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Estudian en modelos experimentales sustancias que previenen la muerte de neuronas

 
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Ricardo Tapia Ibargüengoytia, investigador emérito del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.
Ricardo Tapia Ibargüengoytia, investigador emérito del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

4 de diciembre de 2011

• Ricardo Tapia Ibargüengoytia, investigador emérito del IFC, fue ganador del Premio Ciudad Capital Heberto Castillo 2011, en la categoría de Científico consagrado, en el área de Ciencias Básicas

La sobrexcitación de las neuronas, como la que se registra en un episodio de epilepsia, produce su muerte; este fenómeno también puede dañar a las motoras de la médula espinal y producir parálisis del cuerpo, en la enfermedad conocida como esclerosis lateral amiotrófica.

Ricardo Tapia Ibargüengoytia, investigador emérito del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM, y ganador del Premio Ciudad Capital Heberto Castillo 2011, en la categoría de Científico consagrado, en el área de Ciencias Básicas, busca entender cómo se produce ese deceso y encontrar sustancias que las protejan.

Se ha descubierto que algunos compuestos derivados del metabolismo de la glucosa pueden proteger a las motoneuronas, porque ayudan al funcionamiento de las mitocondrias, organelos intracelulares encargados de producir energía. Resultan efectivos tanto en la médula espinal, como en el cerebro en los modelos experimentales en ratas.

Empero, estos sustratos ya se han probado en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica y no funcionan. Por ello, Tapia y su grupo continúan en la búsqueda. “Hemos encontrado que otras moléculas más grandes y complejas, entre las que se encuentra un factor trófico que participa en el crecimiento de los vasos sanguíneos, ha resultado muy efectivo para proteger a las motoneuronas de la médula espinal de la rata en nuestros modelos de neurodegeneración”.

También, investigan la mejor manera de administrar los compuestos protectores, pues son efectivos si se suministran directamente en el cerebro o la médula, pero no necesariamente si es por vía intramuscular o intravenosa, debido a la presencia de la barrera hematoencefálica. “Debemos resolver el problema de trasladar los efectos positivos de las sustancias por vías menos agresivas”, indicó.

El primer doctor en Bioquímica por la UNAM (1969), ha dedicado sus investigaciones al estudio de los neurotransmisores, encargados de permitir la comunicación entre las neuronas, de la que depende el funcionamiento del cerebro.

Se sabe, explicó, que en el momento que la sobrexcitación se produce por el incremento de la comunicación, mediada por un neurotransmisor llamado ácido glutámico o glutamato, ocurre su deceso.

En los últimos 10 años decidimos analizar si este mecanismo de muerte podría participar en el daño de las neuronas motoras de la médula espinal, que resulta en parálisis, lo que sucede en la esclerosis lateral amiotrófica, padecimiento devastador, cuyas causas se desconocen, señaló.

Con la administración en la médula de sustancias que producen la sobrexcitación mediada por el ácido glutámico, “hemos encontrado que, efectivamente, sucumben las neuronas motoras, y las patas posteriores de la rata quedan paralizadas; es decir, simulamos la enfermedad”.

También hallaron que durante la sobrexcitación por exceso de glutamato, aumenta la concentración de calcio dentro de las neuronas de manera no controlada, y que este incremento daña las mitocondrias, maquinaria energética de todas las células.

Estos hallazgos son fruto del trabajo de varios estudiantes, y han constituido parte de su tesis de posgrado.

Trayectoria

Tapia Ibargüengoytia es egresado de Medicina y doctor en Bioquímica por la UNAM. Decidió estudiar esa carrera porque le gustaba, y porque su padre y abuelo –ambos llamados Ricardo-, fueron destacados médicos y miembros de la Academia Nacional de Medicina.

Nunca tuvo duda en su profesión, pero en el segundo año, en la asignatura de Fisiología que impartía Alberto Guevara Rojas, tuvo un mayor acercamiento con la investigación. “Hasta entonces no sabía mucho del asunto, y me empezó a interesar más que la clínica”.

