La contaminación del aire se ha convertido en un problema de salud de escala global. La inhalación de los tóxicos que flotan en el aire ambiente causa entre 4 y 8 millones de fallecimientos al año, según varios estudios científicos y diversos informes de la Organización Mundial de la Salud. En regiones próximas al norte de África, Oriente Medio y el interior de Asia, la mala calidad del aire también se debe al polvo desértico. Estudios epidemiológicos han encontrado asociaciones estadísticas entre las oleadas de polvo desértico y las afecciones cardiovasculares y respiratorias. Sin embargo, se desconocen aún los mecanismos biológicos que pueden estar detrás de estas asociaciones.

Un estudio publicado en la revista Translational Research con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y el Hospital Universitario de Canarias ha demostrado que la inhalación del polvo desértico que flota en el aire ambiente está asociada a procesos inflamatorios de las vías respiratorias

?En este estudio se ha demostrado, por primera vez, que la inhalación del polvo desértico que flota en el aire ambiente provoca un aumento en las concentraciones de moléculas biomarcadoras de la inflamación de las vías respiratorias. Estos resultados representan un avance en la identificación de los mecanismos fisiopatológicos mediante los que el polvo desencadena afecciones respiratorias y cardiovasculares?, señala el investigador del CSIC Sergio Rodríguez, de la Estación Experimental de Zonas Áridas (EEZA), que ha trabajado junto al cardiólogo Alberto Domínguez Rodríguez, del Hospital Universitario de Canarias.

Este nuevo estudio ha sido realizado en Tenerife, y en él participaron pacientes que acudieron a la consulta ambulatoria de cardiología del Complejo Hospitalario Universitario de Canarias. De la muestra se excluyeron a los pacientes afectados por tabaquismo, enfermedad pulmonar obstructiva crónica, asma, anomalías pulmonares, enfermedad bronquial o pulmonar aguda. Por lo tanto, la muestra del presente estudio estuvo constituida por pacientes afectados de cardiopatía isquémica coronaria crónica estable. A los participantes del estudio se les tomó una muestra de esputo inducido y en estas muestras se determinaron las concentraciones de dos moléculas biomarcadoras de la inflamación de las vías respiratorias: el factor de crecimiento transformante-?1 [TGF-?1] y la hidroxiprolina. Estos datos fueron comparados con las concentraciones de partículas respirables (PM10) y polvo sahariano en el aire ambiente. Los resultados pusieron claramente de manifiesto que hay una correlación entre los niveles de polvo desértico en suspensión y los niveles de TGF-?1 e hidroxiprolina en la faringe de los pacientes; es decir, a mayores concentraciones de polvo en el aire ambiente, mayores tasas de inflamación en las vías respiratorias.

?Este es el primer estudio en el que se comparan las concentraciones de moléculas biomarcadoras de procesos inflamatorios en el esputo de pacientes con las concentraciones de polvo desértico en el aire ambiente y los resultados obtenidos demuestran que la inhalación del polvo sahariano provoca inflamación en las vías respiratorias? concluye Rodríguez.

Este estudio ha sido realizado por un equipo multidisciplinar io de cardiólogos, bioquímicos y físicos de la atmósfera, con la participación del Hospital Universitario de Canarias, CSIC, Hospital Universitario Central de Asturias, Universidad de La Laguna, Universidad de Oviedo y el Hospital Clínico San Carlos.

junio 14/2020 (Dicyt)
Referencia bibliográfica
Domínguez-Rodríguez A., Rodríguez S., Báez-Ferrer N., Abreu-González P., Abreu-González J., Avanzas P., Carnero M., Moris C., López Darias J., Hernández-Vaquero D.: Impact of Saharan dust exposure on airway inflammation in patients with ischemic heart disease. Translational Research.

La influencia ambiental dispara un mecanismo por el cual las células malignas siguen creciendo en condiciones adversas, incluso sin oxígeno.

Poder comprender los mecanismos moleculares implicados en el crecimiento de los tumores es clave para definir estrategias terapéuticas destinadas a reducir su expansión. Con este objetivo, investigadores del Centro de investigación biomédica en red de Enfermedades Cardiovasculares (CIBERCV) han identificado cómo el estrés adrenérgico, una influencia ambiental que favorece la progresión de tumores, facilita la respuesta de adaptación de las células que causan el cáncer de mama a la hipoxia (falta de oxígeno) y su proliferación incluso en condiciones adversas.

