona que la estrategia terapéutica cambió para aumentar el uso de insulina incluso desde etapas tempranas del padecimiento y para homologar el tipo y calidad de los servicios médicos en el país.

Es decir, las modificaciones a la reforma surgen como un intento de disminuir la prevalecía de la enfermedad y sus complicaciones, así como el costo nacional de la misma; ya que pese a la cantidad de dinero invertido éste no ha producido los frutos esperados.

¿Y por qué México no ha avanzado en el diagnostico y tratamiento y disminución de la diabetes?, la respuesta es el síndrome común en nuestra nación: la desinformación. Para que éstas nuevas medidas sean valoradas y entendidas por la sociedad, vamos a hablar de una más de las nuevas epidemias de salud en nuestro país: la diabetes.

¿Y qué es la diabetes?

La Diabetes Mellitus, mejor conocida como diabetes es un grupo de enfermedades metabólicas que se caracterizan por presentar niveles elevados de glucosa en sangre, los cuales pueden ser causados porque el cuerpo no produce suficiente insulina (diabetes 1) o por que el cuerpo no responde a la insulina o resistencia a la insulina (diabetes 2).  Los niveles elevados de glucosa producen los síntomas clásicos a la enfermedad que son; poliuria (orinar con frecuencia), polidipsia (aumento de la sed) y polifagia (aumento del hambre).

Partiendo de este hecho inicial (la característica central de la diabetes son niveles elevados de glucosa), en ésta patología existe un regulación deficiente en el metabolismo de la glucosa, y para entender por qué primero hay que conocer cómo se regulan los niveles de glucosa en el cuerpo.

Metabolismo de la glucosa

Después de consumir nuestros sagrados alimentos, éstos son degradados en el estómago y absorbidos en el intestino. Es decir, antes de que estos alimentos puedan entrar en el torrente sanguíneo y posteriormente puedan ser utilizados por las células, dichos alimentos tienen que ser degradados o convertidos en pequeñas moléculas. Una vez degradados la glucosa, que es la molécula que nos ocupa, ya puede “entrar” al torrente sanguíneo. Debido al consumo reciente de alimentos, los niveles de glucosa en la sangre se elevan o aumenta su concentración.

Éste aumento de glucosa es censado o reconocido por células del páncreas, denominadas b pancreáticas, quienes en respuesta a estos niveles elevados de glucosa liberan la famosa hormona llamada insulina. La insulina viaje entonces en el torrente sanguíneo hasta las células de tejidos que almacenan glucosa, como son: el tejido muscular y el tejido adiposo. Éstos tejidos (en respuesta a la insulina) incorporan glucosa a las células para almacenarla y disminuir así los niveles de glucosa en sangre.

Además de regular la toma de glucosa por las células del tejido adiposo y muscular, la insulina regula la concentración de ácidos grasos, así como la liberación de glucosa por el hígado.

Pero… ¿de dónde viene la glucosa que el cuerpo necesita cuando no estamos comiendo?

Cuando estamos en ayunas, los niveles de glucosa en sangre provienen de la degradación de la glucosa (glucogenólisis) almacenada en el hígado, dicha actividad es regulada por otra hormona llamada glucagón. Cuando ingerimos alimentos, la insulina inhibe la acción de glucagón o la liberación de glucosa del hígado para que la glucosa de la dieta sea almacenada e utilizada por los tejidos.

Pese a lo escueto de esta información, nos resulta suficiente para entender el papel de la insulina en la regulación de glucosa en sangre, así como para entender que si las células del páncreas no liberan insulina de forma adecuada (diabetes tipo1) los niveles de glucosa en sangre después de cada alimento se mantendrán elevados, de tal forma que, bajo estás circunstancias, no resulta difícil imaginar que la administración de insulina a dichos pacientes ayude a disminuir los niveles de glucosa.

Sin embargo uno de los problemas con la insulina inyectada es que no parece tener efecto sobre la liberación de la hormona glucagón, es decir, que la liberación de glucosa del hígado no puede ser regulada por está insulina sintética.