Le cautivaron los mecanismos celulares y cómo funciona el organismo. Desde el tercer año de su instrucción, empezó a asistir al Departamento de Fisiología en la facultad, en donde persistió aún en los cursos clínicos en hospitales.

En la actualidad, también le interesa saber por qué en ciertas enfermedades se mueren determinados grupos de neuronas. En la esclerosis lateral amiotrófica desaparecen casi exclusivamente las que mueven los músculos, pero el resto de circuitos queda intacto.

En cambio, en el Alzheimer hay movilidad, pero se afecta la memoria. “Los mecanismos de muerte cerebral pueden ser semejantes, pero por qué sucumbe uno u otro grupo es un misterio, uno de los grandes problemas a resolver. Trabajamos en ello”.

En cuanto al Premio Heberto Castillo, recordó que el año pasado lo obtuvo en la misma categoría que él, el astrónomo universitario Manuel Peimbert, “y me dio gusto ser su sucesor. Es un reconocimiento satisfactorio”, finalizó.
Créditos: unam.mx/boletin/712/2011

Podrían corregirse con trasplante neuronal, parkinson y esclerosis lateral amiotrófica

 
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Jaime Iván Velasco Velázquez, de la División de Neurociencias del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.
Jaime Iván Velasco Velázquez, de la División de Neurociencias del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

30 de noviembre de 2011

• Por sus investigaciones, Jaime Iván Velasco Velázquez, del IFC de la UNAM, obtuvo el Premio Ciudad Capital Heberto Castillo Martínez 2011, que otorga el GDF a través de su Instituto de Ciencia y Tecnología, en la categoría de Científicos de 45 años o menos, en el área de Salud

La enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica son padecimientos del sistema nervioso con una característica interesante: son susceptibles de ser corregidos por un trasplante de neuronas diferenciadas de células troncales. Ello se debe a que el daño en esos pacientes es relativamente restringido, en regiones y tipos de células cerebrales particulares que causan la sintomatología.

Por sus investigaciones en el tema, Jaime Iván Velasco Velázquez, de la División de Neurociencias del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM, obtuvo el Premio Ciudad Capital Heberto Castillo Martínez 2011, que otorga el gobierno del Distrito Federal (GDF), a través de su Instituto de Ciencia y Tecnología, en la categoría de Científicos de 45 años o menos, en el área de Salud.

En el Parkinson, las células que mayoritariamente mueren son las dopaminérgicas del cerebro medio, que en condiciones normales liberan dopamina hacia el cuerpo estriado. Si faltan, se registran alteraciones motoras que se manifiestan como temblor, rigidez y dificultad en los movimientos.

Se trata de la segunda más frecuente del sistema nervioso, sólo después de Alzheimer. Aunque no existen datos claros en México, se estima que entre uno y dos por ciento de la población mayor de 60 años padece Parkinson, informó el egresado de la carrera de Químico Farmacéutico Biólogo, y del doctorado en Ciencias Químicas, con especialidad en Bioquímica de la UNAM.

Desde 1971, recordó, se describió un modelo de roedores parkinsonianos, que se utiliza para ensayar distintas estrategias terapéuticas relacionadas, y que consiste en inyectar una toxina para causar la muerte de esas neuronas. En el caso del científico universitario, estas ratas se usan para ensayar el trasplante de neuronas dopaminérgicas diferenciadas de células troncales embrionarias.

Las embrionarias, aclaró, tienen la propiedad de ser muy versátiles en su capacidad de diferenciarse. Tienen un origen temprano, que es el blastocisto, y por esa razón son capaces de producir cualquier célula diferenciada en un organismo adulto.

“El trasplante lo hemos hecho tanto en el cuerpo estriado como en la sustancia nigra, y en ambos casos hemos observado una recuperación en la conducta; hemos visto que implantar neuronas que secretan dopamina en la región que requiere este neurotransmisor, disminuye significativamente la conducta de giro (dar vueltas de forma involuntaria) que presentan los animales enfermos”.

