Uno de los principales problemas sanitarios de la actualidad tiene que ver con la resistencia a los antibióticos que presentan varios grupos de bacterias. ¿Qué les permite protegerse de la acción de estos fármacos? Hasta ahora, se sabe que las bacterias se acumulan en las superficies para formar comunidades densas, llamadas biopelículas, que pueden protegerlas de los antibióticos. Sin embargo, esta aglomeración drena sus reservas de alimentos rápidamente. ¿Cómo logran sobrevivir, y más aún, generar una suerte de escudo frente al fármaco?

Un estudio publicado en la Physical Review Letters, liderado por Francisca Guzmán, investigadora del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa y Arnold Mathijssen, de Universidad de Stanford, podría tener la respuesta.

En la investigación se descubrió que estas ?alfombras activas? microbianas pueden reponer los recursos que consumen al estar aglomeradas, creando fuertes flujos que transportan nutrientes y oxígeno hacia el lugar donde se encuentran.

?Una bacteria individual solo produce flujos pequeños y orientados al azar, pero cuando las bacterias se autoorganizan en patrones específicos, pueden amplificar los vórtices para abarcar grandes distancias, incluso más allá del tamaño de su colonia. Calculamos las intensidades de flujo generadas por estos patrones y predecimos que este transporte cooperativo de nutrientes puede sostener la actividad microbiana?, afirmó Francisca Guzmán.

La experta lo grafica con un ejemplo: ?es como si abriéramos el tapón de la tina. Se produce un flujo que arrastra todo y eso es justamente lo que hacen las bacterias cuando forman manchas, biofilmes o nadan organizadas. Producen un flujo que arrastra nutrientes sobre ellas, lo que les permite, por ejemplo reproducirse, activarse, etc?, agregó la investigadora.

Desenmascarar mecanismo

Comprender cómo se ensamblan las células individuales para funcionar colectivamente es un pilar fundamental de la biología. Y este hallazgo permite conocer más de esto, pero a la vez aplicar nuevas tecnologías que podrían perturbar estos flujos de reabastecimiento y así prevenir la formación de biopelículas bacterianas, reduciendo la necesidad de aplicar bactericidas y disminuyendo las posibilidades de infección.

Si bien, una parte de la resistencia de las bacterias a los antibióticos puede deberse a mutaciones genéticas, este equipo de físicos descubrió que la forma en que las bacterias se autoorganizan en la naturaleza les permite generar flujos que arrastran nutrientes a velocidades dos veces más rápida que la sedimentación, lo que optimiza su alimentación y su actividad. ?Descubrimos por qué es tan difícil deshacerse de ellas. Desenmascaramos una de las formas ?mecánicas? en las que las bacterias sostienen la formación de biofilmes y manchas sobre superficies?, señaló Guzmán.

Arnold Mathijssen, físico de Universidad de Stanford y actualmente de visita en Chile, invitado por el Núcleo Milenio Física de la Materia Activa, añadió: ?nuestro proyecto podría ser útil para evitar que se formen las biopelículas al cortar el suministro de nutrientes. Entonces, si podemos detener los flujos colectivos, las bacterias no pueden vivir el tiempo suficiente para formar las biopelículas y, por lo tanto, el tratamiento con antibióticos podría sr más efectivo?.
diciembre 25/2018 (dicyt.com)

Referencia 

Mathijssen, A. J., Guzmán-Lastra, F., Kaiser, A., & Löwen, H. (2018). Nutrient Transport Driven by Microbial Active Carpets. Physical Review Letters, 121(24), 248101.

El beneficio parece más evidente en menores de 65 años, y podría realizarse en pacientes en enfermedad avanzada, pero cuyo buen estado de salud no añadiera riesgo de fallecimiento.

Anna Bill-Axelson, de la Universidad de Uppsala, en Suecia, y codirectora de la investigación, señala que los datos de la investigación indican que, incluso en tumores avanzados, cerca del 70 por ciento de los varones fallecieron por otras causas, lo que pone de manifiesto que no se debe realizar prostatectomía inmediatamente, especialmente en los tumores de riesgo bajo o intermedio?.

