El arco del pie humano, que se ha ignorado desde hace mucho tiempo en la investigación, es clave para saber cómo funciona, cómo evolucionó y cómo caminamos y corremos, destaca ahora un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Yale. El descubrimiento invierte casi un siglo de pensamiento convencional sobre el pie humano y podría abrir nuevas vías para explorar en biología evolutiva, así como guiar nuevos diseños para pies robóticos y protésicos, dijo el equipo del estudio.

El descubrimiento, realizado por un equipo internacional de investigadores y dirigido por el ingeniero de Yale Madhusudhan Venkadesan, se publica en la revista Nature. El equipo fue dirigido conjuntamente por Venkadesan, Shreyas Mandre, de la Universidad de Warwick, y Mahesh Bandi, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST).

Cuando los humanos caminan y corren, la parte delantera de cada pie empuja repetidamente el suelo con una fuerza que excede varias veces el peso del cuerpo. A pesar de estas fuertes fuerzas, el pie humano mantiene su forma sin doblarse severamente. Tales pies rígidos, exclusivos de los humanos entre los primates, fueron importantes para la evolución del bipedalismo.

¿Qué hace que los pies humanos sean tan rígidos?

Según el pensamiento convencional, es principalmente el arco longitudinal del pie. Este arco va desde el talón hasta el antepié y está reforzado por tejidos elásticos debajo de él. El arco y los tejidos crean una estructura de arco y cuerda que durante casi un siglo se consideró la principal fuente de rigidez del pie. Pero el pie tiene un segundo arco que atraviesa el ancho del mediopié, conocido como el arco transversal.

Venkadesan y sus colegas investigaron el arco transversal, que no había sido estudiado previamente. Realizaron una serie de experimentos, utilizando imitaciones mecánicas del pie, pies humanos cadavéricos y muestras fósiles de ancestros y parientes humanos (homínidos) extintos hace mucho tiempo. Sus resultados muestran que el arco transversal es la principal fuente de rigidez del pie.

Utilizando análisis matemáticos y experimentos, descubrieron el principio mecánico de por qué la curvatura induce rigidez, es decir, que doblar una estructura curva hace que el material también se estire. Incluso una hoja delgada de papel es bastante rígida si intenta estirarla. La curvatura transversal involucra esta rigidez de estiramiento para endurecer toda la estructura, explicaron los investigadores.

Debido a que el pie es una estructura complicada y multifuncional, no es posible modificar solo el arco transversal para probar la teoría sin afectar otras partes. Entonces, utilizando experimentos en imitaciones mecánicas del pie, a los investigadores se les ocurrió una idea novedosa para ver si el arco transversal funciona de la misma manera en los pies humanos reales.

Descubrimos que los resortes transversales, que imitan tejidos que abarcan el ancho de su pie, son cruciales para la rigidez inducida por la curvatura, explica Ali Yawar, estudiante en el laboratorio de Venkadesan. Así que esperábamos que la rigidez disminuyera en los pies humanos reales si tuviéramos que eliminar los tejidos transversales y dejar todo lo demás intacto.

Junto con Steven Tommasini, científico investigador de la Escuela de Medicina de Yale, realizaron experimentos en los pies de cadáveres humanos. Descubrimos que el arco transversal, que actúa a través de los tejidos transversales, es responsable de casi la mitad de la rigidez del pie, considerablemente más de lo que contribuye el arco longitudinal, añade Carolyn Eng, científica investigadora asociada en el laboratorio de Venkadesan.

Estos resultados también pueden explicar cómo el Australopithecus afarensis, de 3,66 millones de años, la misma especie que el fósil Lucy, podría haber caminado y dejado una huella humana a pesar de no tener un arco longitudinal aparente. Trabajando con Andrew Haims, profesor de la Facultad de Medicina de Yale, los investigadores desarrollaron una nueva técnica para medir la curvatura transversal utilizando esqueletos parciales del pie. Al aplicar esta técnica a muestras fósiles, incluido A. afarensis, rastrearon cómo evolucionó el arco transversal entre los primeros homínidos.

Nuestra evidencia sugiere que un arco transversal similar a un humano puede haber evolucionado hace más de 3,5 millones de años, un total de 1,5 millones de años antes de la aparición del género Homo, y fue un paso clave en la evolución de los humanos modernos, apunta Venkadesan.