Este trabajo ha sido liderado por los investigadores del CIBERCV , Petronila Penela y Federico Mayor en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO-CSIC/ IIS La Princesa), en colaboración con investigadores del Centro de investigación biomédica en red (CIBER) de Enfermedades Hepáticas y Digestivas (CIBEREHD) y el Centro de Investigación Cooperativa en Biociencias (CIC bioGUNE) y del Centro de Investigación Biomédica en Red Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED),  e IDIVAL. En este estudio se evidencia la manera en la que las células tumorales amplifican la adaptación a la hipoxia que es un factor clave en la evolución del cáncer.

Los investigadores, mediante métodos in vitro, de estudio celular y técnicas de bioinformática, han determinado que las células tumorales utilizan a la proteína GRK2 y a un regulador llamado HuR para acumular un factor, el HIF-1, que afecta a la expresión de genes y a una amplia gama de funciones celulares, entre ellas las que inducen a la supervivencia y la formación de nuevos vasos sanguíneos.

Según explica Clara Reglero, primera autora del trabajo, aquellas células con capacidad para poner en marcha mecanismos que potencien la respuesta a la hipoxia, y en particular la acumulación de HIF-1, tendrán más ventajas para seguir expandiéndose y, por lo tanto, representan una oportunidad terapéutica para poder frenar los tumores.

El estrés adrenérgico induce una respuesta de pseudohipoxia en células cancerosas de mama.

El estrés adrenérgico es una influencia ambiental que favorece la progresión de muchos tumores, incluyendo el cáncer de mama. Las situaciones crónicas de estrés emocional aumentan los niveles de hormonas (catecolaminas) que actúan sobre las células cancerosas. Estas hormonas de estrés aumentan las proteínas GRK2 y HuR activando la producción de HIF-1 y de factores formadores de vasos, aunque haya oxígeno suficiente.

Por este mecanismo el estrés adrenérgico puede facilitar la supervivencia de las células malignas, incluso antes de que la masa tumoral en expansión se vuelva hipóxica, y así mejorar también la adaptación de las células tumorales a otros posibles entornos adversos de manera anticipada. El aumento coincidente de estas proteínas en tumores de mama puede ayudar a definir casos en riesgo de progresar desfavorablemente en condiciones de estrés emocional, incluso en tumores que a priori tienen mejor pronóstico y tratamiento como los tumores dependientes de estrógenos, concluye la investigadora del CIBERCV Petronila Penela.

junio 14/2020 (Dicyt)

 Referencia bibliográfica:

Reglero C., Lafarga V., Rivas V., Albitre A., Ramos P-, Berciano S. R., Tapia O. M.L., Martínez-Chantar, Mayor F., Penela P. :GRK2-Dependent HuR Phosphorylation Regulates HIF1 Activation under Hypoxia or Adrenergic Stress?. Cancers 2020, 12, 1216

El acuerdo ambiental internacional para regular el uso de productos químicos que destruyen la capa de ozono podría haber permitido que florezcan inadvertidamente niveles más altos de otros productos químicos nocivos, descubrió una nueva investigación codirigida por Universidad de York y el Ministerio de Medio Ambiente y Cambio Climático de Canadá que publica la revista Geophysical Research Letters.

El Protocolo de Montreal de 1987 sobre sustancias que destruyen la capa de ozono fue diseñado para eliminar gradualmente estos productos químicos, los clorofluorocarbonos (CFC), como el freón utilizado en los aires acondicionados más antiguos.

Pero estos compuestos de reemplazo, que se cree que son una mejor alternativa, se degradan en productos que no se descomponen en el medio ambiente y en cambio han aumentado continuamente su presencia en el Ártico desde aproximadamente 1990.

Nuestros resultados sugieren que la regulación global y el reemplazo de otras sustancias químicas perjudiciales para el medio ambiente contribuyeron al aumento de estos compuestos en el Ártico, lo que ilustra que las regulaciones pueden tener importantes consecuencias imprevistas, dice la profesora asistente Cora Young, de la Facultad de Ciencias y autora correspondiente del artículo.

Advierten de que es importante estudiar estos productos de compuestos de reemplazo de CFC, los ácidos perfluoroalquilcarboxílicos de cadena corta (scPFCA), antes de que se incorporen más en los próximos años, ya que pueden afectar negativamente la salud humana y el medio ambiente.

Forman parte de la clase de sustancias perfluoroalquilas (PFAS) de productos químicos artificiales utilizados en productos comerciales y procesos industriales que actualmente están recibiendo mucha atención, especialmente en la industria de los fluoropolímeros en aplicaciones automovilísticas, eléctricas y electrónicas, en el procesamiento industrial y en la construcción.

