Friday, December 05, 2014


 


Desde hace ya varias décadas es bien conocido que el cáncer, o deberíamos decir los cánceres, son enfermedades causadas por mutaciones en genes que producen las proteínas moduladoras del crecimiento celular. Existen dos tipos principales de estas mutaciones: las que activan a proteínas activadoras y las que inhiben a proteínas inhibidoras. Esto parece complicado, pero es, simplemente, que se estropea bien el freno, bien el acelerador del crecimiento celular. Veamos.

Las proteínas activadoras de la reproducción celular normalmente están “apagadas” y, por ello, la célula no se reproduce. Solo cuando se “encienden” (es decir, se aprieta el acelerador del crecimiento), se estimula la reproducción celular. Una mutación que “encienda” estas proteínas activará, por tanto, el crecimiento celular.

Por el contrario, las proteínas inhibidoras de la reproducción celular normalmente se encuentran “encendidas” y, por ello, la célula tampoco se reproduce. La reproducción se encuentra frenada por ellas. No obstante, una mutación que las “apague” (es decir, estropee el freno al crecimiento), podrá causar crecimiento celular. El primer tipo de genes se denominan oncogenes (generadores de tumores); el segundo, genes supresores de tumores, o anti oncogenes.

 
CURAR TODOS LOS CÁNCERES

Lo anterior deja claro que para curar todos los cánceres causados por mutaciones en oncogenes (en este artículo solo hablaremos de ellos), “solo” tendríamos que saber cuáles son, qué mutaciones los activan, y producir fármacos específicos que bloqueen la acción de las proteínas mutadas, pero no la de las proteínas sanas. Esto último es importante porque la versión sana de las proteínas oncogénicas funcionaría normalmente y no resultaría beneficioso afectarla.

Lo anterior se dice mucho más rápidamente que se hace. De hecho, aunque se han producido avances importantes en el desarrollo de fármacos antitumorales, estamos aún muy, pero muy lejos de poder curar el cáncer con tan exquisita precisión y selectividad. Tengamos en cuenta que uno de los oncogenes más comúnmente mutado en numerosos cánceres carecía hasta ahora de un fármaco específico que bloqueara la acción de la proteína que produce. Se trata del oncogén llamado Ras, descubierto hace ya más de 30 años, el cual produce una proteína que funciona como un interruptor automático para el crecimiento celular. Merece la pena que analicemos su funcionamiento.

La proteína Ras se encuentra normalmente en estado “apagado”. En este estado, Ras está unida a una molécula llamada GDP (guanosín difosfato), similar a uno de los nucleótidos que se encuentran en el ADN (correspondería a la letra G), pero unida a dos fostatos, y no a solo uno como en el caso del ADN. Si la célula recibe una señal externa indicadora de que debe reproducirse (una hormona, por ejemplo), la señal induce un cambio en la proteína Ras que causa la expulsión de la molécula de GDP que lleva unida, lo que permite ahora que Ras se una a la molécula GTP (guanosín trifosfato), idéntica a la anterior, pero con un fosfato más. Curiosamente, el cambio de GDP por GTP causa el “encendido” de Ras, el cual pone en marcha complicados mecanismos que conducen a la reproducción celular.

Pero, claro está, una vez la hormona desaparece y Ras ha cumplido su misión, Ras debe “apagarse”. Esto lo consigue la propia proteína Ras, ella solita, ya que en una reacción química activada por ella misma, ¡le quita un fostafo al GTP y lo convierte en GDP, con lo cual se “apaga”!

 
FARMACO APAGA-RAS

Las mutaciones más comunes en el oncogén Ras causan que la proteína, una vez activada, no pueda apagarse sola, por lo que queda siempre “encendida” y continúa estimulando el crecimiento celular. Como ya he dicho, hasta hoy carecíamos de fármaco alguno capaz de bloquear la acción de la proteína mutada “encendida”, o de forzar su “apagado”. Afortunadamente, un pequeño gran paso para paliar esta situación ha sido dado recientemente por investigadores de la Universidad de California, quienes publican sus resultados en la revista Nature.