Para el caso de la sustancia nigra, abundó, se ha seguido otra estrategia en colaboración con Instituto de Neurobiología: emplear moléculas que atraen a los axones (prolongaciones) de las neuronas desde esa región, donde se implantan, hasta el estriado. “También en ese caso hemos observado una recuperación significativa”.

En tanto, la esclerosis lateral amiotrófica se caracteriza por la muerte de neuronas motoras, que permiten el movimiento voluntario. Los pacientes que sufren el mal se paralizan inicialmente de piernas y brazos y, eventualmente, fallecen porque se pierde la innervación o el contacto de los nervios con los músculos que controlan la respiración.

Las personas se asfixian después de algunos meses o años de padecer la enfermedad. Afecta entre cinco y seis personas por cada 100 mil.

En este caso, Velasco y su equipo diferencian células troncales embrionarias a neuronas motoras; “verificamos por varios marcadores moleculares que ocurre esa diferenciación neuronal. La identificación se hace mediante la expresión de una proteína fluorescente verde, muy fácil de ver en el microscopio”.

Aquí, el trasplante en animales transgénicos (que tenían la expresión de un gen humano mutado, causante de la enfermedad de tipo familiar) se hizo en la médula espinal de ratas adultas. Después del procedimiento, refirió el experto, se registró una recuperación transitoria en la conducta y los animales recobraron su movilidad.

No obstante, después de tres semanas, aún los trasplantados empezaron a paralizarse, de manera similar a los animales que no las recibieron. Después de un mes, se analizó su tejido y se encontró que no había ya neuronas “verdes”.

Entonces, se realizó la intervención, pero ahora en animales que no eran transgénicos. Después de más de un mes, esas neuronas seguían presentes en la médula espinal de las ratas. Eso significa que las trasplantadas pueden funcionar por un tiempo, pero el ambiente hace que mueran. “De la misma manera como observamos que las endógenas desaparecen, las implantadas también se degeneran”.

Esto apunta a que es muy importante considerar cuál será el ambiente al que se enfrenten las células una vez colocadas en el Sistema Nervioso Central. Ahora justamente estudiamos la manera en que se puede promover la supervivencia, independientemente del medio que afronten, sostuvo Velasco.

Una tercera línea en el laboratorio del universitario es la diferenciación in vitro a neuronas dopaminérgicas y motoras. Para ello, estudia el efecto del estradiol y la progesterona (hormonas con funciones importantes en la reproducción y en el cerebro adulto) en cultivos de células troncales embrionarias. Halló que ambas promueven la diferenciación tanto a neuronas dopaminérgicas como motoras.

El co-editor del libro de texto de reciente publicación Células troncales y medicina regenerativa, editado por el Programa Universitario de Investigación en Salud, aclaró que hasta ahora no existe tratamiento seguro y eficaz para ninguna afección del sistema nervioso, y en el caso de sus estudios “no hay que alentar falsas esperanzas; esto podría funcionar eventualmente”.

Por lo pronto, dijo sentirse contento por el premio. En el área de salud se realizan estudios epidemiológicos y clínicos, “mi investigación es básica y tiene relación con enfermedades del sistema nervioso, pero no hacemos procedimientos en humanos. De hecho, recientemente comenzamos a trabajar con células troncales humanas”, finalizó.
Créditos: unam.mx/boletin/706/2011

CISTICERCOSIS, POSIBLE CAUSA DE INFERTILIDAD

 
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José Luis Molinari Soriano, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.
José Luis Molinari Soriano, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

7 de mayo de 2011

• En estudios realizados en ratones infectados con cisticercos de Taenia crassiceps, en el IFC de la UNAM, se observó que testículos y ovarios resultaron dañados
• Esta patología podría ocurrir también en humanos contagiados, aseveró José Luis Molinari Soriano

La cisticercosis puede afectar las células reproductivas, masculinas y femeninas y, en consecuencia, provocar problemas de infertilidad, afirmó José Luis Molinari Soriano, investigador del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM.

De acuerdo con estudios realizados en su laboratorio, al infectar a ratones de manera experimental con cisticercos de Taenia crassiceps, mediante microscopía óptica y electrónica se observó que resultaron dañadas las células de testículos y ovarios.

