Entrevista a Dra. Angelina Palacios en Pauta.

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Ayer fue publicada en radio Pauta una entrevista a la Dra. Angelina Palacios, la que se incluye en la serie “Investigadoras extremas”.

A continuación podrán leer un extracto de la entrevista original.

Los relojes de las células

¿Qué tienen en común las moscas con el sueño y con el autismo? Esta es una pregunta difícil de responder sin explicar lo que es el reloj biológico, el mismo que sale a colación cada vez que se habla de cambiar al horario de verano o cuando se viaja en avión a un país con un huso horario distinto.

En 2017, Jeffrey C. Hall y Michael Rosbash (de la Brandeis University), junto con Michael W. Young (de la Rockefeller University) recibieron el Premio Nobelpor descubrir cómo los organismos coordinan su conducta y fisiología con la rotación del planeta Tierra. Si bien esto parece ser algo esotérico, lo cierto es que el fenómeno se conoce empíricamente desde el siglo XVIII: en ese entonces, el astrónomo Jean Jacques d’Ortous de Mairan estudiaba unas plantas llamadas mimosa, que tienen la particularidad de cerrar sus hojas durante la noche. Lo que entonces se creía es que la planta sentía la luz solar y la ausencia de ella. D’Ortous demostró que esto no era así: guardó las mimosas en un lugar completamente a oscuras y se dio cuenta de que seguían cerrando y abriendo sus hojas a las horas correspondientes: acababa de descubrir el reloj biológico.

Gran parte de los organismos, incluyendo los seres humanos, también tienen este reloj. Durante el siglo XX, hubo muchos científicos que investigaron sobre los ciclos de sueño y vigilia: unos estadounidenses se encerraron en una cuevapor un mes en 1938; un espeleólogo francés se encerró por meses en cuevas (en distintas ocasiones) entre los 23 y los 60 años para estudiar cómo su cuerpo cambiaba sus ciclos y su mente perdía la noción del tiempo. En la década de 1970, se harían experimentos similares con grupos de personas.

Con esto se demostró que, como muchos vegetales y el resto de los mamíferos, los humanos también tienen un reloj biológico. Es más: eventualmente se descubrió que este reloj no está solo en el cerebro, sino en cada una de las células del cuerpo. Esto significa que tener un reloj biológico es mucho más que simplemente responder a la luz del sol: el organismo puede anticiparse al día y la noche antes del atardecer y el amanecer, para así prepararse mejor a las actividades correspondientes. Las plantas arman los compuestos que necesitan para hacer fotosíntesis antes de que llegue la luz, el ratón se esconde antes de que asomen los primeros rayos de sol…

En los seres humanos, hay neuronas localizadas en el hipotálamo del cerebro que son las encargadas de enviar la señal de “tiempo” hacia el resto del cuerpo, explica la neurocientífica Angelina Palacios, investigadora postdoctoral de la Pontificia Universidad Católica de Chile y que ha realizado su investigación en el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso (CINV). Además, el cuerpo humano posee numerosos relojes periféricos en órganos como el corazón, páncreas, pulmones, riñones o hígado que se encuentran sincronizados con el reloj del cerebro: esto dirige los procesos fisiológicos y las conductas que el organismo lleva a cabo de manera periódica y en un tiempo puntual. Es decir, el cuerpo humano se ha adaptado por completo a los ciclos diurnos-nocturnos del planeta.

El “cronómetro” interno regula los cambios que ocurren durante el día en los latidos del corazón, la presión arterial, la respiración, la actividad reproductiva, niveles hormonales, temperatura corporal, metabolismo, patrones del sueño, estados de alerta y hasta la sensibilidad a fármacos, entre otros procesos. Por lo mismo, cualquier alteración en este reloj interno podría derivar en algún trastorno o incluso podría provocar algunas enfermedades.

El funcionamiento del reloj biológico empezó a entenderse en 1984: ese año, los científicos ganadores del Nobel, trabajando con la drosophila melanogaster (más conocidas como “mosca del vinagre”), consiguieron aislar un gen que codifica una proteína llamada PERIOD, que se acumula durante la noche y se degrada durante el día, además de otros mecanismos químicos que regulan lo que se conoce como los ritmos circadianos. ¿Y por qué con estas moscas? “Porque compartimos mucho material genético con ellas”, dice Palacios, lo que hace de esta mosca un “organismo modelo” para entender procesos que ocurren en el ser humano. Así, entender lo que pasaba con este insecto “fue directamente relevante para entender cómo funciona nuestro reloj”, explica la neurocientífica.

Según Palacios, alrededor del 70% de los genes humanos tienen homólogos (es decir, cumplen las mismas funciones) en la drosophila melanogaster. Además, un 61% de los genes de enfermedades humanas conocidas (y un 70% de los genes relacionados con cáncer en humanos) tienen homólogos en esta mosca.

El CINV tiene un bioterio donde cultivan y alimentan estas pequeñas moscas que pueden vivir hasta 60 días si les renuevan la comida, que consiste principalmente en agar, azúcar y jugo de frutas.