Basados en los datos de la estructura molecular tridimensional de la proteína Ras, adquiridos con sofisticadas técnicas de análisis, y basados igualmente en sólidos conocimientos de química (paradójicamente, la ciencia menos apreciada), los investigadores son capaces de sintetizar un fármaco que se une químicamente solo a la proteína Ras mutada, pero no a la proteína sana.

Como hemos dicho, la proteína Ras mutada ha perdido la capacidad de “apagarse” sola, es decir, no puede quitarle el fostato al GTP para convertirlo en GDP. Pues bien, el fármaco, al unirse a esta proteína mutada, consigue que esta expulse al GTP y se una a GDP que se encuentra en el entorno, con lo que esta adquiere el estado “apagado” de manera independiente de su capacidad de quitar el fosfato que le sobra al GTP para convertirlo en GDP.

Los investigadores prueban los efectos de este fármaco con células tumorales humanas cultivadas en el laboratorio y comprueban que aquellas que poseen Ras mutado son claramente inhibidas en su crecimiento. Son resultados esperanzadores.

Sin embargo, queda aún mucho camino por andar antes de poder disponer de este fármaco en los hospitales, o en la farmacia. Será necesario realizar estudios con animales de laboratorio y pacientes para comprobar su efectividad y ausencia de efectos secundarios graves. De todas formas, este descubrimiento nos dice que la aplicación del conocimiento sobre la estructura molecular de las oncoproteínas y la aplicación de tecnologías químicas y farmacéuticas podrá tal vez un día conseguir el sueño de curar algunos cánceres con tan solo tomar una píldora tranquilamente en casa.




Microfotografía de un linfocito T
 
Uno de los problemas de la ciencia moderna, al menos de la biomedicina, es que se realiza a toda velocidad, con poco tiempo para la reflexión sosegada. Para sobrevivir como científico es necesario publicar rápidamente el último descubrimiento, normalmente sin demasiada importancia; es necesario viajar al siguiente congreso y realizar la actividad social necesaria con colegas que, tal vez, serán los evaluadores de nuestras publicaciones; es necesario escribir a toda prisa una nueva propuesta de investigación para curar el cáncer, el sida y la malaria, juntos, una vez más.
La propia actividad científica acaba, en ocasiones, por ocultar la naturaleza más pura de la ciencia, que no es otra que la de elaborar teorías que permitan comprender el funcionamiento del mundo y, una vez comprendido, intervenir sobre él para nuestro beneficio. Solo la correcta comprensión de cómo suceden las cosas y por qué nos permitirá tener éxito al intentar solucionar los problemas que aparecen cuando las cosas funcionan mal. Solo dicha comprensión nos permitirá generar nueva tecnología e innovar, lo cual es únicamente posible dentro del entendimiento de las leyes de la Naturaleza.
No obstante, es cada vez más infrecuente encontrarnos con reflexiones que aborden la compresión de los hechos de una manera global, en lugar de dedicarse a analizar el último detalle de un fenómeno dado. Afortunadamente, esto sucede de vez en cuando, y ha sucedido recientemente nada menos que para proponer una nueva teoría global de la Inmunología.
Incoherencias

Hasta la fecha, la única teoría global de la Inmunología, propuesta por el premio Nobel australiano Frank Macfarlane Burnet (1899-1985), mantenía que el sistema inmunitario de los animales protegía de las infecciones y ataques parasitarios porque era capaz de distinguir a nivel molecular entre lo propio y lo extraño. Esta teoría es razonable, ya que los microorganismos que causan enfermedades son, evidentemente, extraños a nuestro cuerpo. Sin embargo, un número creciente de datos experimentales no encajan con esta teoría, por sorprendente que pueda parecer.

De hecho, desde sus inicios, algunos datos ya no eran coherentes con ella. En primer lugar, el sistema inmune puede atacar al propio organismo, lo que causa enfermedades autoinmunitarias crónicas, entre las que se encuentran la diabetes de tipo 1 y la esclerosis múltiple. Además, el sistema inmune, en ocasiones, no ataca a lo que claramente resulta extraño, como a las numerosas bacterias que pueblan la flora intestinal, o las células fetales que penetran en la sangre de la madre durante la gestación y que pueden ser toleradas durante mucho tiempo aunque resulten extrañas, ya que no contienen el mismo patrimonio genético de esta.