Desde hace años, mencionó, en zonas endémicas del estado de Guerrero se aplica una vacuna de uso porcino para romper el ciclo biológico de esta parasitosis, y “nos percatamos que cerdos con cisticercosis tenían inmunodepresión debido a una disminución de linfocitos T y B”.

Fue así como se descubrió que existe una sustancia de muy bajo peso molecular que excreta el cisticerco. “La aislamos y comprobamos que es capaz de inhibir la proliferación de linfocitos”. Más tarde, en experimentos hechos in vitro y en ratones se comprobó la hipótesis, explicó.

El especialista en microbiología señaló que existen especies de Taenia que producen cisticercosis: solium y crassiceps, que se usan para experimentar y obtener antígenos, o para el diagnóstico inmunológico de cisticercosis humana y porcina.

También, Taenia crassiceps se ha empleado como un modelo para acercarse a la cisticercosis en el humano, a través de su análisis en ratones. “Al investigar el daño que ocasiona en los linfocitos, pensamos que también podría impactar otros tejidos y seleccionamos, en primer lugar, el testículo”.

Entonces, prosiguió, se indagó si la enfermedad que se produce de manera experimental en el ratón afecta el testículo, lo que se comprobó a través de microscopía óptica y electrónica. “Observamos que en los tubos seminíferos, donde se producen los espermatozoides, se mueren las células tanto somáticas como germinativas”, refirió.

Esto hace pensar que el daño de las espermátides redondas, que se transforman al final en espermatozoides, puede derivar en esterilidad, destacó.

Un hallazgo importante es que durante la infección con cisticercos se vulneran las células que producen la testosterona (de Leydig) y, en consecuencia, la viabilidad de las del epitelio seminífero, que incluye a los espermatozoides.

Actualmente, indicó, se trabaja con ratones hembras infectadas con cisticercos de Taenia crassiceps, para observar qué sucede en el ovario, y “hemos visto que el parásito también produce patología”.

Se ha concluido que en este padecimiento el cisticerco daña a distancia –a través de una sustancia de bajo peso molecular– las células reproductivas del huésped, con el fin de apropiarse de sus fuentes energéticas para su propia fecundidad, finalizó.
Créditos: UNAM-DGCS-270-2011/unam.mx

Estudia Ranulfo Romo actividad cerebral de monos rhesus

 
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Ranulfo Romo, integrante del Instituto de Fisiología Celular de esta casa de estudios, ingresó a El Colegio Nacional.
Ranulfo Romo, integrante del Instituto de Fisiología Celular de esta casa de estudios, ingresó a El Colegio Nacional.

25 de marzo de 2011

• En su laboratorio, el investigador del IFC de la UNAM, que ingresó recientemente a El Colegio Nacional, registra cada recompensa con electrodos y estadísticas, en una estrategia de investigación que reúne a médicos, neurobiólogos y matemáticos
• Entre sus contribuciones, destacan las respuestas precisas y medibles a preguntas sobre cómo sentimos, memorizamos, percibimos y respondemos

Ranulfo Romo Trujillo, integrante del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de esta casa de estudios, y quien recientemente ingresó a El Colegio Nacional, trabaja en su laboratorio con monos rhesus; ahí, mide su actividad cerebral, mientras ellos responden a estímulos externos.

Cada recompensa se registra con electrodos y estadísticas, en una completa estrategia de investigación que reúne a médicos, neurobiólogos y matemáticos. Entre sus contribuciones, destacan las respuestas precisas y medibles a preguntas sobre cómo sentimos, memorizamos, percibimos y respondemos.

Con esos animales, Romo y sus colaboradores resuelven en la UNAM problemas experimentales que involucran procesos cognitivos como la memoria, la comparación y la decisión. Busca correlacionar la actividad neuronal con el proceder de los sujetos.

Mi búsqueda es conocer cómo se representan los objetos en el cerebro. No existe conducta consciente que no use el mecanismo de la recompensa, indicó.

También, señaló que todo acto voluntario pasó antes por una forma inconsciente, de tal modo que el presente racional es, en realidad, pasado, pues el mecanismo cerebral que lo hace posible se anticipa a la conciencia.