Los hallazgos también abren nuevas líneas de pensamiento para la podología, así como los campos de la biología evolutiva y la robótica, dijeron los investigadores.

febrero 29/ 2020 (Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. .

Investigadores de la Universidad de California en San Diego han creado el primer mapa de todas las moléculas en cada órgano de un ratón y las formas en que los microbios los modifican,  para intentar comprender cómo el microbioma, es decir, las comunidades únicas de bacterias, virus y otros microbios que viven dentro del organismo, pueden tener tanta influencia en una persona. En un sorprendente ejemplo, descubrieron que los microbios controlan la estructura de los ácidos biliares tanto en ratones como en personas, según publican en la revista Nature.

El equipo, dirigido por Pieter Dorrestein, profesor y director del Centro de Innovación Colaborativa de Espectrometría de Masas en la Escuela de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Skaggs en la Universidad de California en San Diego, y Robert Quinn, profesor asistente de la Universidad Estatal de Michigan,  descubrieron que cuando cambia la estructura de las moléculas, como los ácidos biliares, puede cambiar la forma en que las células se comunican entre sí y qué genes se activan o desactivan en un momento dado, dijo Dorrestein. Y eso podría tener enormes consecuencias para la función corporal y el desarrollo de enfermedades.

Escuchamos mucho acerca de cómo nuestros propios genes humanos influyen en nuestra salud y nuestro comportamiento, por lo que puede sorprendernos pensar que podríamos tener moléculas en el cuerpo que se vean y actúen de la manera en que no lo hacen debido a nuestros genes, sino porque de otro organismo vivo, señala Dorrestein.

El equipo comparó ratones libres de gérmenes (estériles) y ratones con microbios normales. Utilizaron una técnica de laboratorio llamada espectrometría de masas para caracterizar las moléculas no vivas en cada órgano de ratón. Identificaron la mayor cantidad posible de moléculas comparándolas con estructuras de referencia en la base de datos GNPS, un repositorio de espectrometría de masas de crowdsourcing desarrollado por Dorrestein y sus colaboradores. También determinaron qué microbios vivos se ubican conjuntamente con estas moléculas al secuenciar una región genética específica que actúa como un código de barras para los tipos bacterianos.

En total, analizaron 768 muestras de 96 sitios de 29 órganos diferentes de cuatro ratones libres de gérmenes y cuatro ratones con microbios normales. El resultado fue un mapa de todas las moléculas encontradas en todo el cuerpo de un ratón normal con microbios, y un mapa de moléculas en un ratón sin microbios.

Una comparación de los mapas reveló que hasta el 70 % de la química intestinal de un ratón está determinada por su microbioma intestinal. Incluso en órganos distantes, como el útero o el cerebro, aproximadamente el 20 % de las moléculas eran diferentes en los ratones con microbios intestinales. Las bacterias modifican los ácidos biliares.

Después de construir estos mapas, los investigadores se centraron en una familia particular de moléculas que parecían ser significativamente diferentes cuando los microbios estaban presentes: los ácidos biliares. Los ácidos biliares son producidos principalmente por el ratón o el hígado humano, y ayudan a digerir las grasas y aceites. También pueden llevar mensajes por todo el cuerpo.

El equipo descubrió ácidos biliares con estructuras previamente desconocidas en ratones con microbiomas normales, pero no en ratones libres de gérmenes. Desde hace tiempo se sabe que las enzimas hepáticas del huésped agregan aminoácidos a los ácidos biliares, específicamente los aminoácidos glicina y taurina. Pero en ratones con microbiomas normales, el equipo descubrió que las bacterias están marcando los ácidos biliares con otros aminoácidos: fenilalanina, tirosina y leucina.

Se han publicado más de 42 000 trabajos de investigación sobre los ácidos biliares en el transcurso de 170 años, apunta Quinn. Y sin embargo, estas modificaciones habían sido pasadas por alto.

Influencia en la salud humana

Curioso si los mismos tipos de ácidos biliares modificados por microbios se encuentran en los humanos, los investigadores usaron una herramienta que crearon, la Herramienta de Búsqueda de Espectrometría de Masas (MASST), para buscar 1 004 conjuntos de datos públicos de muestras analizadas con la espectrometría de masas. También analizaron por espectrometría de masas aproximadamente 3 000 muestras fecales enviadas al American Gut Project, un gran esfuerzo de ciencia ciudadana con base en la Escuela de Medicina de la Universidad de California en San Diego.

