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SISTEMA GLINFÁTICO

El sistema glinfático (o vía de limpieza glinfática) es una vía de limpieza de desechos del sistema nervioso central (SNC) de los organismos mamíferos. Aunque el sistema linfático es responsable de eliminar proteínas extracelulares, exceso de fluido y productos de desecho del metabolismo del tejido periférico, curiosamente, el cerebro y la médula espinal carecen de vasculatura linfática. El sistema glinfático es la razón por la que el tejido nervioso del SNC funciona en ausencia de la circulación linfática convencional. Esta vía consiste en una ruta periarterial de entrada para el líquido cefalorraquídeo a la parénquima cerebral, acoplada a un mecanismo de limpieza para la eliminación del líquido intersticial y solutos extracelulares de los compartimentos intersticiales del cerebro y la médula espinal. El intercambio de solutos entre el líquido cefalorraquídeo y el líquido intersticial es impulsado por el pulso arterial y regulado durante el sueño por la expansión y contracción del espacio extracelular del cerebro. La limpieza de proteínas solubles, productos de desecho, y el exceso de fluido extracelular se logra a través flujo convectivo del líquido intersticial, facilitado por los canales de agua de la acuaporina 4 (AQP4) astrocítica.

El término de sistema glinfático fue acuñado por la neurocientífica danesa Maiken Nedergaard dada la dependencia del sistema en las células gliales y por su papel en funciones linfáticas en el SNC.¹​

Descripción sobre el fluido cefalorraquídeo

Aunque las primeras observaciones sobre el líquido cefalorraquídeo se remontan a Hipócrates (460 – 375 a. C.) y más tarde a Galeno (130 – 200), su descubrimiento se le atribuye a Emanuel Swedenborg (1688 – 1772), que, siendo un religioso devoto, descubrió el líquido cefalorraquídeo mientras buscaba la «silla del alma».²​ Los 16 siglos de anatomistas que sucedió a Hipócrates y Galeno pudo haber pasado por alto el líquido cefalorraquídeo dado a las técnicas prevalente en la autopsia de su tiempo. Estas incluían la amputación de la cabeza y el drenado de la sangre antes de la disección del cerebro.²​ Aunque el trabajo de Swedenborg, traducido, no fue publicado sino hasta 1887 dada su falta de reconocimiento como médico, pudo haber hecho también la primera relación entre el líquido cefalorraquídeo y el sistema linfático. Su descripción del líquido cefalorraquídeo fue «la línfa espiritual».²​

Ausencia de conductos linfáticos en el sistema nervioso central

En los órganos periféricos, el sistema linfático desempeña una papel importante en las funciones del sistema inmune y se encuentra y funciona en paralelo con el sistema circulatorio para proporcionar una segunda vía de circulación que transporta el exceso de líquido intersticial, proteínas y desechos del metabolismo del tejido sistémico de regreso a la sangre. La eliminación eficiente de proteínas solubles del líquido intersticial es crítica para la regulación tanto de la presión osmótica coloidal como de la regulación homeostática del volumen de fluido en el cuerpo. La importancia del flujo linfático es especialmente evidente cuando el sistema linfático se obstruye. En enfermedades asociadas con el sistema linfático, tal como la elefantiasis, donde los parásitos que ocupan los conductos linfáticos impiden el flujo de la línfa, el impacto de dicha obstrucción es dramático. El edema crónico resultante se debe a la suspensión de la limpieza linfática y la acumulación de solutos intersticiales. Paradójicamente, el sistema linfático no se extiende al cerebro y la médula espinal a pesar de la gran actividad metabólica del tejido nervioso y su gran sensibilidad a los cambios en el entorno extracelular, incluyendo la acumulación de productos de desecho del metabolismo. Esta ausencia de conductos linfático ha llevado a los científicos a creer que existe un proceso alternativo, el cual se encarga de esta función linfática crítica.

Hipótesis de la difusión

Por más de un siglo la hipótesis más aceptada era que el flujo de líquido cefalorraquídeo, el cual rodea pero no se encuentra en contacto directamente con la parénquima del sistema nervioso central, podía realizar las funciones que el sistema linfático realizaba en la periferia y desempeñar un papel importante en la limpieza de solutos extracelulares. La mayor parte del líquido cefalorraquídeo se genera en los plexos coroideos y fluye a través de una ruta diferente: moviéndose a través del sistema ventricular cerebral, hacia el espacio subaracnoideo que rodea al cerebro, para después drenarse hacia la circulación sanguínea sistémica por medio de la granulación aracnoidea de los senos venosos durales o hacia los conductos periféricos linfáticos a lo largo de las vainas de los nervios craneales.³​⁴​ Muchos investigadores han sugerido que el compartimento del líquido cefalorraquídeo constituye una especie de drenaje para el soluto intersticial y la limpieza de fluido de la parénquima cerebral. Sin embargo, las distancias entre el líquido intersticial y el líquido cefalorraquídeo en los ventrículos y el espacio subaracnoideo son demasiado grandes para la eliminación eficiente de macromoléculas intersticiales y desechos por difusión simple únicamente. Helene Cserr en la Universidad de Brown calculó que el promedio de los tiempos de difusión para moléculas grandes tal como la albumina excedería las 100 horas para atravesar 1cm de tejido nervioso,⁵​ una velocidad que no es compatible con la intensa demanda metabólica del tejido cerebral. Un sistema de limpieza basado en difusión sencilla, además, tendría falta de sensibilidad para responder rápidamente a cambios en las condiciones homeostáticas.

Determinantes clave de la difusión a través de los espacios intersticiales cerebrales son las dimensiones y composición del compartimento extracelular. En una serie de experimentos elegantemente diseñados en los años 1980 – 1990, C. Nicholson y sus colegas en la Universidad de Nueva York exploraron el microentorno del espacio extracelular usando micropipetas selectivas de iones y fuentes de puntos iontoforéticos (iontophoretic point sources en inglés). Usando estas técnicas, Nicholson demostró que el movimiento de los solutos y el agua a través de la parénquima cerebral disminuye su velocidad a medida que la fracción de volumen extracelular disminuye y se vuelve más tortuoso.⁶​

Como una explicación alternativa a la difusión, Cserr y sus colegas propusieron que el flujo convectivo de material del líquido intersticial de la parénquima cerebral al líquido cefalorraquídeo era responsable por la limpieza eficiente de desechos.⁵​

Progreso en el campo de la dinámica de fluido cefalorraquídeo

Experimentos realizados en la Universidad de Maryland en los años de 1980 por Patricia Grady y sus colegas postularon la existencia del intercambio de solutos entre el líquido intersticial de la parénquima cerebral y el líquido cefalorraquídeo por medio de espacios paravasculares. En 1985, Grady y sus colegas sugirieron que el líquido cefalorraquídeo y el líquido intersticial intercambiaban por medio de vías anatómicas específicas dentro del cerebro, con el líquido cefalorraquídeo moviéndose a través del cerebro junto con los vasos sanguíneos exteriores. El grupo de Grady sugirió que estos «canales paravasculares» eran funcionalmente análogos a los conductos linfáticos periféricos, facilitando la limpieza de desechos intersticiales del cerebro.⁷​⁸​ Sin embargo, otros laboratorios no observaron un intercambio paravascular tan vasto entre el líquido cefalorraquídeo y el líquido intersticial.⁵​⁹​¹⁰​¹¹​