Estos y otros datos más complejos sobre el funcionamiento del sistema inmune ha estimulado a tres estudiosos, un físico, un filósofo y un biólogo, a proponer una teoría inmunológica alternativa a la de la discriminación entre lo propio y lo extraño. Esta teoría, llamada teoría de la continuidad, ha sido publicada en la revista Nature Review Immunology: ¿Qué plantea esta nueva teoría?

 
A favor y en contra

Los tres defensores de esta teoría mantienen que la respuesta inmunitaria no se produce en respuesta a un agente extraño porque este lo sea, sino que se esta se desencadena por una discontinuidad repentina en la presencia en el organismo de determinadas moléculas, sean estas propias, o ajenas. Esta discontinuidad puede ser originada por un cambio en la cantidad de moléculas ya presentes, o por la aparición en el organismo de nuevas moléculas (normalmente procedentes de microorganismos) anteriormente no detectadas por las células del sistema inmunitario.

Como todas las buenas teorías científicas que intentan sustituir a otras anteriores, esta debe ser capaz de explicar algunos fenómenos que resultan de difícil comprensión en el marco de la teoría anterior. Entre estos se encuentran, por ejemplo, las infecciones crónicas, las cuales una vez establecidas generan una continuidad molecular que "calmaría" al sistema inmune y disminuiría su eficacia para acabar con ellas. Igualmente, la teoría de la continuidad explicaría por qué muchos cánceres no pueden ser eliminados por el sistema inmune, sobre todo si estos se establecen paulatinamente, lo que daría tiempo al sistema inmune a acostumbrarse a su presencia. Del mismo modo, esta teoría explicaría por qué la madre no rechaza al feto que se desarrolla en su interior, ya que este inicialmente crece despacio y no causa discontinuidades moleculares repentinas que estimularían al sistema inmune para atacarle. Otro de los fenómenos que serían más fácilmente comprendidos en el seno de esta teoría sería por qué el sistema inmune no se activa para atacar al propio organismo debido a los cambios que se producen durante la pubertad, ya que de nuevo estos cambios son paulatinos y el sistema inmune tendría tiempo de adaptarse a ellos.

La comunidad de inmunólogos ha recibido esta nueva teoría con una mezcla de opiniones a favor y en contra, como siempre ha sucedido con cada nueva teoría científica postulada para intentar desbrozar algún aspecto del mundo. Para aceptarla o abandonarla será necesario realizar nuevos experimentos. Sea como sea, los estudios estimulados por este nuevo marco conceptual permitirán avanzar aún más en la comprensión del funcionamiento de sistema inmune, lo que probablemente ayudará a manipularlo de manera más eficaz para curar algunas de las importantes enfermedades que todavía aquejan a la Humanidad.


 

El pasado 14 de noviembre se celebraba el día internacional de la diabetes, y buenas son las razones para acordarnos de esta dolencia al menos una vez al año. Como sabemos, la diabetes es una enfermedad metabólica cuya prevalencia está aumentando. En 2010 había unos 285 millones de diabéticos en el mundo; para 2030 se teme que dicho número sea casi el doble.

La diabetes se caracteriza por una elevada concentración de glucosa en la sangre, causada bien por la deficiente producción de insulina por el páncreas, bien por la deficiente capacidad de responder a la presencia de esta hormona de las diversas células del organismo que deben hacerlo, entre las que se encuentran las musculares y las adiposas. En ausencia del funcionamiento correcto de la señal hormonal emitida por la insulina, las células no pueden activar los mecanismos moleculares necesarios para incorporar la glucosa a través de la membrana celular, ya que esta molécula es hidrófila (soluble en agua) y no puede atravesar sin ayuda las dos capas de lípidos que forman la membrana de todas las células. La glucosa se acumula así en la sangre, donde acaba por causar problemas cardiovasculares, renales, visuales y metabólicos.

Una de las razones más comunes de la pérdida de producción de insulina es el ataque autoinmune a las llamadas células beta de los islotes de Langerhans pancreáticos (un grupo de células en forma de esfera), que son las encargadas de producirla. Por alguna razón aún no del todo comprendida, el sistema inmune de algunas personas comete el error de considerar a estas células como enemigas, y las mata. Si esto sucede, la producción de insulina cesa y el paciente necesita inyectarse insulina diariamente para poder controlar aceptablemente sus niveles sanguíneos de glucosa.