Memorias

De niño, el universitario vivió en su natal Ures, entre veranos ardientes e inviernos gélidos; entonces, Romo Trujillo (Sonora, 1954), comenzó a preguntarse cómo dominar ese clima adverso.

Observó la naturaleza y lo hizo sin límite de tiempo; condujo sus pasos hacia el sitio donde estímulos externos como el frío y el calor se convierten en sensaciones internas, y la infancia y el lugar de origen se funden en memoria e identidad. Ese sitio es el cerebro, un dinámico entramado bioquímico al que Romo ha dedicado su vida académica.

Desde joven, decidió que la medicina le ayudaría a responder algunas preguntas fundamentales. Se dirigió a la Ciudad de México, donde cursó la carrera de Médico Cirujano en la UNAM. A los 19 años, en la Facultad de Medicina tomó un curso de neurofisiología con Marcos Velasco. Entonces, definió su especialidad y eligió su sendero hacia la investigación científica.

Neurobiología de la percepción

Ya titulado como médico, recordó, viajó a Francia, donde cursó un doctorado en Ciencias (en el área de neurociencias) en la Universidad de París. Las preguntas sobre cómo percibimos y reaccionamos ante los estímulos externos se incrementaron y buscaron respuestas en el laboratorio, siempre apegadas a la indagación experimental.

En la capital francesa, se vinculó con Wolfram Schultz, quien fue investigador asociado en la Universidad de Friburgo, en Suiza. Entonces, estudiaba un grupo de células productoras de dopamina, la sustancia de la que carecen los enfermos de Alzheimer.
Con las células dopaminérgicas comenzaron sus observaciones con monos rhesus, a los que entrenó para analizar el mecanismo de la recompensa, estímulo relacionado con casi todos nuestros actos cotidianos.

Más tarde, completó su formación posdoctoral con Vernon Mountcastle, en la Escuela de Medicina de la Universidad John Hopkins, en Baltimore, Estados Unidos, donde ambos exploraron el sustrato biológico de la toma de decisiones.

Encontraron que en la corteza cerebral se genera un acopio neuronal del mundo externo. Es ahí donde las sensaciones se convierten en memoria y el pensamiento en toma de decisiones.

Distinciones

El trabajo académico de Romo Trujillo es reconocido a nivel mundial. Entre sus numerosos reconocimientos destacan los premios Delmuth de Neurociencias de la Fundación de Investigación Médica de Suiza, en 1990; en Ciencias Médicas Básicas de la Academia de Ciencias para el Mundo en Desarrollo (TWAS), 2002; de la Ciudad de México en Ciencias Básicas, 2008, y Ranwell Caputto de la Sociedad Argentina de Neurociencias, en 2009.

Asimismo, ha recibido la distinción Universidad Nacional a Jóvenes Académicos, el Premio Miguel Alemán Valdés, y el de Ciencia y Tecnología Manuel Noriega Morales de la OEA.

Sus investigaciones de frontera forman parte de los Proyectos del Milenio, financiados por el Banco Mundial, la Fundación Howard Hughes y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Desde 2005 es miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos como “extranjero asociado”. Ese mismo año, impartió una conferencia plenaria en el Congreso de la Sociedad de Neurociencias, así como la Cátedra Brooks en la Facultad de Medicina de Harvard; en 2006, la Cátedra Teuber en el MIT y, en 2009, la Cátedra Ragnar Granet en el Instituto Karolinska.

Actualmente es editor en jefe de la revista Frontiers in Systems Neuroscience, y miembro del consejo editorial de Progress in Neurobiology.

Créditos: UNAM-DGCS-175/2011/unam.mx

Impulsa la UNAM intercambio internacional en neurociencias

 
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Francisco Fernández de Miguel, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.
Francisco Fernández de Miguel, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

24 de marzo de 2011

• Francisco Fernández de Miguel, del Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional, informó que se trabaja con investigadores de América Latina y Europa

Un grupo de investigadores de América Latina y Europa promueven, desde la UNAM, un modelo horizontal donde estudiantes y expertos de neurociencias intercambian conocimientos, líneas de estudio y nuevas estrategias de trabajo conjunto.

