A pesar de una corriente continua de descubrimientos en el campo de la medicina, algunas enfermedades aún no son susceptibles para los investigadores. Los científicos están buscando ideas nuevas en áreas ya bien estudiadas.
La jaula es pequeña y enorme al mismo tiempo.A medida que los científicos penetran más profundamente en los mecanismos que subyacen a las enfermedades que son difíciles de curar (como la diabetes o la enfermedad de Alzheimer), se acercan cada vez más a las fronteras del conocimiento científico y buscan respuestas a los rincones más oscuros de la ciencia.
Sin embargo, las respuestas a preguntas complejas no siempre son obvias, incluso si las considera desde un ángulo diferente, por lo que debe volver a lo conocido de vez en cuando y revisar hechos conocidos.
Por ejemplo, recientemente se "abrió" un nuevo cuerpo como este, escondiéndose "a plena vista".
El intersticio es un sistema de cavidades llenas de líquido. Ahora se cree que este es uno de los órganos más grandes del cuerpo.
Anteriormente, el intersticio se consideraba algo intrascendente, algo así como pegamento para soportar los órganos "reales" que realizan funciones importantes. Sin embargo, cuando gracias a las tecnologías avanzadas para trabajar con imágenes, fue posible mirarlo más de cerca: su tamaño e importancia se hicieron evidentes.
Los científicos se preguntan si el nuevo cuerpo puede aclarar la causa de la capacidad desagradable del edema, la fibrosis y el cáncer para propagarse rápidamente.
Es bien sabido que, en busca de descubrimientos, es posible que necesitemos probar cada hipótesis: mirar debajo de cada piedra. El intersticio nos enseña que algunas "piedras" deben ser cambiadas muchas veces a intervalos regulares.
En este artículo, analizaremos aspectos conocidos de la biología celular, trataremos de repensarlos y brindaremos formas inusuales de comprender las enfermedades.
Microtúbulos: más que un marco celular
El citoesqueleto es una red compleja de proteínas en el citoplasma de cada célula. El término fue utilizado por primera vez por Nikolai Konstantinovich Koltsov en 1903. Uno de los principales componentes del citoesqueleto son las proteínas tubulares largas llamadas microtúbulos.
Los microtúbulos no solo ayudan a mantener la estructura celular, sino que también juegan un papel crucial en la división celular y la transferencia de compuestos alrededor del citoplasma. La disfunción de los microtúbulos se asocia con afecciones neurodegenerativas, incluidas las conocidas como enfermedad de Parkinson y enfermedad de Alzheimer.
Los glomérulos neurofibrilares, que son hebras anormalmente retorcidas de la proteína tau, son uno de los sellos distintivos de la enfermedad de Alzheimer. Por lo general, en combinación con moléculas de fosfato, la proteína tau ayuda a estabilizar los microtúbulos. Sin embargo, en las neuronas de Alzheimer, las proteínas tau transportan cuatro veces más fosfato que de costumbre.
La hiperfosforilación reduce la estabilidad de los microtúbulos, la velocidad de su creación, y también puede conducir a su destrucción.
No está completamente claro cómo un cambio en la producción de microtúbulos conduce a la neurodegeneración, sin embargo, los investigadores esperan que intervenir en estos procesos algún día ayude a tratar o prevenir la enfermedad de Alzheimer.
Los problemas de microtúbulos no están relacionados exclusivamente con afecciones neurológicas. Desde la década de 1990, los científicos han estado debatiendo si podrían ser la causa de los cambios celulares que conducen a un ataque cardíaco. Un estudio reciente sobre este tema concluyó que los cambios químicos en la red de microtúbulos de las células del corazón las hicieron más difíciles y menos capaces de contraerse como deberían.
Los autores del estudio creen que el desarrollo de fármacos dirigidos a microtúbulos puede convertirse en una forma viable de "mejorar la función cardíaca".
No solo plantas de energía
Si estudiaste mitocondrias en un curso de biología escolar, probablemente solo recuerdes que "las mitocondrias son plantas de energía celular". Hoy en día, los científicos se preguntan si las mitocondrias, descubiertas en el siglo XIX, podrían estar asociadas con una serie de enfermedades.
Las mitocondrias son más que una potencia.El papel de las mitocondrias en el desarrollo de la enfermedad de Parkinson ha recibido la mayor atención.
Con los años, varias interrupciones en su trabajo se han implicado como causas del desarrollo de la enfermedad de Parkinson. Por ejemplo, pueden producirse interrupciones en vías químicas complejas para la generación de energía en las mitocondrias. Otro problema son las mutaciones en el ADN mitocondrial.