Pero ¿qué ocurre si las células del tejido muscular y adiposo (pese a la liberación de la hormona insulina) no incorporan glucosa a sus células?, el resultado son de igual forma niveles elevados de glucosa en sangre. Lo anterior es conocido como resistencia a la insulina o diabetes tipo 2. Ahora aquí surgen 2 preguntas: ¿porqué las células no responden a la insulina?, y ¿cómo se puede tratar a este tipo de personas?

Resistencia a Insulina

La resistencia a insulina ocurre cuando niveles normales de insulina son incapaces de disminuir los niveles de glucosa en sangre, debido a que los tejidos como el músculo y el tejido adiposo no almacenan glucosa en respuesta a ella. Y ¿porqué las células dejan de responder a insulina? Antes de platicarles lo que sabe, vamos a introducirnos en el maravilloso mundo de la señalización (las vías de comunicación entre la insulina y las células) de insulina.

Señalización de insulina

Para que las células de los tejidos puedan responder a estímulos externos (fuera de las células) requieren de vías o mecanismos de comunicación entre el exterior y el interior de la célula. Vamos, es como las fronteras entre los países: se requiere de tener una línea divisoria entre ellas, y personas o formas de controlar el flujo hacia fuera o dentro de los países. En el caso de las células, la membrana celular (capa de lípidos y proteínas) es la responsable de aislar el interior de una célula con el exterior, y las proteínas inmersas o incrustadas en esta membrana celular son las responsables de reconocer y detectar a las sustancias (proteínas, lípidos y hormonas fuera de ella) y dar conocimiento de éstas al interior de la célula.

A las proteínas que reconocen la presencia y niveles de insulina en el torrente sanguíneo se les denomina “receptores”. Una vez que estos receptores detectan insulina le “avisan” (por decirlo de alguna manera) a la célula que hay que iniciar los trámites correspondientes para incorporar glucosa y almacenarla.

La toma y almacenamiento de glucosa en estas células no es cualquier cosa: implica toda una cascada de información que involucra la expresión y actividad de ciertas proteínas involucradas en el proceso (Figura 1). Una de ellas involucra la presencia de proteínas llamadas GLUT, en la membrana para transportar la glucosa del exterior al interior de las células. Es como el “mensajero” que va a ir por el paquete y entregarlo al destinatario.

Figura 1.

Si esta vía de comunicación o señalización se encuentra rota, no importa cuanta insulina se libere, las células simplemente no se enteran del asunto y el mensajero no va por el paquete o en este caso la glucosa no es incorporada y almacenada en la células. Así en la diabetes tipo 2, debido a que las células no incorporan glucosa, los niveles de glucosa en sangre continúan elevados pese a la presencia de insulina. Además de esto, las células del páncreas continúan liberando insulina ya que los niveles de glucosa siguen elevados. Por lo tanto una característica de las personas con diabetes tipo 2 es la hiperinsulinemia o niveles elevados de insulina en sangre.

Durante la resistencia a insulina también se incrementan los niveles de ácidos grasos libres, ya que la insulina en condiciones normales inhibe la lipolisis o degradación de los lípidos que se encuentran almacenados en los adipocitos (como ejemplo de estos tenemos a las famosas “lonjitas”). Cuando las células no responden a insulina, su regulación sobre los ácidos grasos libres también se pierde.

La pregunta del millón aquí es: ¿qué ocasiona la resistencia a la insulina?

Como podemos suponer, cualquier mutación en el receptor de la insulina o en proteínas esenciales de la vía de señalización de insulina provocará esta resistencia a la insulina, es decir: una falta de respuesta por parte de las células a la señal de insulina. Sin embargo, el estilo de vida y la obesidad se encuentran íntimamente ligadas al desarrollo de la diabetes tipo 2, lo cuál sugiere que la alimentación o una dieta alta es grasas podría ser responsable en parte de la desmejorada comunicación entre las células y la insulina.