“Estamos en el inicio de un proyecto de colaboración entre varias instituciones de ambas regiones; nos reunimos grupos de fisiólogos y biofísicos que nos conocemos hace años, para impulsar el intercambio”, comentó en entrevista Francisco Fernández de Miguel, del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de esta casa de estudios.

Apenas hace unos días, el experto en desarrollo neuronal y fisiología recibió en el auditorio del IFC a colegas de la Universidad de Cambridge, de Gran Bretaña; de la Escuela Internacional Superior de Estudios Avanzados de Trieste (SISSA), de Italia, así como a especialistas latinoamericanos de las universidades de São Paulo, en Brasil; de Valparaíso, en Chile, y Bahía Blanca, Argentina.

Cada uno de ellos expuso (algunos de manera presencial y otros por videoconferencia) su línea de estudio actual, y el método respectivo. Tras la presentación, se abrió una sesión de preguntas y respuestas con estudiantes que intercambiaron dudas e hipótesis de trabajo.
“Muchos asistentes son del IFC, otros hacen su tesis, y también acudieron investigadores. Es un encuentro abierto a todos en la UNAM y no es exclusivo de este instituto, pues de igual manera vienen del de Investigaciones Biomédicas y de la Facultad de Medicina”, explicó.

Financiamiento europeo

Junto con el italiano Vincent Torre, de SISSA, Fernández de Miguel tuvo la idea de reunirse en esta casa de estudios para impulsar la movilidad y compartir en reuniones presenciales resúmenes de sus líneas de trabajo, a fin de debatir métodos y resultados, así como propiciar las colaboraciones entre diversas instituciones y países.

“Tenemos un presupuesto para cuatro años, otorgado por la Unión Europea. Se destinará para que estudiantes y profesores latinoamericanos hagan estancias, desde un mes hasta un año, en universidades de aquel continente, y para que de allá vengan a laborar con nosotros”.

Por lo pronto, un estudiante de Italia estará en el laboratorio de Fernández de Miguel, mientras que dos de sus alumnos viajarán a SISSA.

“Además, pensamos organizar cursos en Cambridge, en Trieste y en el Instituto de Fisiología Celular durante los próximos 12 meses”, señaló.

Apoyo y herramientas

Sobre el auge de este proceso, destacó que la forma en que se hace ciencia en el mundo implica mucho conocimiento y el uso de herramientas que con frecuencia son difíciles de obtener.

“De manera conjunta, podemos apoyarnos y complementarnos. Creo que para los latinoamericanos es muy importante tener más posibilidades de salir antes de terminar los cursos, conocer gente, otras culturas y aprender idiomas.

“Para nosotros es una opción muy favorable estar una temporada en el exterior y aprender a pensar de una manera diferente, como lo hacen en otros laboratorios”, dijo Fernández de Miguel, responsable de un curso de biofísica en la UNAM.

El especialista ha visitado Inglaterra e Italia para ofrecer conferencias y seminarios. “Conozco a los neurocientíficos de Cambridge, la universidad que más premios Nobel ha aportado en la historia, y de SISSA, la más internacional de Italia en este momento, muy vinculada al Centro de Física Aplicada y a la Academia de Ciencias del Tercer Mundo (TWAS), que también está en Trieste”, señaló.
Proyecto Experimenta

El especialista dedica parte de su tiempo al proyecto Experimenta, con un grupo de universitarios que atiende a estudiantes y profesores en laboratorios de física, química, biología y matemáticas para la enseñanza de la ciencia.

“Vienen durante una semana a hacer experimentos todos los días. Se ha atendido a más de 14 mil alumnos”, añadió.

Actualmente, el investigador y sus colaboradores reciben a jóvenes del Colegio de Ciencias y Humanidades (CCH) y de preparatorias particulares, a través de la Dirección General de Incorporación y Revalidación de Estudios (DGIRE).

Créditos: UNAM-DGCS-172-2011/unam.mx