Encontraron que los ácidos biliares modificados con microbios únicos que los investigadores vieron en ratones también estuvieron presentes en hasta el 25,3 % de todas las muestras humanas en los conjuntos de datos. Estos nuevos ácidos biliares fueron más abundantes en lactantes y pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal o fibrosis quística.

febrero 29/2020 (Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. .

Un estudio liderado por el grupo de Microbiología Una Salud de la Universidad de Burgos ha estudiado la situación del virus de la hepatitis E en la cabaña porcina española. Este estudio recientemente publicado en la prestigiosa revista Frontiers in Microbiology, pone de manifiesto que aunque el virus de la hepatitis E circula entre los cerdos españoles, la carne de cerdo puede considerarse de bajo riesgo para la transmisión de este virus a los humanos.

El Prof. Rodríguez Lázaro, Director del Área de Microbiología y autor principal de este trabajo indica que los resultados en este trabajo permiten asegurar que la carne puede considerarse un alimento de bajo riesgo, ya que no hemos encontrado el ARN del virus en ninguna de las muestras de carne analizadas. Asimismo, este trabajo presenta una aproximación novedosa al estudio de la presencia del virus de la hepatitis E en cerdo.

En este estudio nos hemos centrado en analizar la presencia del virus en el momento en que los cerdos son llevados al matadero indica el Prof. Rodríguez Lázaro, y además no solo hemos analizado la presencia de este en hígado o en sangre y en heces como se han hecho en otros trabajos, sino que hemos querido conocer su presencia en otros órganos, corazón y riñones, y en diferentes partes o paquetes musculares que son usados para realizar embutidos o para la venta de carne de cerdo como el costillar, diafragma, jamón magro (bíceps femoral), bacon y cabeza de lomo.

Para ello se analizaron 45 cerdos aparentemente sanos de nueve mataderos españoles que representan el 50 % de la producción nacional, y en cada uno de ellos se analizó la serología específica para este virus, así como la presencia del ARN en esos diez tipos de muestras. La serología fue similar a estudios previos realizados en España; más del 70 % de los cerdos fueron seropositivos para este virus, lo que indica que buena parte de los cerdos habían estado en contacto con el virus previamente, señala el Prof. Rodríguez Lázaro.

Sin embargo, los resultados del ARN del virus fueron más esperanzadores; únicamente un porcentaje relativamente bajo de las muestras de hígado, heces y sangre mostraron la presencia del ARN del virus indica el Prof. Rodríguez Lázaro lo que representa que el virus está únicamente presente en un porcentaje bajo de cerdos y lo que es más importante ninguna muestra de costillar, jamón magro, bacon y cabeza de lomo mostraron evidencia de la presencia del virus.

Según el Prof. Rodríguez Lázaro este es un dato muy relevante, ya que aunque los cerdos han estado previamente en contacto con el virus, y en el momento de su sacrifico este puede estar presente en el órgano diana, presencia en hígado, y estar excretándolo, presencia en heces, no hay evidencia de su presencia en la carne y partes que se emplean para realizar embutidos, lo que reduce drásticamente la exposición al ser humano, y por tanto el riesgo de infección.

Un nuevo proyecto

No obstante, el Prof. Rodríguez Lázaro indica que aunque el número de cerdos en este estudio es relativamente alto, para poder tener una visión completa de la situación en España es necesario analizar más animales de la misma forma y para ello hemos iniciado un proyecto de investigación con Interporc (Organización Interprofesional Agroalimentaria del Porcino de Capa Blanca) para incrementar ese número y tener una imagen de la situación de lo que sucede en España en su conjunto.

El virus de la hepatitis E es la principal causa de hepatitis viral aguda en humanos en todo el mundo. En los países en desarrollo, el virus se transmite principalmente a través del agua contaminada, mientras que en los países industrializados, los casos esporádicos están básicamente relacionados con los animales, y la hepatitis E actualmente se considera una enfermedad zoonósica emergente. En España, la seroprevalencia oscila entre el 0,6 y el 10 % en la población general, mientras que podría alcanzar hasta el 19 % en las personas expuestas a los cerdos. En general, la hepatitis E es una enfermedad autolimitada, pero puede volverse crónica o causar una enfermedad grave en pacientes inmunocomprometidos o con enfermedades hepáticas o crónicas previas.