La conexión entre el líquido intersticial del cerebro y el líquido cefalorraquídeo fue confirmada por H Cserr y sus colegas de la Universidad de Brown y el King’s College de Londres.¹¹​ El mismo grupo postuló que los solutos intersticiales en la parénquima cerebral se intercambiaban con el líquido cefalorraquídeo por medio de un mecanismo de flujo a granel, en vez de por medio de difusión. Sin embargo, otro trabajo de este mismo laboratorio demostró que el intercambio entre el líquido cefalorraquídeo y el líquido intersticial era inconsistente y mínimo, contradiciendo los hallazgos de Grady y sus colegas.⁹​¹⁰​

Modelo actual de limpieza de todos los órganos

Aspectos clave

En un estudio publicado en 2012,¹²​ un grupo de investigadores de la Universidad de Rochester encabezados por M. Nedergaard, usó in vivo la técnica de imagen de excitación de dos fotones de marcadores fluorescentes pequeños para monitorear el flujo de líquido cefalorraquídeo aracnoideo dentro y a través de la parénquima cerebral. La microscopía de excitación de dos fotones permitió al grupo de Rochester visualizar el flujo de líquido cefalorraquídeo en tiempo real de ratones vivos sin necesidad de perforar el compartimento del líquido cefalorraquídeo (la técnica fue realizada a través de una ventana craneal pequeña). De acuerdo a los hallazgos del estudio, el líquido cefalorraquídeo subaracnoideo entra rápidamente al cerebro, a lo largo de los espacios paravasculares rodeando así las arterias penetrantes. Después intercambia con el entorno del líquido intersticial.¹²​ De manera semejante, el fluido intersticial es removido de la parénquima cerebral por medio de los espacios paravasculares que rodean las grandes venas de drenaje.

Astrocytes stained for GFAP (green) and aquaporin-4 (purple)

Los espacios paravasculares son canales repletos con líquido cefalorraquídeo formados entre los vasos sanguíneos y las vainas leptomeníngeas que rodean los vasos de la superficie cerebral y los vasos penetrantes vecinos. Alrededor de estos vasos penetrantes, los espacios paravasculares toman la forma de espacios de Virchow-Robin. Donde terminan los espacios de Virchow-Robin, dentro de la parénquima cerebral, el líquido cefalorraquídeo paravascular puede continuar viajando a lo largo de las membranas basales que rodean músculo liso arterial vascular para alcanzar la lámina basal que rodean los capilares del cerebro. El movimiento del líquido cefalorraquídeo a lo largo de estas vías paravasculares es rápido y se ha sospechado que el pulso arterial es una fuerza importante para el movimiento del fluido paravascular.⁷​ En un estudio publicado en 2013, J. Iliff y sus colegas demostraron esto directamente. Usando microscopía de excitación de dos fotones in vivo, los autores reportaron que cuando el pulso arterial cerebral disminuía o se incrementaba, la velocidad de flujo de líquido cefalorraquídeo paravascular incrementaba o diminuía respectivamente.

Los astrocitos generan una interfaz en la sinapsis neuronal, así como proyecciones conocidas como «end-feet» que recubren completamente la vasculatura del cerebro. Aunque el mecanismo completo no ha sido comprendido en su totalidad, los astrocitos son conocidos por facilitar los cambios en el flujo sanguíneo¹³​¹⁴​ y se cree que desempeñan un papel en la eliminación de desechos en el cerebro.¹⁵​

Los investigadores saben desde hace tiempo que los astrocitos expresan canales de agua llamados acuaporinas.¹⁶​ Sin embargo, hasta hace poco no se había identificado una función fisiológica que explicara el porqué de su presencia en astrocitos del SNC de mamíferos. Las acuaporinas son proteínas de membrana que desempeñan un papel crítico en la regulación del flujo de agua hacia fuera y dentro de la célula. Relativo a la difusión simple, la presencia de acuaporinas en las membranas de células incrementaba de 3 a 10 veces la permeabilidad para la entrada y salida de agua.¹⁷​

Dos tipos de acuaporinas son expresadas en el SNC: acuaporina-1, la cual la expresan células epiteliales especializadas de los plexos coroideos, y la acuaporina-4, la cual es expresada en astrocitos.¹⁸​¹⁹​

La expresión de acuaporina-4 en astrocitos está reservada a las prolongaciones pediculares o ‘end-feet’ (también conocidos como procesos pediculares) recubriendo las vasculatura cerebral. Hasta 50% de la superficie pedicular que se encuentra frente a la vasculatura está ocupada por arreglos ortogonales de acuaporina-4.¹⁶​¹⁸​

En 2012, se desmotró que la acuaporina-4 es esencial para el intercambio paravascular entre el líquido cefalorraquídeo y el líquido intersticial. Análisis de ratones modificados genéticamente que carecían del gen de la acuaporina-4 revelaron que la limpieza de solutos intersticials dependiente de flujo a granel disminuyó un 70% en la ausencia de acuaporina-4. Basados en este papel del transporte de agua dependiente de acuaporina-4 en el proceso de limpieza paravascular de solutos intersticiales, Iliff y Nedergaard le dieron nombre a esta vía gliovascular de todo el cerebro como «sistema glinfático».

Funciones fisiológicas[editar]

Aumento de la eliminación de desechos durante el sueño[editar]

Una publicación por L. Xie y sus colegas en 2013 exploró la eficiencia del sistema glinfático durante la fase de sueño lento y proporcionaron la primera evidencia directa de la limpieza intersticial de productos de desecho durante el periodo de descanso. Usando una combinación de la técnica de difusión iontforética de Nicholson y sus colegas, imagen de excitación de dos fotones in vivo, y electroencefalografía para confirmar los estados de alerta y sueño, Xia y Nedergaard demostraron que los cambios en la eficiencia del intercambio entre el líquido cefalorraquídeo y el líquido intersticial entre el cerebro alerta y dormido eran causados por la expansión y contracción del espacio extracelular, el cual aumentaba un 60% en el cerebro dormido para promover la limpieza de desechos intersticiales tales como los beta amiloides.²⁰​ Sobre la base de estos hallazgos, formularon la hipótesis de las propiedades restauradoras del sueño pueden estar ligadas al incremento de limpieza glinfática de los desechos del metabolismo producidos por la actividad neuronal del cerebro en estado de alerta.

Transporte de lípidos[editar]

Otra función clave del sistema glinfático fue documentada por Thrane et al., quien, en 2013, demostró que el sistema de vías paravasculares del cerebro juegan un papel importante en el transporte de moléculas lipofílicas pequeñas.²¹​ Dirigidos por M. Nedergaard, Thane y sus colegas también demostraron que el transporte paravascular de lípidos a través de la vía glinfática activaba la señalización de calcio en células gliales y que la despresurización de la cavidad craneal, y por lo tanto la deficiencia de la circulación glinfática, llevaba a difusión no selectiva de lípidos, acumulación intracelular de lípidos y señalización patológica entre astrocitos. Aunque se requieren experimentos adicionales para analizar la importancia fisiológica de la conexión entre la circulación glinfática, la señalización de calcio y el transporte paravascular de lípidos en el cerebro, los hallazgos llevan a creer que existe una función similar, en el SNC, a la capacidad de los conductos linfáticos de llevar lípidos al hígado.