Diversos estudios han mostrado que las ceramidas (un tipo de lípido) son un inhibidor o bloqueador de la señalización de insulina, y que la obesidad inducida en ratones mediante dietas altas en grasas incrementan los niveles de este lípido e inducen resistencia a la insulina (Holland W. L. et al 2007, Cell Metabolism). Es decir: los datos asocian claramente una dieta alta en grasas con la resistencia a la insulina, o un mal funcionamiento del metabolismo de la glucosa entre otras cosas.

Después está pequeña introducción ahora sí vamos a asomarnos a las reforma de  la NOM-015-SSA2-2010.

Para la detección de la Diabetes la NOM menciona entre otras cosas lo siguiente:

Programas permanentes de detección

9.4.1 … Si la glucemia es >100 mg/dl en ayuno o casual >140 mg/dl se procederá a la confirmación diagnóstica con medición de glucemia plasmática de ayuno.

10.1 Se establece el diagnóstico de prediabetes cuando la glucosa de ayuno es igual o mayor a 100 mg/dl y menor o igual de 125 mg/dl (GAA) y/o cuando la glucosa dos hrs….

Ahora entendemos que ésta glucosa en ayuno es la glucosa liberada en el hígado por acción de la hormona glucagón.

10.2 Se establece el diagnóstico de diabetes si se cumple cualquiera de los siguientes criterios: presencia de síntomas clásicos y una glucemia plasmática casual > 200 mg/dl; glucemia plasmática en ayuno > 126 mg/dl; o bien glucemia >200 mg/dl a las dos hrs.

En relación al tratamiento, la norma establece entre otras cosas que:

Utilización de insulina.

11.10.1 En la diabetes tipo 1 el tratamiento indispensable que debe ser utilizado desde el momento del diagnóstico. En la diabetes tipo 2 cuando persiste hiperglucemia en ayuno, se puede iniciar con insulina nocturna de manera combinada con hipoglucemiantes orales de administración diurna, conforme a la Guía Uso de Insulinas en el Tratamiento de la diabetes mellitus tipo 1 y 2.

11.10.2 En la diabetes tipo 2, ante la falla de los antidiabéticos orales a dosis máximas, se utilizará insulina humana o análogo de insulina, conforme a la Guía Uso de Insulinas en el Tratamiento de la diabetes mellitus tipo 1 y 2.

Ahora podemos entender claramente por qué el uso de insulina y por qué los niveles de glucosa en sangre se elevan.

¿Y qué son los hipoglucemiantes?

Éstas, como se pueden imaginar son sustancias que como la insulina, ayudan a disminuir los niveles de glucosa en sangre. Uno de los más utilizados, la metformina inhibe la liberación de glucosa en el hígado, limita la cantidad de glucosa que es absorbida por el cuerpo y convierte a los receptores de insulina en receptores más sensibles a la hormona, ayudando de esta forma a reducir los niveles de glucosa en sangre.

En el caso de la diabetes tipo 1, en la cual la destrucción de las células del páncreas provoca la falta de la hormona insulina, su adición al inicio del tratamiento junto con los hipoglucemiantes es evidentemente necesario, sin embargo en el caso de la diabetes tipo 2, el problema surge el los tejidos que responden a insulina y por lo tanto su inyección temprana no se recomienda; sólo en personas con una enfermedad avanzada, en la cual también existe una secreción anormal de insulina.

Dado que el tema de la diabetes es extenso, continuaremos con los efectos fisiológicos de niveles altos de glucosa en sangre en nuestra próxima publicación.

Enlaces de interés sobre este tema:

http://www.springerlink.com/content/214x04j02802j932/

http://www.endocrineweb.com/conditions/diabetes/normal-regulation-blood-glucose

http://www.jornada.unam.mx/2011/05/13/index.php?section=sociedad&article=043n2soc

http://www.jornada.unam.mx/2011/05/13/index.php?section=sociedad&article=043n1soc

http://www.jornada.unam.mx/2011/05/16/index.php?section=sociedad&article=037n1soc

http://www.dof.gob.mx/nota_detalle_popup.php?codigo=5168074

http://www.milenio.com/node/719131

http://www.nature.com/nature/journal/v414/n6865/fig_tab/414799a_F4.html

http://spectrum.diabetesjournals.org/content/17/3/183.full.pdf

Enfermedad de Alzheimer

La enfermedad de Alzheimer

Enfermedad de Alzheimer

La enfermedad de Alzheimer se ha convertido en la forma de demencia más frecuente en ancianos, esta enfermedad afecta al 10% de las personas mayores de 65 años y la probabilidad de padecerla aumenta con la edad (Milda Plečkaityt., 2010).