Nuestras mediciones proporcionan el primer registro a largo plazo de estos químicos, que han aumentado dramáticamente en las últimas décadas, explica Young. Nuestro trabajo también mostró cómo estas fuentes industriales contribuyen a los niveles en las capas de hielo.

Pueden viajar largas distancias en la atmósfera y, a menudo, terminan en lagos, ríos y humedales, causando contaminación irreversible y afectando la salud de los invertebrados de agua dulce, incluidos los insectos, crustáceos y gusanos.

La tecnología actual de tratamiento de agua potable no puede eliminarlos, y ya se han encontrado acumulando en la sangre humana, así como en las frutas, verduras y otros cultivos que comemos.

Los investigadores midieron los tres compuestos scPFCA conocidos durante varias décadas en dos lugares del alto Ártico y descubrieron que todos ellos han aumentado constantemente, particularmente el ácido trifluoroacético.

Los investigadores reconocen la importancia del impacto positivo del Protocolo de Montreal en el ozono y el clima, pero señalan que incluso las mejores regulaciones pueden tener impactos negativos no deseados en el medio ambiente.

junio 14/2020 (Europa Press). Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. .

La revista Nature Genetics, publica un estudio sobre la función de la proteína CTCF, que ayuda a dar forma a la estructura tridimensional general del genoma, y resulta fundamental para el desarrollo embrionario, la reparación del ADN y los ciclos celulares, así como para muchos otros procesos vitales.

La estructura tridimensional del genoma humano es esencial para proporcionar una respuesta inflamatoria rápida y robusta, aunque no para reprogramar las células de un tipo a otro, según un estudio publicado en Nature Genetics.

Los hallazgos revelan la relación fundamental entre cómo se pliega un genoma y la función de una célula.

Cada célula humana tiene dos metros de genoma condensados en 10 micras dentro del núcleo. Plegar el genoma no solo ayuda a empaquetar, sino que favorece que los genes entren en contacto físico con otros o con un elemento regulador que puede ubicarse a una distancia considerable del cromosoma. Esto es crucial para la función celular.

?Si piensas en la estructura del genoma como en una casa, CTCF es el armazón que divide el espacio entre las habitaciones y da forma al edificio?, dice Thomas Graf

La estructura 3D precisa del genoma está tejida por proteínas arquitectónicas. Así, la llamada CTCF es una de las proteínas estructurales más importantes, ya que ayuda a dar forma a la estructura tridimensional general del genoma, por lo que es importante para el desarrollo embrionario, la reparación del ADN y los ciclos celulares, así como para muchos otros procesos vitales.

?Si piensas en la estructura del genoma como en una casa, CTCF es el armazón que divide el espacio entre las habitaciones y da forma al edificio?, dice Thomas Graf, autor principal del estudio y líder de un grupo de investigación en el Centro de Regulación Genómica (CRG), en Barcelona. ?Estudiar esta proteína ayuda a comprender el pegamento que mantiene unido el genoma y, por representación, el papel de la arquitectura 3D del genoma en varios procesos fundamentales en la vida?.

El papel de CTCF en la transdiferenciación es particularmente controvertido. Esto es cuando una célula se reprograma a sí misma en otro tipo de célula sin experimentar un estado intermedio. Esto ocurre, por ejemplo, cuando después de una lesión en el páncreas las células alfa se convierten en células beta secretoras de insulina.

La función de CTCF

El equipo del CRG desarrolló un sistema único donde las células B humanas pueden ser inducidas a convertirse en macrófagos. Para descubrir el papel de CTCF en este proceso, utilizaron herramientas de edición del genoma CRISPR para degradar la proteína y estudiar los cambios en la organización del genoma a medida que cambia el destino de las células.

?Para nuestra sorpresa, la transdiferenciación celular continúa teniendo lugar con o sin CTCF, a pesar de que la forma del genoma humano cambia?, apunta Graf. ?Responder una pregunta ha llevado a otra. ¿Cuáles son los otros factores que participan en la arquitectura 3D del genoma humano que son esenciales para que una célula se convierta en otra??

El agotamiento de CTCF deteriora la capacidad de una célula para tener una respuesta inflamatoria completa en presencia de endotoxinas bacterianas

El grupo también encontró que el agotamiento de CTCF deteriora la capacidad de una célula para tener una respuesta inflamatoria completa en presencia de endotoxinas bacterianas. Es uno de los primeros casos en los que se ha descubierto un vínculo entre la arquitectura 3D del genoma y la inflamación.