Implicaciones en enfermedades neurodegenerativas[editar]

Patológicamente, las enfermedades neurodegenerativas tales como la esclerosis lateral amiotrófica, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Huntington son caracterizadas por la pérdida progresiva de neuronas, deterioro cognitivo, discapacidad motriz y pérdida de los sentidos.²²​²³​ Colectivamente, estas enfermedades caen en la extensa categoría conocida como proteopatías, debido al ensamblaje de proteínas con un mal plegamiento o de agregados intracelulares o proteínas extracelulares. De acuerdo con la hipótesis prevalente de los amiloides para la enfermedad de Alzheimer, la acumulación de beta amiloides (un péptido normalmente producido en el cerebro y eliminado en cerebros saludables) en placas extracelulares lleva a pérdida de neuronas y atrófia cerebral, los cuales son sellos de la enfermedad de Alzheimer. Aunque no se conoce hasta qué punto está involucrado el sistema glinfático en la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, los investigadores han demostrado a través de experimentos con ratones genéticamente modificados que el correcto funcionamiento del sistema de limpieza glinfático es necesario para la eliminación de beta amiloides solubles del cerebro.¹²​ En ratones la falta del gen de acuaporina-4, reduce la eliminación de beta amiloides en un 55%.

El sistema glinfático también puede resultar dañado después de lesiones cerebrales como accidentes cerebrovasculares, hemorragia intracraneal o hemorragia subaracnoidea. En 2014, un grupo de investigadores del Instituto Francés de Investigación Médica y de Salud (INSERM) demostró por medio de imagen por resonancia magnética que el sistema glinfático fue dañado después de una hemorragia subaracnoidea, debido a la presencia de sangre coagulada in los espacios paravasculares.²⁴​ Interesantemente, la inyección de activador tisular del plasminógeno (un medicamento fibrolítico) en el líquido cefalorraquídeo mejoró el funcionamiento del sistema glinfático. En un estudio paralelo, también descubrieron que el sistema glinfático fue dañado después de un accidente cerebrovascular isquémico en el hemisferio isquémico. Aunque los fundamentos patofisiológicos de este fenómeno siguen sin ser claros.

Referencias

↑ Konnikova, Maria (11 de enero de 2014). «Goodnight. Sleep Clean.». The New York Times. Consultado el 18 de febrero de 2014. «She called it the glymphatic system, a nod to its dependence on glial cells ».

↑ Saltar a:^a b c Hajdu, Steven (2003). «A Note from History: Discovery of the Cerebrospinal Fluid». Annals of Clinical and Laboratory Science 33 (3).

↑ Abbott NJ (2004). «Evidence for bulk flow of brain interstitial fluid: significance for physiology and pathology». Neurochem Int. 45 (4): 545-52. PMID 15186921. doi:10.1016/j.neuint.2003.11.006.

↑ Bradbury MW, Cserr HF, Westrop RJ (1981). «Drainage of cerebral interstitial fluid into deep cervical lymph of the rabbit». Am J Physiol. 240 (4): F329-36. PMID 7223890.

↑ Saltar a:^a b c Cserr HF (1971). «Physiology of the choroid plexus». Physiol Rev. 51 (2): 273-311. PMID 4930496.

↑ C. Nicholson, J. M. Phillips (1981). «Ion diffusion modified by tortuosity and volume fraction in the extracellular microenvironment of the rat cerebellum». The Journal of Physiology 321 (1): 225-257. PMID 7338810. Consultado el 9 de diciembre de 2013.

↑ Saltar a:^a b Rennels ML, Gregory TF, Blaumanis OR, Fujimoto K, Grady PA (1985). «Evidence for a ‘paravascular’ fluid circulation in the mammalian central nervous system, provided by the rapid distribution of tracer protein throughout the brain from the subarachnoid space». Brain Res. 326 (1): 47-63. PMID 3971148. doi:10.1016/0006-8993(85)91383-6.

↑ Rennels ML, Blaumanis OR, Grady PA (1990). «Rapid solute transport throughout the brain via paravascular fluid pathways». Adv Neurol. 52: 431-9. PMID 2396537.

↑ Saltar a:^a b Pullen RG, DePasquale M, Cserr HF (1987). «Bulk flow of cerebrospinal fluid into brain in response to acute hyperosmolality». Am J Physiol. 253 (3 Pt 2): F538-45. PMID 3115117.

↑ Saltar a:^a b Ichimura T, Fraser PA, Cserr HF (1991). «Distribution of extracellular tracers in perivascular spaces of the rat brain». Brain Res. 545 (1–2): 103-13. PMID 1713524. doi:10.1016/0006-8993(91)91275-6.

↑ Saltar a:^a b Cserr HF, Cooper DN, Suri PK, Patlak CS (1981). «Efflux of radiolabeled polyethylene glycols and albumin from rat brain». Am J Physiol. 240 (4): F319-28. PMID 7223889.

↑ Saltar a:^a b c Iliff JJ, Wang M, Liao Y, Plogg BA, Peng W, Gundersen GA, Benveniste H, Vates GE, Deane R, Goldman SA, Nagelhus EA, Nedergaard M (2012). «A Paravascular Pathway Facilitates CSF Flow Through the Brain Parenchyma and the Clearance of Interstitial Solutes, Including Amyloid β». Sci Trans Med 4 (147): 147ra111. PMC 3551275. PMID 22896675. doi:10.1126/scitranslmed.3003748.

↑ Takano T, Tian GF, Peng W, Lou N, Libionka W, Han X, Nedergaard M (2006). «Astrocyte-mediated control of cerebral blood flow». Nat Neurosci 9 (2): 260-7. PMID 16388306. doi:10.1038/nn1623.

↑ Schummers J, Yu H, Sur M (2008). «Tuned Responses of Astrocytes and Their Influence on Hemodynamic Signals in the Visual Cortex». Science 320 (5883): 1638-43. PMID 18566287. doi:10.1126/science.1156120.

↑ Yuhas, Daisy. «How the brain cleans itself». Scientific American.

↑ Saltar a:^a b Amiry-Moghaddam M, Ottersen OP (2003). «The molecular basis of water transport in the brain». Nature Reviews Neuroscience 4 (12): 991-1001. PMID 14682361. doi:10.1038/nrn1252.

↑ Verkman AS, Mitra AK (2000). «Structure and function of aquaporin water channels». Am J Physiol Renal Physiol. 278 (1): F13-28. PMID 10644652.

↑ Saltar a:^a b Verkman AS, Binder DK, Bloch O, Auguste K, Papadopoulos MC (2006). «Three distinct roles of aquaporin-4 in brain function revealed by knockout mice». Biochim Biophys Acta. 1758 (8): 1085-93. PMID 16564496. doi:10.1016/j.bbamem.2006.02.018.

↑ Yool AJ (2007). «Aquaporins: multiple roles in the central nervous system». Neuroscientist 13 (5): 470-85. PMID 17901256. doi:10.1177/1073858407303081.

↑ Lulu Xie, Hongyi Kang1, Qiwu Xu, Michael J. Chen, Yonghong Liao, Meenakshisundaram Thiyagarajan, John O’Donne, Daniel J. Christensen, Charles Nicholson, Jeffrey J. Iliff, Takahiro Takano, Rashid Deane, Maiken Nedergaard (2013). «Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain». Science 342 (6156): 373-377. PMID 24136970. doi:10.1126/science.1241224. Consultado el 18 de octubre de 2013.

↑ Vinita Rangroo Thrane, Alexander S. Thrane, Benjamin A. Plog, Meenakshisundaram Thiyagarajan, Jeffrey J. Iliff, Rashid Deane, Erlend A. Nagelhus, Maiken Nedergaard (2013). «Paravascular microcirculation facilitates rapid lipid transport and astrocyte signaling in the brain». Scientific Reports 3 (2582). doi:10.1038/srep02582. Consultado el 9 de diciembre de 2013.

↑ Mehler MF, Gokhan S (2000). «Mechanisms underlying neural cell death in neurodegenerative diseases: alterations of a developmentally-mediated cellular rheostat». Trends Neurosci. 23 (12): 599-605. PMID 11137149. doi:10.1016/s0166-2236(00)01705-7.