Las mitocondrias pueden dañarse por la acumulación de especies reactivas de oxígeno, que se producen como un subproducto de la producción de energía. Y, sin embargo, ¿cómo conducen estas fallas a síntomas graves de la enfermedad de Parkinson? Las mitocondrias, después de todo, existen en casi todas las células del cuerpo humano.
La respuesta parece estar en el tipo de células afectadas por la enfermedad de Parkinson: las neuronas dopaminérgicas. Estas células son muy susceptibles a la disfunción mitocondrial. Esto se debe en parte al hecho de que son especialmente sensibles al estrés oxidativo. Las neuronas dopaminérgicas también dependen significativamente del calcio, un elemento cuyo nivel está controlado por las mitocondrias. Sin control mitocondrial, las células nerviosas dopaminérgicas se ven afectadas de manera desproporcionada.
También se discute el papel de las mitocondrias en el desarrollo del cáncer. Las células malignas se dividen y multiplican sin control: esto es energéticamente costoso, lo que significa que el principal sospechoso es la mitocondria.
Además de la capacidad de las mitocondrias para generar energía para las células cancerosas, también ayudan a las células a adaptarse a condiciones nuevas o estresantes. Dado que las células cancerosas tienen una capacidad sobrenatural para moverse de una parte del cuerpo a otra, establecerse en un nuevo lugar y continuar multiplicándose incansablemente, las mitocondrias son el principal sospechoso aquí.
Además de la enfermedad de Parkinson y el cáncer, existe evidencia de que las mitocondrias están asociadas con la enfermedad del hígado graso no alcohólico y algunas enfermedades pulmonares. Todavía tenemos mucho que aprender sobre cómo estos trabajadores orgánulos influyen en el desarrollo de enfermedades.
Microbioma - Siguiente nivel
Los bacteriófagos son virus que atacan a las bacterias. No es sorprendente que, con un interés creciente en las bacterias intestinales, los bacteriófagos comenzaron a prestar atención. Después de todo, si las bacterias pueden afectar la salud, significa que matarlas, por supuesto, también lo afecta.
Las bacterias están presentes en todos los ecosistemas de la Tierra. Su número es difícil de estimar. Los bacteriófagos, sin embargo, los superan en número; un autor los llama "casi omnipresentes".
Bacteriófago: agregando complejidad a un complejoEl efecto del microbioma en la salud es una intrincada red de interacciones que recién estamos comenzando a desentrañar. Si agregamos a esto un sup (un conjunto de virus residentes en el cuerpo humano), entonces la complejidad de la tarea aumenta exponencialmente.
Ya sabemos cuán grande es el papel de las bacterias en las enfermedades y en el estado saludable del cuerpo. Solo toma un pequeño paso desde aquí para comprender cuán útiles pueden ser los bacteriófagos (específicos para diferentes cepas de bacterias) para la medicina.
De hecho, los bacteriófagos ya se han utilizado para tratar infecciones en las décadas de 1920 y 1930. Sin embargo, con la llegada de los antibióticos, que son más fáciles y baratos de almacenar y producir, el interés por los bacteriófagos ha disminuido. Sin embargo, debido al peligro de resistencia bacteriana a los antibióticos, es posible volver al tratamiento con bacteriófagos.
Los bacteriófagos también tienen una ventaja importante: pueden ser específicos de una cepa de bacterias, en contraste con los antibióticos, que afectan de inmediato a una amplia gama de bacterias.
Aunque el resurgimiento del interés por los bacteriófagos acaba de comenzar, algunos investigadores ya están viendo su aplicabilidad potencial en la lucha contra las enfermedades cardiovasculares y autoinmunes, el rechazo de trasplantes y el cáncer.
Navegando en balsas lipídicas
Cada célula está recubierta con una membrana lipídica que permite que algunas sustancias químicas entren y salgan, mientras que otras no. Por lo tanto, las membranas lipídicas no son solo conchas: son complejos de proteínas complejas.
Las balsas lipídicas son islas separadas en el complejo de membranas. Contienen canales y otras estructuras. El propósito exacto de estas estructuras está causando un acalorado debate. Los científicos están tratando diligentemente de averiguar qué pueden significar para una serie de afecciones, incluida la depresión.
Una membrana lipídica es mucho más que una membrana.Estudios recientes han demostrado que comprender cómo funcionan estas regiones puede ayudarnos a descubrir cómo funcionan los antidepresivos.