?Estos resultados podrían ayudar a comprender por qué una respuesta inflamatoria está alterada o es exagerada en algunas situaciones. En el futuro lejano, incluso podría usarse para modular la respuesta inflamatoria?, afirma Gregoire Stik, primer autor, investigador postdoctoral en el CRG, y becario de la Fundación AECC. ?Todavía estamos descubriendo el verdadero papel de CTCF en la forma del genoma y la función celular. Hay muchos más misterios aún por descubrir?.

junio 14/2020 (SINC)

Referencia:

Stik G, Graf T et al. CTCF is dispensable for immune cell transdifferentiation but facilitates an acute inflammatory response. Nature Genetics.

La revista Nature ha publicado recientemente un pionero modelo de desarrollo humano temprano nunca antes observado debido a las restricciones éticas en el uso de embriones en investigación. Dicho modelo, que utiliza células madre humanas, tiene un enorme potencial para entender las causas de los defectos de nacimiento y mejorar el estudio de enfermedades.

Al principio del desarrollo, cuando el embrión humano es apenas una pequeña bola de células, se dobla sobre sí mismo para formar una estructura de tres capas con un extremo delantero y otro trasero, llamada gastrula.

Este proceso se llama gastrulación, y las capas pasan a formar los diferentes tipos de tejido del cuerpo: el ectodermo da lugar al sistema nervioso, el mesodermo a los músculos y el endodermo al intestino.

Aunque se habían hecho estándares en 3D de este proceso utilizando células de ratones, estos poseen limitaciones para estudiar el desarrollo humano. Científicos de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, liderados por el español Alfonso Martínez Arias, han desarrollado un nuevo modelo del desarrollo embrionario temprano en nuestra especie.

Este nuevo sistema modelo permitirá investigar por primera vez en el laboratorio los procesos del desarrollo embrionario humano temprano, clave en la generación de defectos de nacimiento y enfermedades humanas.

?La gastrulación es el momento clave de la embriogénesis. Es cuando surge el organismo en sí, cuando se organizan las células con respecto a una serie de ejes virtuales que organizarán el desarrollo de tejidos y órganos?, explica Martínez Arias.

El equipo ha logrado generar estructuras tridimensionales, llamadas gastruloides, a partir de células madre de embriones humanos. Dicho modelo, publicado esta semana en la revista Nature, representa algunos elementos clave de un embrión de unos 18 a 21 días y permite observar los procesos que subyacen a la formación del cuerpo humano nunca antes observados.

Para los investigadores, un gastruloide de 3 días imita ciertas características clave de un embrión humano de 20 días. Así, sugieren que este modelo representa un primer paso hacia la modelización del cuerpo humano en 3D. ?El conocimiento de estos procedimientos tiene el potencial de revelar las causas de los defectos de nacimiento y las enfermedades humanas, así como de crear pruebas para su detección en las mujeres embarazadas?.

?Este nuevo sistema modelo permitirá investigar por primera vez en el laboratorio los procesos del desarrollo embrionario humano temprano?, añade Naomi Moris, primera autora y experta de la Universidad de Cambridge.

Hallazgo pionero por las limitaciones éticas

Hasta ahora, la gastrulación se conocía como el período ?caja negra? del desarrollo humano, ya que las restricciones legales impiden el cultivo de embriones humanos en el laboratorio más allá del día 14 después de la fecundación, cuando comienza este proceso. Este límite moral ?que no técnico? se estableció para que cayera en la etapa en que el embrión ya no puede formar un gemelo.

En los últimos años se han desarrollado varias técnicas para producir modelos similares a los embriones a partir de células madre animales y humanas. Esto ha llevado a los investigadores a pedir directrices específicas para proporcionar una supervisión ética más clara de este campo en rápido desarrollo. De momento, la legislación al respecto varía enormemente en los diferentes países.

Hasta ahora, la gastrulación se conocía como el período ?caja negra? del desarrollo humano, ya que las restricciones legales impiden el cultivo de embriones humanos cuando comienza este proceso

?Nuestro trabajo permite estudiar de forma ética esta importante fase del desarrollo en humanos?, afirma Martínez Arias. ?Hemos encontrado una manera de recapitular los elementos fundamentales de la gastrulación en nuestra especia, abriendo la posibilidad de analizar el momento en el que tienen su origen muchas enfermedades?.

Así, muchos defectos de nacimiento se originan durante este corto período, con causas que van desde la ingesta o exposición al alcohol, medicamentos, productos químicos e infecciones. Por eso, los autores subrayan que entender la gastrulación humana también podría arrojar luz sobre la infertilidad, el aborto espontáneo y los trastornos genéticos.

 Desarrollar mejores modelos de desarrollo humano

Los organismos modelo, incluyendo ratones y peces cebra, han permitido previamente a los científicos obtener algunos conocimientos sobre la gastrulación humana. Sin embargo, estos modelos pueden comportarse de manera diferente a los embriones humanos cuando las células comienzan a diferenciarse.