↑ Narasimhan, Kalyani. «Quantifying motor neuron loss in ALS». Nature Neuroscience. Archivado desde el original el 20 de mayo de 2006.

↑ Gauberti, Gaberel. «Impaired Glymphatic Perfusion After Strokes Revealed by Contrast-Enhanced MRI: A New Target for Fibrinolysis?». Stroke.

SISTEMA LINFATICO Y GLINFATICO DEL CEREBRO.

Durante años, pensamos que el cerebro no tenia circulación Linfatica, y ello hacia pensar de como este órgano se liberaba de sus deshechos o de parte de ellos.

No podía ser, tenían que eliminarse residuos, que sin duda se producen en todo metabolismo.

El sistema linfático es uno de los sistemas más importantes implicados en la eliminación de los desechos metabólicos producidos en el cuerpo no obstante los vasos de este sistema no llegan al cerebro por ello antes se pensaba que el cerebro no tenía la capacidad de eliminar sus propios desechos, pero para sorpresa de todos se ha descubierto que esto no es así

¿Dónde van aparar todos esos desechos se volatilizan o es que son inexistentes ¿

El cerebro al ser un órgano tan especial tiene un sistema de eliminación especial no podría ser de otra manera y a pesar de que carece de vasos linfáticos sí que tiene vasos sanguíneos las arterias le llevan la sangre y las venas la devuelven al corazón la cuestión es que ambas se engloban en unos conductos que se comunican con las células de la glía las que abastecen a las neuronas de todo loque necesitan

Entre los vasos sanguíneos del cerebro, existe un espacio llamado espacio perivascular este se encuentra lleno de líquido cefalorraquídeo y permite que los astrocitos se comunican directamente con este espacio y con el líquido cefalorraquídeo a través de unos agujeritos las aucoporinus no sólo eso sino que además tienen más agujeritos y que les sirven para comunicarse con mas astrocitos que están por todo el cerebro

Los astrocitos son las que acumulan los residuos del cerebro que son arrastrados por el líquido cefalorraquídeo de astrocitos en astrocitos hasta desembocar en el espacio perivascular, que rodea a las venas y no a las arterias una vez allí estos residuos pasan del espacio perivascular a la sangre y serán tratados de la misma manera que todos los demás producidos por el cuerpo hasta ser secretados

Este sistema funciona mejor cuando dormimos por el día el sistema nervioso simpático secreta altas dosis de noradrenalina que produce la vasoconstricción es decir el estrechamiento de los vasos de nuestro cuerpo hacen más pequeño el espacio perivascular al reducir el espacio fluye menos líquido y se eliminan menos desechos esto es un grave problema dado que si se acumulan nos causarán enfermedades como el Alzheimer o Parkinson

El descanso permite a nuestro sistema linfático limpiar todos los desechos de nuestro cerebro.

Neurocientíficos del Centro Médico de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, descubrieron en 2012 el sistema glinfático. Hace diez años, en 2012, neurocientíficos del Centro Médico de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, liderados por Maiken Nedergaard, publicaron en Science Translational Medicine el descubrimiento del sistema glinfático, un mecanismo cuya función es eliminar o limpiar los residuos que se van acumulando en el parénquima cerebral

El descubrimiento de ese sistema ha abierto la puerta a posibles avances en relación con determinadas enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, o la demencia fronto-temporal, así como determinados casos de epilepsia, ictus y lesiones cerebrales por traumatismo.

El sistema glinfático, implica un flujo de líquido intersticial, facilitado por las células gliales, y hace en el cerebro la misma función (drenaje de deshechos) que el sistema linfático lo hace en el resto de órganos del cuerpo. Mediante este drenaje, se pueden eliminar productos de desecho de distinta naturaleza, de origen neuronal, astrocítico o hematológico, o incluso sustancias relacionadas con infecciones fúngicas y microbianas que se encuentren en el intersticio cerebral. Un nuevo concepto: insuficiencia glinfática.

Vilaplana y su equipo de investigación, co liderado por Carme Pelegrí, ambos de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la UB, el Instituto de Neurociencias de la UB (UBNeuro) y el Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (Ciberned), acaban de publicar un nuevo estudio en el que se define el concepto de insuficiencia glinfática como la incapacidad del sistema glinfático para llevar a cabo de forma correcta la función de limpieza del cerebro; y se describe que esa insuficiencia puede ser aguda o crónica, en función de la duración del proceso.Además, la insuficiencia puede producirse por un fallo del mismo sistema glinfático o por una sobreproducción de sustancias de desecho que sobrepasa la capacidad de limpieza de este sistema. El resultado del funcionamiento anómalo, al margen de si es agudo o crónico y si se debe al sistema glinfático o a una sobreproducción de sustancias de desecho, es el mismo: se acumulan sustancias de desecho en el parénquima cerebral, en las zonas afectadas por esta insuficiencia.En este estudio, además, indican que en caso de insuficiencia glinfática crónica, y por tanto cuando se acumulan de forma crónica sustancias de desecho en el parénquima cerebral, los astrocitos recogen estas sustancias y forman unas estructuras, denominadas corpora amylacea o wasteosomes, que actúan como contenedores. Por lo tanto, concluyen los autores, estos contenedores pueden ser usados como marcadores de la insuficiencia glinfática crónica.Este estudio lo han publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), lo han co dirigido Vilaplana y Carme Pelegrí y han participado Marta Riba y Jaume del Valle, de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación, UBNeuro y Ciberned, y Laura Molina-Porcel, del Banco de Tejidos Neurológicos del Biobanco del Hospital Clínic e Idibaps, también de Barcelona.Envejecimiento, trastornos cardiovasculares y mala calidad del sueñoInforma Vilaplana de las evidencias que relacionan los wasteosomes con la insuficiencia glinfática: grandes cantidades de ellos guardan relación con el envejecimiento, trastornos cardiovasculares y la mala calidad del sueño, y todos ellos son factores relacionados con la insuficiencia glinfática. El sistema glinfático muestra un marcado ritmo circadiano, y su función de limpieza se produce principalmente durante el sueño; por ello los trastornos crónicos del sueño se relacionan con la insuficiencia glinfática.Al mismo tiempo, los autores observan que las regiones cerebrales que tienden a presentar un mayor número de wasteosomes están a menudo relacionadas con las zonas de drenaje de este sistema de limpieza.  Y, además, se da la particularidad de que los wasteosomes raramente se detectan en personas jóvenes o en procesos agudos, lo que indica que son estructuras que se forman lentamente (con los años de vida) y ha conducido a relacionarlos concretamente con la insuficiencia glinfática crónica.Es así como los investigadores de la UB han llegado a la conclusión de que “el número de wasteosomes podría considerarse un marcador de la insuficiencia glinfática crónica, y puede mostrar si existe ese tipo de insuficiencia y en qué partes del cerebro se produce”. Sugieren que ese conocimiento debe facilitar el estudio de la insuficiencia glinfática y permitir establecer cuáles son las variables que tienen mayor impacto en su buen o mal funcionamiento, todo lo cual muestra potencial para futuro uso clínico.¿Tiene relación con enfermedades neurodegenerativas?Según Vilaplana, hay además evidencias que invitan a pensar que la insuficiencia glinfática crónica es un factor de riesgo de las enfermedades neurodegenerativas, especialmente de las que cursan con agregación de determinadas proteínas fibrilares, como la proteína β-amiloide en el Alzheimer, la tau fosforilada en la demencia frontotemporal y la misma enfermedad de Alzheimer y la α-sinucleína en la enfermedad de Parkinson.En caso de insuficiencia glinfática, queda restringida la eliminación de esas proteínas y eso podría estar contribuyendo al desarrollo de esas patologías. De hecho, estudios publicados en Annals of Neurology en octubre de 2022 indican que las alteraciones del sistema glinfático están relacionadas con la disfunción cognitiva en la enfermedad de Alzheimer. De estos trabajos también se ha hecho eco la revista Nature Reviews Neurology, .