Los autores de este trabajo destacan que la mayoría de los pacientes estudidados se reclutaron con tumores palpables. No obstante, gran parte de los tumores se diagnostican en estadio más tempranos, a través de las pruebas de PSA. De ahí que enfaticen que el beneficio absoluto de la cirugía es ?altamente dependiente del riesgo del que se parte?.
diciembre 25/2018 (diariomedico.com)

Investigadores del Grupo de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Valladolid (UVa), del Hospital Universitario Rio Hortega de Valladolid y de la Escuela de Medicina de la Universidad de Missouri (Estados Unidos) han diseñado un método diagnóstico alternativo para detectar con precisión la apnea del sueño infantil, fundamentado en el análisis del nivel de saturación de oxígeno en sangre durante una noche.
Actualmente, la polisomnografía nocturna o PSG es la prueba diagnóstica estándar para la apnea del sueño, pero presenta diversas limitaciones. Implica que el paciente pase una noche en el hospital totalmente cableado, ya que se toman diversos registros biomédicos de manera simultánea. La incomodidad que supone para el paciente es grande y, si el paciente es un niño, los problemas se multiplican. Además, la interpretación de esta prueba es compleja y supone un importante coste sanitario.

Por ello, la comunidad científica está buscando métodos diagnósticos simplificados, pruebas más sencillas pero igualmente concluyentes. ?La PSG es una prueba de elevado coste económico, ya que requiere la presencia del niño y personal médico especializado durante la noche en una unidad de sueño. Además, se trata de una prueba altamente intrusiva para los niños debido al uso de múltiples sensores y presenta disponibilidad limitada. Estas situaciones, junto con la alta prevalencia de la enfermedad, han potenciado la demanda de técnicas de diagnóstico alternativas más sencillas?, explica a DiCYT el investigador del Grupo de Ingeniería Biomédica Fernando Vaquerizo.

La alternativa a la PSG que plantean es el análisis automático de una sola señal, la saturación de oxígeno en sangre recogida en una oximetría nocturna, un método consistente en la colocación de una pinza en el dedo del paciente para evaluar su nivel de oxígeno en sangre durante toda la noche. Como apunta Vaquerizo, esta prueba destaca por ser fiable y sencilla de utilizar en niños, y además se puede realizar en el domicilio del paciente ya que existen dispositivos portátiles comerciales.

Para analiza restos datos, los investigadores han utilizado un tipo de procesamiento de señales denominado transformada wavelet discreta (DWT), ?que permite evaluar señales no estacionarias y analizar con gran resolución las componentes frecuenciales de la señal de saturación de oxígeno relacionadas con la apnea del sueño infantil?, precisa el investigador. También aplicaron otras técnicas de extracción de características estadísticas y un algoritmo de selección de características para obtener información complementaria. Por último, emplearon tres algoritmos de clasificación (regresión logística, máquinas de vector soporte ?SVM- y red neuronal) para detectar la presencia de apnea del sueño infantil moderado a severo.

Probado en cerca de un millar de pacientes pediátricos

El equipo probó el método diseñado en una muestra de 981 pacientes pediátricos (602 niños y 379 niñas) con edades comprendidas entre los 2 y los 11 años, que acudieron a la unidad del sueño del Hospital de la Universidad de Chicago por sospecha de apnea.

Con la técnica implementada, los investigadores han logrado una precisión diagnóstica del 84 por ciento en la detección de la apnea infantil moderada a severa, superior a la registrada en estudios previos.

?Estos resultados sugieren que el análisis wavelet podría ser una herramienta útil para caracterizar la señal de oximetría y mejorar el rendimiento diagnóstico y la implementación de una prueba simplificada de detección de la apnea del sueño pediátrica?, señala vaquerizo, quien agrega que con esta técnica y empleando distintos algoritmos de clasificación se ha podido caracterizar los efectos del apnea del sueño infantil en la señal de oximetría y obtener información complementaria a los métodos tradicionales de análisis de la señal de oximetría.

Una enfermedad con alta prevalencia e infradiagnosticada

Los resultados obtenidos tienen gran relevancia ya que el Síndrome de la Apnea-Hipopnea del Sueño en niños (SAHS), un trastorno respiratorio caracterizado por la aparición recurrente de eventos de ausencia completa (apnea) y/o reducción significativa (hipopnea) del flujo aéreo durante el sueño, tiene una alta prevalencia (entre el 1 el 5 por ciento) en la población infantil y, además, es una dolencia infradiagnosticada. La enfermedad, como subrayan los autores de este trabajo, puede tener múltiples consecuencias negativas para la salud y el desarrollo de los niños, como la disfunción cardiometabólica, el déficit neurocognitivo o el retraso en el crecimiento.
diciembre 25/2018 (dicyt.com)

Referencia

Vaquerizo-Villar F, Álvarez D, Kheirandish-Gozal L, Gutiérrez-Tobal GC, Barroso-García V, Crespo A, et al. (2018) Wavelet analysis of oximetry recordings to assist in the automated detection of moderate-to-severe pediatric sleep apnea-hypopnea syndrome. PLoS ONE 13(12): e0208502.