 
SERIOS PROBLEMAS

Algunos pacientes diabéticos, sin embargo, debido a sus particulares características metabólicas o a otros factores, no pueden controlar adecuadamente sus niveles de glucosa con inyecciones de insulina, alimentación y ejercicio adecuados, etc. Estos pacientes son candidatos a otro tipo de terapia: el trasplante de islotes de Langerhans.

No obstante, esta terapia plantea varios problemas serios. El primero de ellos es la penuria de donantes en comparación con la población creciente de diabéticos. Además, una vez encontrado un donante compatible, es necesario seguir un estricto tratamiento con fármacos que inhiben al sistema inmunitario para impedir el rechazo, lo cual puede causar otros problemas, como infecciones. Por último, los islotes trasplantados sufren de un aporte inadecuado de oxígeno (hipoxia), ya que no están integrados de manera natural en el tejido pancreático. Si estos dos últimos problemas no pueden ser resueltos de manera satisfactoria, tarde o temprano, se produce la muerte de los islotes trasplantados y el resurgir de la enfermedad.

Para evitar esta situación, se ha experimentado con algunas ingeniosas estrategias. Por ejemplo, se ha intentado aislar a los islotes del ataque de las células del sistema inmune rodeándolos de una cápsula que los protege. El problema con esta estrategia es que, si bien puede resultar eficaz para evitar el ataque inmune, aumenta el riesgo de hipoxia y termina también por causar la muerte de las células que pretende proteger.

El problema de la hipoxia inducida por la cápsula protectora se ha intentado paliar por varios métodos, que incluyen la generación de oxígeno en el interior de los islotes trasplantados por medios electroquímicos, o incluso mediante fotosíntesis. Sin embargo, hasta la fecha, ninguno de estos métodos ha sido capaz de garantizar un aporte suficiente de oxígeno en niveles fisiológicos y permitir una adecuada protección frente al sistema inmune.

 
INTELIGENTE SOLUCIÓN

Investigadores alemanes y estadounidenses han abordado este problema y han diseñado un dispositivo que alberga a los islotes de Langerhans y, simultáneamente, contiene un depósito de oxígeno que puede ser rellenado periódicamente. Los islotes se colocan en las partes superior e inferior de un cilindro, embebidos e inmovilizados en una especie de gelatina. Estos compartimentos se colocan en contacto con un compartimento cilíndrico central, hueco, formado por una membrana permeable al gas (similar a las lentillas correctoras de la visión permeables al aire). Este compartimento contiene oxígeno y también válvulas de entrada y salida para controlar su presión. El dispositivo se implanta en el abdomen por cirugía, si bien los tubitos para rellenar el oxígeno deben quedar fuera.

La gelatina que contiene a los islotes inmovilizados los protege del ataque inmunitario. Al mismo tiempo, es permeable a la glucosa, por lo que las células beta de los islotes detectan su concentración y producen insulina de manera acorde con ella. De hecho, el estudio durante diez meses de un paciente al que se había implantado este dispositivo demostró su eficacia para mantener niveles de glucosa más próximos a lo normal que los conseguidos mediante inyecciones de insulina. Además, durante ese tiempo, los islotes no resultaron atacados por las células inmunes y mantuvieron correcta su estructura. Estos estudios han sido recientemente publicados en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos.

Aunque estos avances no suponen una cura definitiva para la diabetes, sí representan una nueva esperanza de que, con tesón, con ingenio, con investigación y con inteligencia, alguna vez, en alguna parte del mundo (tal vez incluso en España) algún equipo de brillantes científicos dará con la cura para esta enfermedad.



Hasta hace unos 541 millones de años no sucedió gran cosa en la evolución

Ya he mencionado en otras ocasiones que uno de los atractivos intelectuales de la ciencia es que nos proporciona una narrativa, una historia sobre lo que ha sucedido desde los orígenes −y, sobre todo, sobre cómo y por qué ha sucedido− para que ahora estemos hablando de ello. En particular, aunque los eventos astrofísicos que dieron origen al espacio y al tiempo son impactantes, la historia que verdaderamente nos importa es la sucedida durante la evolución de los seres vivos, la cual nos ha conducido hasta aquí. Esta narrativa solo puede proporcionarla la Biología.