Por extraño que parezca, el aumento en la esperanza de vida promedio durante el siglo 20 (citando a Dennis J. Selko, 2010, Physiological Reviews) la cual aumentó de aproximadamente 49 años a 76 años en los E.U., ha dado lugar a que un mayor número de individuos alcancen una edad en la que los trastornos neurodegenerativos son algo común, y este es justamente el caso de la enfermedad de Alzheimer.

Al día de hoy el Alzheimer es una enfermedad incurable y degenerativa. En un inicio esta enfermedad se manifiesta en las personas como un deterioro de la memoria, en una incapacidad de almacenar o generar nuevos recuerdos y en recuperar los almacenados. Con el tiempo estos síntomas empeoran y conlleva a una pérdida progresiva de las capacidades cognitivas y funcionales (Milda Plečkaityt., 2010; 46(1)).

Algunos de los deterioros graves involucran;

  • Cambios en la personalidad
  • Perder conciencia de las experiencias recientes
  • Tienen problemas en recodar el nombre del conyugue
  • Necesitan ayuda para vestirse adecuadamente
  • Experimentan cambios en los patrones de sueño
  • Experimentan problemas frecuentes con la vejiga y con los intestinos
  • Desconfianza, delirios y comportamiento compulsivo
  • Tienden a vagar o se pierden (alz.org.), entre otras.

Estas características físicas son las que la mayoría de nosotros asociamos a la enfermedad, pero a nivel fisiológico ¿qué se sabe? Pues en realidad se sabe muy poco, sin embargo existen algunas características asociadas a la enfermedad.

Existen tres características en el cerebro asociadas a la enfermedad;

  1. Las placas amiloideas; que se componen de fragmentos de proteínas llamadas péptido beta-amiloide, el cual se encuentra mezclada con proteínas adicionales, restos de neuronas y retazos de otras células nerviosas.
  2. Ovillos neurofibrilares (ONF), que se encuentran dentro de las neuronas y son acumulaciones anormales de una proteína llamada Tau.
  3. Pérdida de conexiones entre neuronas responsables del aprendizaje y la memoria. (National Institute of Neurological Disorders and Stroke).

Después de leer esto, cualquiera nos preguntamos: ¿qué dijo, teacher…?

Aunque en principio no es evidente la característica biológica del Alzheimer (por el uso de frases demasiado técnicas), éste padecimiento pertenece a las enfermedades humanas en la cual existe un mal plegamiento (estructuración defectuosa o anómala) y agregación de proteínas, lo cual con lleva a la destrucción del tejido nervioso.

Para poder entender un poquito de lo que se conoce de estas enfermedades en las cuales el problema al parecer es una mala o anómala estructuración de proteínas, vamos a empezar por ahí: por las proteínas.

Proteínas

Hablando en términos coloquiales, una proteína es la parte funcional de un gen. Vamos a ponerlo de esta forma: es como si quisiéramos producir pantalones… para ello necesitamos un patrón (DNA), el cual vamos a copiar para tener la parte delantera, la parte trasera, las bolsas del pantalón y etc., a eso en biología le llamamos RNA. Después, estos patrones los vamos a colocar sobre una tela para cortar cada una de las partes y posteriormente unirlas, coserlas y confeccionar un pantalón (proteína), el cual ya puede ser utilizado para vestir.

Síntesis de proteínas

Así en las células, la información en el DNA se encuentra segmentada en genes, cada gen va a ser utilizado como un patrón para formar una proteína (en términos simples). Las proteínas se encuentran constituidas por conjuntos de moléculas denominadas aminoácidos (de los cuales existen 21 aminoácidos diferentes). Como se observa en la figura 1, cuando se sintetizan o cuando se hacen proteínas en la células, éstas son estructuras lineales o como un collar de diferentes tipos y tamaños de piedritas.