Las proteínas G son interruptores de proteínas que transmiten señales. Se desactivan cuando se desplazan hacia balsas lipídicas. Por un lado, cuando la actividad de la proteína g disminuye, la señalización neuronal también disminuye, lo que, en teoría, puede causar algunos síntomas de depresión. Por otro lado, se ha demostrado que los antidepresivos desplazan las proteínas g de las balsas lipídicas, reduciendo así los síntomas de depresión.
Hay estudios que han estudiado el papel potencial de las balsas lipídicas en la resistencia a los medicamentos, la metástasis en el cáncer de páncreas y de ovario, y una disminución de las capacidades cognitivas en la enfermedad de Alzheimer.
La estructura bicapa de la membrana lipídica se descubrió por primera vez a mediados del siglo pasado, sin embargo, las balsas lipídicas son un descubrimiento relativamente nuevo. Muchas preguntas sobre su estructura y función siguen sin respuesta.
Bueno en paquetes pequeños
Las vesículas extracelulares son pequeños sacos que transportan productos químicos entre las células. Sirven para comunicarse entre las células y desempeñan un papel en procesos como la coagulación, el envejecimiento celular y la respuesta inmune.
Dado que transmiten mensajes aquí y allá, no es sorprendente que algo pueda romperse, lo que significa que las vesículas pueden estar potencialmente asociadas con enfermedades.
Además, dado que pueden transportar moléculas complejas, incluidas proteínas y ADN, existe la posibilidad de que puedan transportar materiales específicos de enfermedades, como proteínas involucradas en enfermedades neurodegenerativas.
Los tumores cancerosos también producen vesículas extracelulares, y aunque su papel aún no se comprende completamente, es probable que ayuden a las células cancerosas a establecerse en lugares remotos.
Si aprendemos a descifrar estas señales intercelulares, podemos tener una idea de los muchos procesos asociados con las enfermedades. Teóricamente, todo lo que tenemos que hacer es descifrar el código. Sin embargo, esto no niega la monumentalidad de la tarea.
Algo más que solo coagulación
Si recuerda el curso de biología, tal vez tenga un recuerdo tenue del extraño término latino: retículo endoplásmico (ER). Si tiene suerte, entonces quizás recuerde que se trata de una red interconectada de cavidades aplanadas dentro del citoplasma, ubicadas cerca del núcleo. ER fue descubierto por primera vez bajo un microscopio a fines del siglo XIX. Se dedica a la coagulación de proteínas y también las prepara para las duras condiciones de vida fuera de la célula.
Es importante que la coagulación de la proteína ocurra correctamente; Si este no es el caso, ER no los transferirá a su destino final. Durante el estrés, cuando la sala de emergencias trabaja más intensamente, se pueden formar proteínas plegadas incorrectamente. Esto provoca una reacción llamada respuesta de respuesta de proteína desplegada (UPR).
UPR está tratando de devolver las células al funcionamiento normal. Limpia la célula de las proteínas desplegadas. Para lograr esto, se detiene la producción de proteínas, se destruyen las proteínas mal plegadas y se activan los mecanismos moleculares que ayudan a interrumpir la coagulación incorrecta.
Si ER no tiene tiempo para devolver la célula al funcionamiento normal, y UPR no puede devolver la situación de la proteína para controlar, entonces la célula es destruida por la apoptosis, un tipo de suicidio celular. El estrés de la sala de emergencias y el EPU posterior están involucrados en una serie de enfermedades, una de las cuales es la diabetes.
La insulina es producida por las células beta pancreáticas, y dado que el nivel de esta hormona cambia a lo largo del día, el estrés ER aumenta y disminuye con ella. Esto significa que las células pancreáticas dependen mucho del mecanismo UPR.
Los estudios han demostrado que el nivel alto de azúcar en la sangre tiene un efecto estresante sobre la síntesis de proteínas. Si el EPU no puede hacer frente, las células beta pancreáticas se vuelven disfuncionales y son destruidas por la apoptosis. Con el agotamiento de las células beta, ya no se puede producir insulina cuando es necesario: se desarrolla diabetes.
Nuestros días son un momento emocionante para aquellos involucrados en la biomedicina y, como se puede ver en esta breve revisión, todavía tenemos mucho que aprender, y una retrospectiva de lo que ya se ha estudiado puede ser tan útil como alcanzar nuevos horizontes.
Fuente: Tim Newman.
La guerra contra la enfermedad: revisitando viejos lugares. Traducido por Kostya Sviridov