Un grupo de investigación pionero

El grupo de investigación Microbiología Una Salud de la Universidad de Burgos dirigido por el Prof. Rodríguez Lázaro es una Unidad de Investigación de excelencia avalada por la Junta de Castilla y León (UIC 271) y está formado por investigadores del área de Microbiología de la Universidad de Burgos y expertos nacionales e internacionales en dicha área, que desarrollan un abordaje integrado “One Health” (Una medicina, Una salud) para el estudio de aspectos fundamentales en el control de agentes patógenos de carácter zoonósico, desde la producción primaria, la elaboración y distribución de los alimentos hasta el ambiente hospitalario. Para ello se profundiza tanto en la detección (empleando estrategias novedosas, rápidas y sensibles), y la epidemiología y modelización del riesgo asociado a los principales microrganismos patógenos de carácter zoonósico que pueden estar vehiculados por los alimentos.

Asimismo, los integrantes de este grupo han sido pioneros en el estudio de aspectos microbiológicos emergentes en el marco de la estrategia ?ONE HEALTH? como el análisis de la presencia y control de virus entéricos en la cadena alimentaria y en el ambiente hospitalario, la modelización del riesgo microbiológico de una manera cuantitativa en distintas cadenas de producción y en el estudio de la ecología de la resistencia a antimicrobianos en la cadena alimentaria y en el ambiente hospitalario. Se trata de un grupo de referencia en el análisis rápido de microrganismos en alimentos por métodos moleculares, así como en la implantación de plataformas de secuenciación para la caracterización integral de microrganismos o poblaciones microbianas en el medio ambiente, los alimentos o en instalaciones alimentarias y sanitarias.

febrero 29/2020 (Dicyt)

El consumo de antibióticos y una dieta alta en grasas empeora las infecciones adquiridas en el hospital, mientras que el consumo elevado de carbohidratos reduce, y casi elimina, los síntomas, según han observado investigadores de la Universidad de Nevada, Estados Unidos, en un estudio realizado en ratones y que ha sido publicado en la revista mSystems.

Todos los días estamos aprendiendo más sobre el microbioma humano y su importancia en la salud humana. El microbioma intestinal se ve fuertemente afectado por la dieta, pero la comunidad de investigación de la infección por la bacteria C. difficile aún no ha llegado a un consenso sobre los efectos de la dieta sobre su riesgo o gravedad.

Nuestro estudio ayuda a abordar esto probando varias dietas con un contenido de macronutrientes muy diferente, han comentado los expertos.

Grupos microbianos protectores

Estudios recientes sugieren que debido a que los antibióticos destruyen a las especies bacterianas indiscriminadamente, dejando a las bacterias C. difficile libres para propagarse. Ante esto, el nuevo estudio ha evidenciado que la dieta puede promover grupos microbianos que pueden ser protectores, incluso después de los antibióticos.

Para que florezca una infección podría necesitar esta combinación de eliminar a los competidores de C. difficile con antibióticos y una dieta que promueva el crecimiento excesivo y la enfermedad. Muchos documentos dicen que una menor diversidad microbiana siempre es algo malo, pero en este caso, tuvo el mejor resultado de la enfermedad, han zanjado los investigadores.

febrero 29/2020 (Redacción Médica)

En la actualidad, la obesidad y el síndrome metabólico son enfermedades que representan un grave problema global de salud pública. A consecuencia de ello, en las últimas décadas ha aumentado el interés por estudiar los efectos de estas enfermedades sobre el funcionamiento del sistema nervioso central. Un reciente estudio publicado en la revista de Neurología,  se ha centrado en uno de los aspectos más ignorados hasta el momento: el impacto que tienen sobre los sistemas sensoriales, entre los que se encuentra el olfato.

El sistema olfativo se relaciona con distintas funciones vitales, como activar mecanismos de defensa, contribuir a la inducción de reflejos apetitivos y digestivos, y reconocer individuos de su misma especie, e incluso tiene implicaciones sociosexuales.

Se sabe que, además, desempeña un papel importante en la ingesta de alimentos, en la decisión de lo que se va a consumir, en los mecanismos de apetito y saciedad y, por ende, está involucrado en el desarrollo de obesidad. Estudios clínicos han demostrado que pacientes con obesidad presentan hiposmia con mayor frecuencia en comparación con sujetos delgados de la misma edad. También se han encontrado alteraciones en el olfato de roedores que presentan obesidad o rasgos similares a los del síndrome metabólico del humano.