Aunque mucho es lo que se conoce sobre los eventos que conforman la evolución de los seres vivos, la Biología no ha tapado todos los agujeros que aún quedan en el camino para explicar cómo y por qué sucedieron las cosas que nos han conducido a este presente; y no a otro alternativo. Uno de los mayores agujeros es el de la denominada “explosión del Cámbrico”.

Por alrededor de tres mil millones de años, los seres vivos no fueron otra cosa que bacterias, plancton, algas primitivas o, a lo sumo, pequeños organismos de escasos milímetros de longitud. Los animales más primitivos de cierto tamaño, las esponjas, las medusas, y los bilateria (los primeros animales con simetría bilateral) aparecieron hace de 1.000 a 850 millones de años.

La explosión cámbrica

Desde la aparición de estos primitivos animales hasta hace unos 541 millones de años no sucedió gran cosa en la evolución, pero en ese momento de la historia evolutiva, al inicio del periodo Cámbrico, se inició una diversificación muy rápida de las especies animales que duró unos 30 millones de años: la explosión cámbrica. En solo este corto lapso de tiempo, a escala evolutiva, aparecieron la práctica totalidad de los filos taxonómicos y clases animales actuales.

¿Qué sucedió para que se produjese tan rápida diversificación? Los científicos han emitido numerosas hipótesis para intentar explicarla, hipótesis que van desde eventos astronómicos cercanos que afectaron a la Tierra, a una rápida reordenación genómica y la aparición de distintos genes involucrados en el desarrollo, los cuales permitieron la generación de nuevos patrones corporales.

Sin embargo, ninguna de estas hipótesis parece satisfactoria por sí misma. Recientemente, los doctores Paul Smith y David A. Harper, de las Universidades de Oxford y Durham, respectivamente, ambas en el Reino Unido, publican en la revista Science una nueva hipótesis integradora que intenta explicar este dramático fenómeno evolutivo. Los autores tienen en cuenta para ello numerosos factores y recientes investigaciones no solo en Biología y Biología Molecular, sino también en Geología.

Uno de los factores considerados por estos autores es el hecho de que la explosión del Cámbrico solo se ha podido poner de manifiesto gracias a la existencia de numerosos fósiles que datan de esa época. Los fósiles tienen la particularidad de que, evidentemente, provienen de animales con partes que pueden ser fosilizadas, es decir, partes duras difícilmente reciclables o digeribles por otros seres vivos. Este hecho implica que algo debió suceder no solo que explique la rápida aparición de los diversos tipos de animales, sino de las diversas clases de animales fosilizables.

Invención de la biomineralización

Las partes fosilizables de los animales son biominerales: huesos, conchas, etc., generalmente muy ricos en calcio. Y bien, investigaciones recientes indican que en el tiempo en el que sucedió la explosión cámbrica también se produjo un aumento considerable del nivel del mar, el cual, en primer lugar, inundó zonas costeras y aumentó los nichos ecológicos poco profundos, favorables para la vida y la evolución, en aquellos tiempos en los que la vida era exclusivamente marina. Pero esta subida del nivel del mar tuvo también una segunda consecuencia: la erosión de las zonas costeras, la cual vertió a las aguas marinas numerosos minerales, entre ellos fósforo y calcio. El nivel de este último elemento en las aguas oceánicas prácticamente se triplicó.

Los cambios bruscos en concentraciones de metales suelen resultar tóxicos. Es lo que sucedió con el aumento del calcio. Solo aquellos animales capaces de defenderse mejor frente a la toxicidad del calcio sobrevivieron, como antes lo hicieron los que supieron adaptarse a una mayor concentración de oxígeno liberada a la atmósfera por los primeros organismos fotosintéticos, adaptación que consiguió que el oxígeno dejara de ser un inconveniente y se convirtiera en una ventaja al utilizarse para extraer mucha mayor energía de los nutrientes.

En el caso del aumento del calcio, los animales que sobrevivieron fueron los que “inventaron” la biomineralización y lograron incorporar calcio en diversas estructuras −conchas, esqueletos, y también dientes−, lo cual, como había sucedido antes con el oxígeno, convirtió el inconveniente de la elevada concentración del calcio en una ventaja. Los animales con estas nuevas estructuras biominerales espolearon una “guerra” evolutiva entre predadores y presas, lo que favoreció la explosión de la biodiversidad. La biodiversidad se vio igualmente favorecida por los nuevos nichos ecológicos generados en las zonas inundadas por la subida del nivel mar.