Los modelos animales pueden comportarse de manera diferente a los embriones humanos cuando las células comienzan a diferenciarse, como ocurrió con la talidomida.

Un ejemplo es la talidomida, utilizada para el tratamiento de las náuseas en embarazadas. El fármaco pasó los ensayos clínicos tras ser probado en ratones, pero posteriormente provocó graves defectos de nacimiento en bebés. ?Por esta razón es importante desarrollar mejores modelos de desarrollo humano?, subrayan los autores.

Los gastruloides no tienen el potencial de desarrollarse en un embrión completamente formado. No tienen células cerebrales ni ninguno de los tejidos necesarios para implantarse en el útero. Esto significa que nunca podrían pasar de las primeras etapas de desarrollo y, por lo tanto, se ajustan a las normas éticas actuales.

junio 14/2020 (SINC)

Referencia:

Moris, N. et al., ?An in vitro model for anteroposterior organisation during human development.? Nature, June 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2383-9

Un equipo de científicos españoles ha creado un sistema para inducir in vitro la conversión sexual masiva del parásito del paludismo, el Plasmodium falciparum. Esta técnica será instrumental para entender mejor el proceso de conversión sexual y diseñar nuevas herramientas para bloquear la transmisión del paludismo.

 El mosquito Anopheles stephensi es el vector del paludismo.

De los cinco parásitos del paludismo capaces de infectar al humano, Plasmodium falciparum, es el más letal. Tiene un ciclo de vida complejo, en el cual la fase asexual en la sangre es responsable de causar los síntomas de la enfermedad, mientras que la fase sexual (o gametocito) es la única capaz de infectar al mosquito. Por lo tanto, la transmisión del humano al mosquito requiere la diferenciación de algunos parásitos asexuales a gametocitos, un proceso llamado conversión sexual.

?Entender cómo se regula la conversión sexual nos dará pistas valiosas para bloquear la transmisión de la enfermedad?, comenta el investigador de la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA) en ISGlobal, centro impulsado por la Fundación ?la Caixa?, Alfred Cortés, cuyo equipo ha estado caracterizando este proceso durante varios años. Sin embargo, estudiar las primeras fases de conversión sexual en el laboratorio no es tarea fácil, ya que el porcentaje de parásitos que inician la conversión es muy bajo, y es muy difícil distinguirlos del resto de parásitos asexuales durante los primeros días.

El equipo de Cortés había demostrado previamente que la proteína PfAP2-G regula la conversión sexual, y que su expresión precoz puede resultar en una vía ?exprés? que no necesita un ciclo adicional de replicación.

Ahora, usando el sistema de edición génica CRISPR-Cas9, han generado parásitos P. falciparum en los cuales la expresión de PfAP2-G se puede inducir con la adición de un fármaco llamado rapamicina.

El efecto del fármaco

Los resultados, publicados en la revista Science Advances, muestran que el 90 % de los parásitos transgénicos se convirtieron a la fase sexual tras la inducción con la rapamicina, lo cual permite el estudio de las primeras fases sexuales sin necesidad de purificarlas.

El 90 % de los parásitos transgénicos se convirtieron a la fase sexual tras la inducción con la rapamicina

Nuestro sistema induce la conversión sexual ,  y genera grandes cantidades de parásitos sincronizados en las primeras etapas de desarrollo sexual, con una pureza que no se había logrado con otras estrategias, comenta Oriol Llorà-Batlle, primer autor del estudio e investigador de Instituto de Salud Global de Barcelona (ISGlobal), Universidad de Barcelona y Hospital Clínic.

La comparación de parásitos cultivados con o sin rapamicina permitió identificar 370 genes cuya expresión aumenta o disminuye con la conversión sexual. La mayoría de los genes cuya expresión aumentó son dianas directas del gen PfAP2-G. Muchos de los genes cuya expresión disminuyó no se habían asociado previamente al desarrollo sexual, y podrían representar potenciales marcadores de las formas asexuales. Los experimentos también revelaron alteraciones funcionales que ocurren al momento de la conversión sexual.

Este sistema se podría usar para caracterizar a los parásitos sexuales a nivel proteómico o metabólico, así como para probar su susceptibilidad a diferentes fármacos, concluye Cortés.

junio 14/2020 (SINC)

 Referencia:

Llorà-Batlle O, Michel-Todó L, Witmer K et al. ?Conditional expression of PfAP2-G for controlled massive sexual conversion in Plasmodium falciparum? Science Advances /10.1126sciadv.aaz5057