La existencia de los cuerpos amiláceos se conocía desde hace mucho -los describió por primera vez en 1837 el anatomista y fisiólogo Jan Evangelist Purkinje- pero su función e interpretación era motivo de dudas, hipótesis diversas y controversia. El variado contenido de los productos de rechazo capturados en los wasteosomes cerebrales ha contribuido a generar esta confusión

Vilaplana. Además, su equipo puso de manifiesto, ya en 2017, en un artículo publicado en Scientific Reports, que en los estudios inmunohistoquímicos de estas estructuras había un problema metodológico importante que daba lugar a inmuno marcajes erróneos y consecuentemente a falsas observaciones e interpretaciones de los resultados. Por ello, el equipo alertó de la necesidad de adaptar y consensuar protocolos experimentales para este tipo de investigaciones. La función de los cuerpos amiláceos como contenedores de productos de desecho lo demostraron estos mismos autores barceloneses, en un estudio previo, de 2019, también publicado en PNAS, y en él se describía, además, que los cuerpos amiláceos pueden ser expulsados por los astrocitos (las células que los generan) hacia el líquido cefalorraquídeo (el líquido que rodea el cerebro).Y posteriormente, en noviembre del año pasado, en un artículo publicado en Ageing Research Reviews, el mismo grupo barcelonés propuso a la comunidad científica internacional, llamar a los cuerpos amiláceos con el término wasteosomes, que significa cuerpo que contiene productos de desecho. El término, precisa Vilaplana, se propuso para evitar la confusión terminológica que el término amiláceo o amiloide generaba con las proteínas amiloides, que son características de algunas enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer. En este mismo artículo se concluye que los wasteosomes, que son generados por células específicas como los astrocitos (en el caso del cerebro) o determinadas células epiteliales (en otros órganos), contienen sustancias o productos de desecho que quedan empaquetados en un esqueleto de glicano. Una vez formados, los cuerpos amiláceos son expulsados al medio externo o a espacios intersticiales, y en este último caso son fagocitados posteriormente por macrófagos. Productos de rechazo de distinto tipo y origen

Los productos de rechazo capturados en los wasteosomes cerebrales son de distinto tipo y origen, y difieren de los que se encuentran en los wasteosomes presentes en los demás órganos y tejidos, de lo que se desprende que su composición dependerá del entorno donde se hayan formado. A pesar de la variedad en su composición, lo que tienen en común los cuerpos amiláceos es que todos presentan una estructura de glicano —polisacárido que constituye el esqueleto del contenedor—, lo que explica que Virchow los llamase corpora amylacea. Por todo ello, algunas de las líneas de investigación que el equipo de la UB quiere desarrollar contemplan diseñar nuevas metodologías para estudiar con precisión la composición de los wasteosomas cerebrales aislados a partir del líquido cefalorraquídeo obtenido por punción lumbar, entendiendo que pueden contener sustancias que actúen como biomarcadores de enfermedades cerebrales. Por otra parte, están estudiando también la relación entre la cantidad de wasteosomas cerebrales y diferentes enfermedades cerebrales, intentando esclarecer en cuales de estas enfermedades se produce insuficiencia glimfàtica crónica, e intentando esclarecer cuales son las variables que tienen más impacto, de forma crónica, sobre este sistema.

Se pensaba que el sistema nervioso central no contaba con sistema linfático. Recientemente se ha demostrado la existencia de un auténtico sistema linfático cerebral, denominado sistema glinfático, constituido por los espacios paravasculares arteriales y venosos y linfáticos durales, encargado de limpiar el espacio intersticial cerebral. La proteína acuaporina-4, localizada en los pies astrocitarios opuestos a los espacios paravasculares, juega un papel crucial en la eliminación de moléculas de desecho, tales como la proteína beta-amiloide o la tau. El sistema glinfático se activa durante el sueño, sobre todo durante la fase de ondas lentas y si se duerme de lado, con el ejercicio físico y se deteriora con el envejecimiento. Aunque disponemos de datos preliminares, probablemente el sistema glinfático interviene de forma decisiva en la fisiopatología de enfermedades neurológicas tales como enfermedades neurodegenerativas, desmielinizantes, hidrocefalia a presión normal, ictus o determinadas cefaleas. La descripción de este sistema debería conllevar nuevas posibilidades de tratamiento para estas enfermedades.

Referencias

Maiken Nedergaard, Science Translational Medicine el descubrimiento del sistema glinfático Hace diez años, en 2012, neurocientíficos del Centro Médico de la Universidad de Rochester,

 

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ALPHAFOLD2 EN LAS PROTEÍNAS

El alcance de la inteligencia artificial AlphaFold2, desarrollada por DeepMind y premiada con el Princesa de Asturias, es una gran puerta abierta a nuevos medicamentos, a la lucha contra la contaminación y por la sostenibilidad ambiental. Y, a la comprensión más profunda de la naturaleza.

Conocer la estructura de la proteína espiga del Sars-COV-2 fue fundamental para el desarrollo de la vacuna contra la COVID-19. Crédito: Andriy Onufriyenko

A uno las proteínas le suenan a una cosa que hay que comer para crecer fuerte, para ponerse cachas, unos buenos chuletones que luego convertir en músculo. A uno de esos batidos que se venden en enormes botes de polvos y que beben los más motivados de mi gimnasio low cost después de ducharse, todavía desnudos y perlados de agua. Sí, las proteínas son todo eso, pero también otras cosas: son una de las biomoléculas (junto con los lípidos, los carbohidratos las vitaminas y los ácidos nucleicos) que cumplen un papel fundamental en el funcionamiento del cuerpo humano.

La tecnología como AlphaFold puede llegar a ser revolucionaria para ayudarnos a entender mejor la estructura tridimensional de las proteínas, cosa que a día de hoy no es fácil.

Las proteínas son las moléculas estructuralmente más complejas y funcionalmente más sofisticadas que se conocen. Las proteínas son una secuencia de aminoácidos.

Concretamente, nuestras proteínas están formadas por 20 tipos de aminoácidos.

Cada tipo de proteína tiene una secuencia única de aminoácidos y hay miles de proteínas diferentes en cada célula.

Las proteínas pueden cumplir un sinfín de tareas , el cuerpo

humano recoge todas las instrucciones necesarias para construir masivamente máquinas moleculares que perfectamente ¡parecen pequeños Nanorobots!

Las creaciones de laboratorio más semejante a este tipo de robots moleculares serían los biobots, que se hicieron famosos este año y que estaba

conformado por aglomeraciones de células que realizaban diferentes funciones.

Las proteínas, se fabrican dentro de la célula, la información para sintetizar las proteínas se encuentra en el ADN.

“El ADN contiene la información genética que nos permite funcionar”, en realidad no referimos a que el ADN contiene la información para sintetizar

proteínas que harán funcionar a nuestras células y por tanto a nuestros tejidos, órganos, y a nosotros.

El ADN es una larga secuencia de unas piezas más pequeñas llamadas nucleótidos, y concretamente, existen 4 tipos: Adenina, Citosina, Timina y Guanina, representadas con las letras A, C, T, G.

Y esa larga secuencia de ADN la podemos dividir en fragmentos más pequeños llamados GENES, que contienen la información para sintetizar concretamente UNA PROTEÍNA.

Cada GEN sería un capítulo que contendría la información, la receta, para fabricar un tipo de proteína.