Las evidencias clínicas y preclínicas permiten concluir que obesidad y síndrome metabólico repercuten en el adecuado funcionamiento de este sistema sensorial. Ahora bien, se desconoce si un factor (alteraciones metabólicas y disfunciones olfativas) es causa o consecuencia del otro. Los mecanismos que subyacen a esta relación apenas están comenzando a investigarse.

 febrero 29/2020 (Neurología)

Un equipo de investigadores, liderados desde la Universidad Pablo de Olavide por Ana Paula Zaderenko, ha iniciado la fase preclínica para probar terapias inteligentes que ataquen el cáncer de manera selectiva. El estudio recurre al ácido tánico, una sustancia natural presente en la uva o el café, que actúa evitando que las células tumorales se reproduzcan e induciendo su muerte. Los resultados in vitro muestran capacidad para reducir tumores como el de piel, sin afectar a tejidos sanos.

Estas nanopartículas funcionan desde una doble vía. Por un lado, han sido dotadas de un sistema que dirige el fármaco exclusivamente a las células tumorales. Algo posible gracias a un anticuerpo, capaz de leer las señales que activan su división descontrolada, y a una molécula que dificulta la entrada en células sanas. Una vez en el interior, el contenido de la partícula se libera, impidiendo la división celular y provocando su muerte programada.

Para cumplir con este fin, los científicos han recurrido al ácido tánico: una sustancia con propiedades antioxidantes, antimicrobianas o antihistamínicas, entre otras. Este compuesto, cabeza de familia de los taninos, es interesante porque, si bien es beneficioso para una célula sana, en una cancerosa no solo produce interferencias en su multiplicación, además la hace entrar en apoptosis, debido al estrés oxidativo, provocando su muerte programada o suicidio, afirma la responsable del proyecto.

El trabajo se ha desarrollado sobre el cáncer de piel y de mama. Ambos tienen en común la producción en grandes cantidades de una familia de proteínas clave para la división celular (los receptores del factor de crecimiento epidérmico, EGFR). Sobre ella, el ácido tánico actúa de manera preferente interfiriendo la cascada de señales que estas provocan en el tumor e, incluso, la invasión de otros tejidos. Anular esta señal biológica se ha convertido, por este motivo, en una diana terapéutica clave en los últimos años.

 Partículas con GPS

Si bien el ácido tánico es beneficioso en un organismo sano, el uso en cantidades elevadas puede derivar en efectos secundarios no deseados. Por ello, una de las líneas de trabajo activas por la Pablo de Olavide es mejorar el sistema de direccionamiento de las partículas para detectar las células cancerosas, incluso cuando mutan. Utilizamos anticuerpos que funcionan como un GPS, dirigiendo la partícula hacia el tumor, pero cuando las células mutan dejan de reconocerlas, se siguen dividiendo y lo que uno utiliza ya no sirve?, apunta Ana Paula Zaderenko.

Para prevenir esta situación, el equipo de científicos trabaja en un doble sistema de direccionamiento. ?Las nanopartículas identifican unos receptores que proceden de una familia de cuatro miembros, por lo que usamos un doble GPS: por un lado, un anticuerpo que actúa sobre dos de esos cuatro miembros, y por otro un ligando, que actúa sobre los otros dos. De modo que, si la célula muta para uno de los receptores, los otros seguirían actuando como GPS?, subraya la responsable del trabajo, en el que también participan los profesores José Antonio Sánchez Alcázar, Guillermo Repetto y Sara Maisanaba, en los ensayos in vitro, y Sofía Calero y Patrick Merkling, en ensayos por simulación en ordenador.

Por otro lado, el uso de estas nanopartículas se ha comenzado a testar sobre animales modelo dentro de la fase preclínica. En colaboración con el doctor Manuel de Miguel, del Hospital Universitario Virgen Macarena, se han iniciado los trabajos para evaluar in vivo el uso de esta terapia sobre el cáncer de mama. ?En una primera aproximación, hemos visto que inyectando de forma intratumoral la nanopartícula, esta induce la muerte de las células cancerosas disminuyendo el tamaño del tumor, pero se trata aún de resultados muy preliminares y hay que seguir desarrollándolos mucho más?, señala Ana Paula Zaderenko.

febrero 29/2020 (Dicyt)