Palacios y el equipo de investigación del CINV analiza los ciclos de sueño y la actividad cerebral de la drosophila: esto les ha brindado varias claves sobre el sueño humano. Por ejemplo, forzarse a tener actividad en periodos que deberían dedicarse al sueño causa un aumento en las hormonas de estrés y, cuando se convierte en un acto sostenido en el tiempo, puede generar hipertensión y diabetes, entre otros problemas de salud. Por supuesto, cambios pequeños (de una o dos horas) no afectan tanto como los grandes (de 12 horas para quienes trabajan en turnos nocturnos). Además, los efectos más nocivos se producen luego de años viviendo con estos horarios trastocados y todas estas consecuencias son irreversibles. Incluso las modificaciones pequeñas pueden ser peligrosas: “El cambio de horario de primavera causa un aumento de un 5% en la frecuencia de ataques cardíacos”, explica en el siguiente video John Ewer, investigador del CINV.

Además de genes homólogos de reloj biológico y de ciertos tipos de cáncer, se han descubierto otras conexiones que permitirían realizar avances importantes en diversas áreas de la medicina.

Incluyendo los trastornos del espectro autista.

Las moscas que no danzan

Angelina Palacios creció en Curacaví, con una madre química que le inculcó desde pequeña su interés por la ciencia. Ella misma, siendo niña, se interesaba por recoger y estudiar insectos y plantas. Quizás fue esa combinación de factores lo que la impulsó a estudiar bioquímica. Al poco andar, se cansó del trabajo en los hospitales (donde hizo la práctica) y optó por la investigación. Y durante la realización de su tesis para obtener el grado de doctora en ciencias mención neurociencias por la Universidad de Valparaíso, empezó a trabajar con moscas y el ritmo circadiano.

“Las drosophilas son insectos muy sociales”, cuenta la neurocientífica. “Una actividad muy importante para las drosophilas es el cortejo, un ritual que implica acercamientos, interacciones, danzas… Pero descubrimos que hay moscas que no tienen esta habilidad o la tienen poco desarrollada”.

Los trastornos del espectro autista (TEA) se caracterizan por una amplia variedad de síntomas que afectan sobre todo la problemas en la comunicación y el lenguaje, déficit en la capacidad de interacción social y la capacidad de adaptarse al mundo, así como conductas repetitivas con interés restringido. Las causas de este trastorno del desarrollo no están del todo claras, pero se sospechan factores genéticos y de ambiente.

¿Sería posible que las moscas que no quieren danzar tengan el equivalente de TEA para su especie? Y si es así, ¿se parece a los TEA que conocemos en seres humanos?

Estas pequeñas Drosophilas son dormidas para poder estudiar el comportamiento de sus funciones biológicas durante el sueño.

El CINV trabaja junto con un equipo de Brasil que les informa sobre los genes mutados en personas con TEA: muchos de estos genes afectan el sistema nervioso. Al analizar las moscas con mutaciones en estos genes descubrieron un símil: “Estas drosophilas presentan alteraciones en la conducta social y en el control homeostático del sueño”, explica Palacios. No es que el reloj biológico mismo esté dañado, pero sí los mecanismos bioquímicos que comunican el reloj biológico con el resto de los órganos. Esto parece coincidir con una observación conocida: entre un 44 y un 83% de quienes tienen algún TEA sufren además un daño en la regulación del ciclo sueño-vigilia y bajos niveles de melatonina, lo que sugiere una alteración en su sistema circadiano. “Eso acentúa algunos de sus rasgos”, dice Palacios. “Por ejemplo, se vuelven más irritables”. Además, estas moscas con genes “mutantes”, similares a los de personas con TEA, tienen alteraciones en funciones cognitivas como la memoria y el aprendizaje.

“Todavía sabemos poco del reloj biológico”, explica Palacios. “Sabemos que […] en todas las células y órganos hay mecanismos con los que se comunica con el reloj biológico de otros órganos (hígado, estómago, corazón…), pero estos mecanismos aún son desconocidos”. Pero como lo que está dañado no es el reloj biológico mismo, sino su forma de comunicarse, se puede concluir que este es un sistema muy robusto, sostiene Palacios.

¿Significa esto que en el CINV están descubriendo las causas del autismo? Es algo demasiado aventurado. Primero, porque el daño los mecanismos del reloj biológica podría ser una de las consecuencias de otros procesos que causan los TEA, no una causa. Y, segundo, tal como explica la neurocientífica, aún no hay estudios definitivos que demuestren que la actividad del reloj biológico se encuentra alterada en personas con TEA. Por ello, el equipo del CINV se está enfocando en conocer con mayor profundidad la forma en que las células y los órganos se comunican entre sí para hacer que los seres vivos se sincronicen con los ciclos diarios.

Aun así, estos estudios son relevantes porque dan nuevas luces sobre  los TEA y quizás permitan desarrollar terapias clínicas para mejorar la calidad de vida de quienes viven con estos trastornos. Y los está desarrollando un equipo de mujeres y hombres que trabaja en Valparaíso.

Lee el artículo original en Pauta 

Lee esta entrevista en La Cuarta

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