Para sintetizar una proteína, la célula necesita realizar DOS PASOS:

En primer lugar, la secuencia de nucleótidos del ADN (o del gen, concretamente) se tiene que «transcribir» a una secuencia de nucleótidos de ARN.

El ARN es el otro tipo de ácido nucleico, junto al ADN, formado también por una secuencia de nucleótidos pero un tanto distinta.

Una vez tenemos nuestra secuencia de nucleótidos de ADN transcrita a ARN, el siguiente paso será «traducir» esa secuencia de nucleótidos de ARN a la secuencia de aminoácidos de la proteína.

Este proceso lo hará una estructura de la célula llamada «ribosoma», que irá leyendo los nucleótidos del ARN de 3 en 3, y colocando el aminoácido correspondiente.

Esto es algo muy bien definido por el llamado «código genético», ese conjunto de reglas común en todos los seres vivos que nos dice cómo se traducen los nucleótidos del ARN a los aminoácidos de la proteína.

Así, cuando el ribosoma lea los nucleótidos AAA, colocará una lisina, cuando lea CCU a una prolina, y así sucesivamente hasta dar lugar a la secuencia completa de la nueva proteína.

Esto es súper interesante, porque en realidad tienen un montón de similitudes con cómo

se procesa la información cuando ejecutamos un programa informático dentro de nuestro

Son básicamente las moléculas “obreras” de la célula, ya que realizan una infinidad de funciones por todo el organismo que básicamente nos permiten estar vivos:

Transportan moléculas de un lado para otro (como la hemoglobina, que transporta el oxígeno), transmiten señales de una célula a otra (como las hormonas), ayudan a defendernos de los agentes infecciosos (como los conocidos anticuerpos), ayudan a la célula a realizar las reacciones químicas que necesita sobrevivir (como las enzimas), y permiten a la célula

captar señales del entorno (como los receptores de membrana), y multiples funciones mas.

ordenador. Cómo la información se empaqueta en grupos para generar distintos elementos,

al igual que agrupamos los bits en bytes que luego interpretamos de diferentes formas.

Y hay diferentes encargados de ir copiando y traducir esta información…

Millones de años de evolución han diseñado de nuestro cuerpo un sistema operativo biológico altamente preciso.

PLEGAMIENTO DE LA PROTEÍNA.

Una vez la célula ha fabricado la secuencia de aminoácidos completa, es cuando viene que una proteína es mucho más que una simple secuencia de

aminoácidos.

Para dar lugar a una proteína realmente funcional, es necesario que esta proteína se pliegue sobre sí misma, adoptando una estructura tridimensional única para cada proteína y esencial para que esta pueda funcionar correctamente.

Debido a que los distintos tipos de aminoácidos tienen propiedades químicas diferentes, es la secuencia de aminoácidos de cada proteína la que determinará cómo se pliega esa proteína y por tanto cuál va a ser su estructura.

Para poner ejemplos más concretos, si por ejemplo tenemos aminoácidos que son hidrófobos (es decir, a los que “no les gusta el agua”), estos tenderán a aglutinarse en el interior de la proteína (para evitar el contacto con el agua que rodea la proteína, porque las células están formadas en gran medida por agua).

Por el contrario, para los aminoácidos que sean más afines al agua, estos tenderán a colocarse en la superficie de la proteína y a formar enlaces con el agua que la rodea.

Es por esto que dependiendo de su secuencia de aminoácidos y de las interacciones entre estos, la proteína se plegará de una forma u otra.

Y en realidad, si hablamos de plegamiento tenemos que hablar de los distintos niveles de plegamiento de proteínas,

El primer nivel vendría a ser la ESTRUCTURA PRIMARIA, que sería la secuencia de aminoácidos de la proteína.

El siguiente nivel vendría a ser la ESTRUCTURA SECUNDARIA: a ver, a pesar de que, en última in stancia, la estructura tridimensional de la proteína final será única para ese tipo de proteína, existen ciertos patrones de plegamiento que se repiten entre las distintas proteínas.

Estos plegamientos repetitivos y que conforman esa ESTRUCTURA SECUNDARIA vendrían a ser la hélice alfa, en la que la cadena adopta forma de espiral, y la lámina beta, en la que la cadena se pliega sobre sí misma.

Es por eso que a veces las proteínas se representan como estos churrillos en forma de hélices y láminas, porque son precisamente esas hélices alfa y láminas beta que se repiten entre proteínas.

A continuación, vendría la ESTRUCTURA TERCIARIA, que sería la conformación tridimensional total de la proteína, que viene dada por los aminoácidos que forman la cadena y cómo interaccionan los unos con los otros y que, como hemos comentado, es única para cada tipo de proteína.

Hay un nivel más, la ESTRUCTURA CUATERNARIA, que ocurre cuando dos o más cadenas proteicas se pliegan por su parte y luego se unen para formar una sola molécula funcional con distintas subunidades. Un ejemplo sería la hemoglobina, esa proteína que se encuentra dentro de los glóbulos rojos y que transporta el oxígeno por la sangre para repartirlo entre las distintas células de nuestro cuerpo.

La hemoglobina contiene cuatro subunidades distintas, que se pliegan de forma independiente y luego se unen para formar la hemoglobina final. Cada una de estas subunidades es capaz de captar una molécula de oxígeno, con lo que, en total, cada molécula de hemoglobina puede captar 4 moléculas de oxígeno al respirar.

Y en realidad toda esta jerarquía de estructuras, es algo que a los algoritmos

de Inteligencia Artificial que utilizamos les viene muy bien.

De manera general estos algoritmos son Redes Neuronales Artificiales, y una de las cualidades que tienen este tipo de tecnologías, es que la información que procesan se va analizando de forma jerarquizada por capas.

Esto significa que la información primero se procesa por una primera capa, que luego le pasa a la siguiente, que también la procesará y así sucesivamente.

Y esto permite que la red, pueda ir descubriendo patrones y estructuras de manera jerárquica.

Por ejemplo, cuando trabajamos con imágenes, es habitual ver que las primeras capas descubren patrones sencillos generales a todas las imágenes, como texturas, bordes o esquinas.

Luego, esta información es pasada a la siguiente capa que usará estos patrones para generar patrones más complejos, como formas geométricas y luego estas también se compondrán para formar cosas más avanzadas como los ojos, bocas o nariz que nos encontramos en un cara.

Esta jerarquía existe en la estructura de una proteína, donde los

aminoácidos se componen para formar estructuras de hélices alfa o láminas beta, y luego estas estructuras conforman la forma estructura terciaria y cuaternaria, es una jerarquía que se adapta muy a la forma de aprender de estas redes neuronales artificiales, y así se comprueba de manera experimental, donde vemos que efectivamente AlphaFold es capaz

de reproducir y utilizar estas estructuras.

Y es la estructura de la proteína la que permite que esta pueda cumplir su función.

Un ejemplo sería la hemoglobina. Cuando respiramos, el oxígeno de nuestros pulmones es captado por la hemoglobina de los glóbulos rojos.

Para captar ese oxígeno, la hemoglobina tiene un hueco en su estructura donde se encuentra su grupo hemo, una molécula que contiene un átomo de hierro al que se le unirá un átomo de oxígeno. De esta forma, al tener cuatro subunidades cada una con su grupo hemo, cada una de las 280 millones de moléculas de hemoglobina que hay en cada glóbulo rojo puede captar 4 átomos de oxígeno.

Otro ejemplo de la utilidad de las proteínas lo encontramos en la capacidad de algunos animales de no quedarse congelados aún cuando viven en hábitats donde las temperaturas directamente les podrían dejar como un un hielo.