Los pacientes con diabetes de tipo 1 (DT1) tienen una red de conectividad cerebral distinta a la de las personas sanas, según una nueva investigación liderada por investigadores del Instituto de Neurociencias y del Instituto de Investigación de Sistemas Complejos (UBICS) de la Universidad de Barcelona.

Esta constatación, a la que se ha llegado con técnicas de neuroimagen y modelos estadísticos aplicados a sistemas complejos, refuerza la idea de que el cerebro de estos pacientes desarrolla una serie de cambios funcionales para adaptarse a las alteraciones cognitivas provocadas por la enfermedad. Estos resultados podrían tener implicaciones potenciales en el diagnóstico de la diabetes y en el estudio de otros trastornos con alteraciones cognitivas.

En el trabajo, publicado en la PLOS ONE, han participado Joan Guàrdia y Maribel Peró Cebollero, de la Facultad de Psicología de la UB; Geisa Gallardo y Andrés González, de la Universidad de Guadalajara (México), y Esteve Gudayol, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (México).

El estudio ha explorado con técnicas de imagen por resonancia magnética funcional (fMRI) el patrón de activación de la conectividad cerebral de quince pacientes con diabetes de tipo 1 y de un grupo control de quince personas sanas. La exploración se realizó mientras hacían dos tareas de memoria de trabajo con estímulos visuales. Esta técnica de neuroimagen mide la actividad cerebral durante las tareas a partir de los cambios del flujo de la sangre que tienen lugar en el cerebro según las zonas con más consumo energético.

Mecanismos adaptativos del cerebro

Los resultados de las tareas de memoria de trabajo fueron muy similares, pero el análisis de las conexiones cerebrales mostró diferencias importantes entre los dos grupos de participantes. Según los autores, «los pacientes con DT1 presentaban una reducción significativa de las áreas de activación del cerebro, en comparación con el grupo control, que mostraba una red de conectividad más compleja». Además, el patrón de conectividad en las personas con DT1 afectaba principalmente al cerebelo y el núcleo rojo. Por el contrario, en el grupo de control implicaba otras áreas cerebrales que se activan normalmente cuando los individuos realizan tareas de memoria de trabajo. Estos resultados sobre las conexiones neuronales complementan trabajos anteriores del mismo equipo de investigadores en los que también se constataron distintos patrones de activación en zonas concretas del cerebro.

«Estos cambios, y el hecho de que los resultados de las tareas analizadas sean similares, implican que el cerebro genera mecanismos compensatorios para cumplir las demandas cognitivas que le permiten funcionar mejor», destaca Joan Guàrdia, catedrático de Psicología y primer firmante del artículo. «Además, los datos también apuntan a que las adaptaciones pueden ser muy importantes, ya que los pacientes de DT1 desarrollan redes de conectividad muy diferentes de las de las personas sanas».

Una metodología para explorar otras enfermedades

El análisis de las diferencias en las redes de conectividad cerebrales abre nuevas vías de estudio de otros grupos de población, tanto con personas sanas como con pacientes de distintas enfermedades. «Este estudio nos ha permitido demostrar que una red compleja puede caracterizar el rendimiento cognitivo en una tarea diferenciando entre grupos. Actualmente, estamos desarrollando la misma metodología empleada en este estudio con pacientes con deterioro cognitivo leve, personas con depresión y otros colectivos con alteraciones cognitivas», señala Joan Guàrdia.

Alteraciones cognitivas en la diabetes de tipo 1

La DT1 es una enfermedad crónica provocada por una carencia en la producción de insulina, la hormona que regula el azúcar en la sangre. Este tipo de diabetes obliga a los pacientes a tomar insulina diariamente y es una causa importante de ceguera, insuficiencia renal e infarto de miocardio, entre otras complicaciones. Además de estos trastornos, algunos pacientes pueden mostrar un deterioro cognitivo suave que suele afectar a la memoria, la velocidad de procesamiento, las habilidades verbales, el aprendizaje y las funciones ejecutivas, incluida la memoria de trabajo en niños y adultos.
diciembre 25/2018 (dicyt.com)