Cadena de aminoacidos

Pero éste es sólo el primer paso. Para que esta proteína pueda ser funcional necesita adquirir cierta estructura, es decir, plegarse o doblarse de un forma característica y ello ocurre mediante un proceso que involucra otras proteínas que se encargan de asegurarse de que todas las proteínas adquieran una conformación adecuada.

Si las proteínas no adquieren la conformación adecuada dejan de ser funcionales o útiles y además se vuelven tóxicas para la célula; por ésta razón en condiciones normales estas proteínas son destruidas o degradas. Aquí ya empieza a tener más sentido el hecho de que si una proteína no se encuentra bien estructurada, ésta se puede convertir en un problema para las células.

Así justamente el término amiloide en el Alzheimer hace referencia a proteínas anómalamente plegadas. Por otro lado, como es costumbre a los humanos dar nombre a todas las cosas, las diferentes formas en las proteínas se pliegan también tienen un nombre, y el término beta hace justamente eso, referirse a un tipo de plegamiento de éstas proteínas.

Hoja beta estructura terciaria Alzheimer

Ahora sí podemos entender que una característica del Alzheimer es la presencia de proteínas con plegamientos anómalos (amiloideas) de un tipo en particular denominado beta. 

¿Qué son los ovillos neurofibrilares?

Pues la definición es: conglomerados anormales de proteínas compuestos por fibrillas… ¿¿Quéee…?? La situación aquí es que esta proteína de nombre Tau, por alguna razón su estructura se modifica (sufre una hiperfosforilación, es decir se llena de fósforos), esto provoca que se vuelva insoluble y por lo tanto se precipita, es decir: en vez de flotar en el espacio celular, se vuelve pesada como piedra, se agrupa con otras de su clase y cae al fondo. Lo anterior provoca dos cosas: una, que esta proteína deja de ser funcional y dos, que se vuelva tóxica para la célula.

Tanto las placas amiloides, como ovillos neurofribilares son agregados de proteínas con estructuras anómalas. La diferencia entre ambas es: por un lado el tipo de proteína y por el otro que las placas amiloideas se encuentran fuera de la células y los ovillos dentro de ellas.

Estos plegamientos anómalos de proteínas se consideran la causa de la degeneración y muerte de las células neuronales en la enfermedad del Alzheimer, sin embargo, todavía no se sabe a ciencia cierta si el plegamiento anómalo de proteínas es la causa de la enfermedad o es un efecto de la enfermedad.

Se tiene el conocimiento de que el Alzheimer también se puede heredar, según los datos, la forma hereditaria del Alzheimer representa del 5 al 10 % de los casos y se deben a una mutación en el gen APP (Milda Plečkaityt., 2010). En una publicación reciente en la BBC news del 4 de abril de 2011, se menciona el descubrimiento de otros 5 genes nuevos asociados al Alzheimer. Más allá de estos pequeños avances, por desgracia no se tiene mayor conocimiento sobre la enfermedad. Esa es la razón por la cual hoy en día aún no se cuenta con un tratamiento para dicho padecimiento.

Uno de los grandes problemas con el Alzheimer es la inaccesibilidad del cerebro para su estudio y que los investigadores solo pueden estudiarla en el cerebro de alguien que por desgracia falleció debido a la enfermedad, nunca antes o durante el desarrollo de dicho trastorno.

Aunque le tema de un mal plegamiento de la proteínas vs. enfermedad no es muy común en nuestro país, datos recientes sugieren que esta condición podría ser parte de otras enfermedades como la diabetes, tema que abordaremos en nuestro siguiente artículo.

Enlaces de interés sobre este tema:

http://www.bbc.co.uk/news/health-12937131

http://www.ninds.nih.gov/disorders/alzheimersdisease/alzheimersdisease.htm

http://www.alz.org/alzheimers_disease_stages_of_alzheimers.asp

http://medicina.kmu.lt/1001/1001-11e.pdf

http://physrev.physiology.org/content/81/2/741.full.pdf