Es el caso de por ejemplo peces que viven en regiones a tan bajas temperaturas que hacen que aparezcan microcristales de hielo en el torrente sanguíneo que podrían acabar congelando por completo al bicho de dentro a fuera. Pero no ocurre… Porque estas especies evolutivamente han desarrollado una serie de proteínas que por su estructura son capaces

de acoplarse perfectamente a estos microcristales, ocupando el espacio que podría ocupar las moléculas de agua y previniendo que se produzca la congelación. Es decir, son proteínas que por su estructura, dan al ser vivo capacidades anticongelantes.

Otro ejemplos más, la enzima llamada alfa-amilasa que tenemos en la saliva

y digiere los azúcares que comemos tiene una estructura determinada que le permita encajar con los azúcares para romperlos, los anticuerpos necesitarán tener una estructura que les permita reconocer la proteína de un virus o de una bacteria, y el receptor de la insulina tendrá una estructura que le permita encajar y unirse a la insulina, lo cual permitirá a la célula captar la glucosa que circule en sangre para alimentarse.

Por tanto, si ese plegamiento de proteínas no se hace bien, no solo la proteína va a ser incapaz de realizar su función (lo cual puede ser súper grave para la célula), sino que puede dar a enfermedades tan graves como el Alzhéimer, el Parkinson o incluso las enfermedades priónicas

Y es por eso que conocer la estructura de las proteínas puede tener aplicaciones tan relevantes para la biomedicina, no solo para conocer mejor estas enfermedades sino para entender cómo funcionamos o incluso para agilizar la búsqueda de nuevos medicamentos, ya que si conocemos la estructura exacta de una proteína diana, puede ser más fácil buscar un principio activo, un fármaco, que sea capaz de interaccionar con ella de la

forma que nos interesa.

La tecnología como AlphaFold puede llegar a ser revolucionaria para nuestro campo, para ayudarnos a entender mejor la estructura tridimensional de las proteínas, cosa que a día de hoy no es fácil.

Los métodos tradicionales que se han venido utilizando para conocer estas estructuras, pasan por métodos cómo la cristalografía de rayos X, que se basa en analizar cómo los rayos X se difractan al interaccionar con los electrones que rodean a los átomos.

Existen otras técnicas también como la resonancia magnética nuclear o la criomicroscopía electrónica, que fue premiada con el nobel de química en 2017.

Pero estas técnicas requieren de mucho ensayo y error en el laboratorio y que fácilmente pueden tardar meses e incluso años en obtener la estructura de la proteína.

Esto se suma además con iniciativas tan interesante como Folding at home, que permitía a usuarios de cualquier parte del mundo el “donar” su capacidad de cómputo de su ordenador personal

para que en conjunto, se pudiera conformar una red de supercomputación destinada al análisis de datos y simulaciones que estos métodos generan.

O el ejemplo de la iniciativa Fold It, que directamente gamifica el proceso de plegado buscando que jugadores de todo el mundo usen su intelecto para resolver esta tarea.

Son ejemplos buenísimos de la estrecha simbiosis que hay entre este problema y los métodos computacionales, y donde ahora AlphaFold representa un nuevo paso en este camino.

Con AlphaFold ahora contamos con un método computacional que en cuestión no de meses sino de días, y con un coste computacional bastante “moderado”, es capaz de predecir la estructura de una proteína con precisión considerable que iguala a los métodos anteriores.

Para medir la precisión de las predicciones de este plegamiento, la métrica que se utilizó fue el llamado GDT o Global Distance Test, “ensayo de la distancia global”. El GDT iría del 0 al 100 e indicaría el porcentaje de residuos de aminoácidos que se encontrarían en la posición correcta dentro de un pequeño margen de error.

Una puntuación de unos 90 GDT aproximadamente se consideraría un resultado comparable a los métodos actuales.

Pues en los resultados de la evaluación CASP 14, AlphaFold logra una puntuación media de 92,4 GDT general en todos los objetivos.

Esto es impresionante pero es sólo un primer paso de todo lo bueno que esta simbiosis entre Inteligencia Artificial y Biomedicina podría aportar. Contar con un método computacional confiable para el plegado de proteínas nos permite acelerar la investigación para mejorar el entendimiento de estas, cómo se forman o cuáles son sus funciones.

Pero mirando al futuro, pongo la vista en la resolución de problemas inclusos más interesantes como el que sería el problema inverso.

Quiero generar esta estructura tridimensional que creo podría cumplir con estas propiedades, y ahora devuélveme la secuencia de aminoácidos

que la podría generar. Abriéndose la puerta al diseño de nuevas proteínas que nos puedan asistir en la resolución de muchos de los grandes retos a los que se enfrenta la humanidad.

Bueno, llegamos ya al final de este vídeo y de esta hermosa colaboración, creo que ha quedado clara la increíble complejidad que puede tener el mundo microscópico, en especial las proteínas, que por muy pequeñas que puedan ser, no dejan de sorprendernos.

Y para estudiar este mundo molecular necesitamos técnicas que puedan ayudarnos, necesitamos ir de la mano con otras disciplinas científicas (como la inteligencia artificial) que nos ayuden a caminar hacia adelante.

Autores

Andriy Onufriyenko estructura de la proteína espiga del Sars-COV-2 fue fundamental para el desarrollo de la vacuna contra la COVID-19.

DeepMind la inteligencia artificial AlphaFold2,

 

ANATOMÍA DEL EPITÁLAMO

Parece artificial desde el punto de vista anatómico y sobre todo funcional el conocimiento de  las distintas regiones que componen el Diencefalo, pero quizás sean buena para retenerlas aunque no para comprenderlas.

No parece dudoso que estas estructuras han aparecido en el distintos momentos de la evolución del cerebro y sobre todo lo mortificante es que repite funciones memoria y emociones y es un lugar de paso hasta la corteza del cerebro como moduladora.

Es muy posible que estas dificultades anatómicas evolutivas puedan explicar muchas de las enfermedades mentales que estamos sufriendo.

Pero por ahora no tenemos otro sistema para aprenderla, mucho de morfología y algo de función.

Es una región que está en relación postero superior al tálamo .

La región del hipotálamo está compuesta por cuatro estructuras anatómicas

Primero de la GLÁNDULA PINEAL que es la más ricas desde el punto de vista funcional y anatómico luego los NÚCLEOS DE LA ABENULA, LAS ESTRÍAS MEDULARES Y POR ÚLTIMO LA COMISURA POSTERIOR.

La glandula Pineal que tiene forma de piña es única, es una glándula que pertenece al sistema endocrino y secreta una hormona muy importante que es la MELATONINA hormona que regula el ciclo sueño-vigilia y que se secreta sobre todo en horas de la noche. Tiene su pico entre la 1 y las 3 de la mañana porque es estimulada por la ausencia de luz.

La Melatonina nos ayuda a regular las horas de sueño y a veces se usa como medicamento, esta glándula tiene unas funciones inhibitorias de la maduración sexual lo que explica que en los países tropicales la tasa de natalidad es mucho mayor porque las mujeres en los países tropicales son más fértiles y a su vez esto se debe a que en los países tropicales el día dura mucho más en los países tropicales al haber tanta luz del día a través del nervio óptico llegan vías que llevan a la glándula pineal e inhiben la secreción de la melatonina que inhibe la maduración sexual.

Al no haber melatonina en parte pudiese explicar por qué inclusive el desarrollo fértil de las mujeres de los países tropicales es mucho más temprano que las mujeres que viven tal vez en otros lugares donde el día no dure tanto como en estos países tropicales.

Esta glándula es pequeña mide de 5a 8 milímetros en sentido antero posterior y de 3 a 5milímetros en sentido transversal , tiene una forma cónica con una base anterior y el vértice es libre.

La base está unida a la comisura blanca posterior y unida a la Avenula esta en relación al tercer ventrículo lo que se denominan receso pineal y esto sería el final superior de la pineal y se mete en la base de este espacio que le deja la base la glándula pineal mientras que el súper pineal se mete aquí hablamos de la cavidad del tercerventrículo claro está no se vean queestá en la parte más posterior de esetercer ventrículo ok uyotra cosa importante es la situación enla cual se encuentra la glándula pineales decir cuáles son las relacionesanatómicas de las estructuras que estánalrededor de él para que no sedesconcierta este es un cortetransversalesto es anterior esto es posterior yaquí vemos entonces a la glándula pinealque se la estoy señalando en verde vamosa ver entonces las relaciones anterioreslaterales inferiores ,la glándula pineal se encuentra específicamente por debajo del cuerpo calloso .

Esta glándula pineal se encuentra por debajo del Esplenio del cuerpo calloso

La glándula pineal es única y central se encuentra por encimade los del mesencéfalo, lámina cuadrigeminales encefálica justo en el medio de los dos coliculos superiores se halla esa glándula pineal.

Detrás de la cavidad del tercer ventrículo y por detrás del techo del tercer ventrículo y esta tela coroidea que es el techo

Detrás del techo de ese tercer ventrículo que se encuentra medial a las venas cerebrales internas son las venas cerebrales internas y en la confluencia de esas venas cerebrales internas se forma la vena cerebral magna y justamente la glándula pineal se encuentra por debajo de la confluencia y de la formación de la vena cerebral

La tienda el cerebelo es es la famosa cisterna cuadrigenia

En esta cisterna cisterna cuadrigémina se ve la vena cerebral magna como verán que está para justamente a también a la glándula pineal

La comisura avenular está un poquito más lateralizada en donde vemos el trígono, un triángulo y dentro del el unos núcleos que son los núcleos de la Avenula

La porción del epitálamo que pertenece al sistema endocrino es la glándula pineal lo demás son estructuras del sistema nervioso netamente dentro del Trígono ve la ve no le encontramos los núcleos del Avenula esos núcleos en la línea media tienen unas fibras que cruzan la línea media y se conectan a los núcleos del lado opuesto entonces y forman la comisura del Avenula .

Los núcleos del Avenula se continúan con una estructura denominada la estría medular del tálamo que rodea todo lo que es la cara medial o la cara interna del tálamo hasta llegara la parte más anterior. Tienene relacion con el sistema límbico y todo este circuito tiene que ver con las emociones o las respuestas emocionales frente al sol oa los colores que tienen relación con las respuestas emocionales.

La comisura posterior que es un análogo más o menos a la comisura blanca anterior y se encuentra en la parte inferior de la glándula pineal de hecho está tapada por la glándula pineal solamente se ve cuando hacemos los cortes de tipo sagital justamente queda por encima de el mesencéfalo específicamente de los currículos superiores de la lámina cuadrigémina

Autor de la presentación PP Dr Juan Jose Sanchez

ORGANOIDES: LOS CONSTRUCTORES DEL CUERPO

La creación en el laboratorio de estructuras que imitan a los órganos permite estudiar cada vez con mayor precisión las enfermedades humanas y sus posibles tratamientos.

La técnica ha sido declarada método del año 2017 por la revista Nature Methods.

Michael Eisenstein

Organoide renal derivado de células embrionarias, marcadas en diversos colores, tras su trasplante a un ratón.  Emi Yoshizawa y Takanori Takebe]

Los organoides son cultivos tridimensionales derivados de células madre que presentan una estructura y funcionamiento similares a los órganos.

Estos miniórganos, cuya producción se está perfeccionando, ofrecen modelos cada vez más complejos para estudiar el desarrollo embrionario y las enfermedades humanas, además de proporcionar potentes herramientas para los tratamientos personalizados.

No obstante, todavía están lejos de generar órganos completamente funcionales, debido en parte a la dificultad que supone incorporar ciertos elementos esenciales, como un sistema circulatorio que sostenga su total desarrollo.

Dentro de cada célula madre hay un órgano latente. Aunque los biólogos lo saben desde hace generaciones, hace poco que han aprendido con qué facilidad puede despertarse ese potencial en los cultivos celulares. En la actualidad, investigadores de todo el mundo convierten células madre en conjuntos tridimensionales organizados, u «organoides», que imitan la estructura y la función de órganos tan diversos como el colon o el cerebro. «La capacidad que tienen estas células, tras cientos de millones de años de evolución, para construir estructuras de orden superior es increíble», afirma Hans Clevers, del Instituto Hubrecht de los Países Bajos y una autoridad en este campo.

Muchos investigadores refieren que descubrieron esa capacidad por casualidad. Así, Madeline Lancaster obtuvo organoides cerebrales por un accidente afortunado, mientras cultivaba células madre neurales de ratón durante su trabajo posdoctoral en el laboratorio de Jürgen Knoblich, en el Instituto de Biología Molecular de Austria. «Nos habían sobrado unos reactivos que sirven para que las células se adhieran a la placa, pero tal vez se habían estropeado porque las células no se adherían», comenta Lancaster. «En lugar de ello, formaron unas estructuras esféricas tridimensionales muy interesantes.» Cuando transfirió esas esferas a un sustrato sólido, dieron lugar a estructuras corticales sencillas sin apenas más intervención.

EL objetivo es crear un cerebro en miniatura en un cultivo, para estudiar sus propiedades

Si bien esas formaciones primitivas constituyen solo un punto de partida, los investigadores se están esforzando para que la producción de organoides sea más robusta, reproducible y representativa de los tejidos vivos. Su trabajo está dando buenos frutos y los primeros estudios han dejado patente la utilidad de los organoides como herramientas para la biología del desarrollo, la investigación de enfermedades y la medicina regenerativa. Todo ello ha motivado que la revista Nature Methods eligiera los organoides como la técnica del año 2017.
Aunque el cultivo celular tridimensional se remonta a hace más de un siglo, el trabajo fundamental de investigadores pioneros como Mina Bissell, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, ha demostrado en tiempos más recientes que las células pueden ensamblarse en estructuras tridimensionales que reflejan su organización y comportamiento in vivo. Los organoides, tal y como suelen caracterizarse hoy en día, se construyen a partir de células madre adultas o pluripotentes, proporcionan modelos capaces de reproducir el desarrollo o la hemostasia tisular y también reflejan la configuración genómica del donante.

Gran parte de la labor reciente sobre los organoides se ha centrado en estructuras tisulares relativamente sencillas, como el tubo digestivo. En un trabajo fundamental publicado en 2009, el grupo de Clevers estimuló a células madre adultas individuales para que formaran estructuras tridimensionales que imitaban a las criptas y vellosidades del intestino delgado. El laboratorio de Jason Spence, en la Universidad de Michigan, también ha demostrado su competencia para generar organoides que reproducen la estructura y la función del duodeno y el íleon a partir de células madre embrionarias (CME) o células madre pluripotentes inducidas (CMPI). «Se diferencian en células caliciformes que fabrican moco y lo segregan a la luz de los organoides», señala Spence, «y generan enterocitos capaces de absorber aminoácidos y péptidos pequeños».

Bibliografia

Mina Bissell, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

Jason Spence, en la Universidad de Michigan, también ha demostrado su competencia para generar organoides

Nature Methods eligio los organoides como la técnica del año 2017.

Emi Yoshizawa y Takanori Takebe organoide renal derivado de células embrionarias, marcadas en diversos colores, tras su trasplante a un ratón.