No sabemos, y quizá no sabremos nunca a ciencia cierta todo lo que sucedió, pero lo que sí parece cada vez más claro es que la realidad que vivimos no tiene una sola o unas pocas causas, sino miles de causas interrelacionadas. Esto, de nuevo, nos habla de lo improbable que es la vida, de su naturaleza irrepetible, y de lo fascinante que resulta su historia.



Se podría pensar que una vez nacidos, con nuestros órganos y tejidos bien formados, las células de nuestro cuerpo ya no necesitan generar nuevas estructuras. Todos los órganos están ya constituidos y no se requiere que las células se organicen o maduren para formar nada nuevo, solo es necesario crecer. Sin embargo, algunas células de nuestro cuerpo deben mantener toda la vida la capacidad de organizarse y de formar estructuras vivas. En particular, esta propiedad es fundamental para las células que forman los vasos y capilares sanguíneos, las llamadas células endoteliales.

El proceso de formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de otros ya existentes recibe el algo extraño nombre de angiogénesis. El sonido “angi” aparece también en el nombre de enfermedades como la angina de pecho, producida por una deficiencia de aporte de sangre a los músculos del corazón. Esta deficiencia puede provenir de la obstrucción parcial de alguna arteria coronaria, lo que requeriría de un proceso de angiogénesis para generar otros vasos sanguíneos que suplan su deficiente función. La angiogénesis es un proceso fundamental también para la correcta cicatrización de las heridas, por ejemplo tras la cirugía. Estimular la angiogénesis en ambas condiciones podría resultar, por tanto, beneficioso.

Pero la angiogénesis también interviene en procesos de enfermedad, como el cáncer. Para crecer, los tumores necesitan aporte de oxígeno y nutrientes desde la sangre, y esto solo es posible si se generan nuevos vasos sanguíneos que se los hagan llegar. Por consiguiente, en estas circunstancias, inhibir el proceso de angiogénesis podría impedir o dificultar el crecimiento tumoral y, ciertamente, algunas terapias antitumorales intentan impedir la angiogénesis.

Evidentemente, la angiogénesis requiere la rápida división de las células endoteliales. Esto conlleva la necesidad de un importante aporte de energía y de materiales para poder generar nuevas células, que luego se organizarán y formarán nuevos vasos conectados al resto del sistema sanguíneo.

 MEJOR SIN OXÍGENO

La rápida división celular está asociada con el metabolismo anaeróbico (en ausencia de oxígeno). Esto sucede de nuevo en el cáncer, enfermedad, como sabemos, en la que las células se reproducen con rapidez de manera desordenada. Si todos los nutrientes incorporados, en particular el más importante, el azúcar glucosa, son oxidados por completo en un metabolismo aeróbico (que utiliza oxígeno), esto genera mucha energía, pero la célula se queda sin materiales de construcción. El metabolismo anaeróbico permite extraer algo de energía del azúcar glucosa, sin “quemarla” por completo, lo que, a su vez, y en contrapartida, permite utilizar los restos de la molécula no quemados en la construcción de otras moléculas necesarias para la fabricación de una nueva célula, como, por ejemplo, ADN. El metabolismo anaeróbico no es nada raro; de hecho, es el más primitivo, ya que en sus inicios la atmósfera terrestre carecía de oxígeno. Organismos tan simples y tan beneficiosos como las levaduras (sin las cuales no tendríamos ni pan, ni vino, ni cerveza), lo utilizan en la fermentación de la glucosa.

Un numeroso grupo internacional de investigadores -entre los que figura el profesor Ramón Bartrons, de la Universidad de Barcelona, con quien hemos tenido el placer de colaborar en varios trabajos de investigación desde la Facultad de Medicina de Albacete- se propusieron averiguar si en el proceso de división de las células endoteliales también predominaba el metabolismo anaeróbico, o si, por el contrario, eran otros los mecanismos involucrados en su rápida división. En un artículo publicado en la prestigiosa revista Cell, los científicos presentan datos sólidos que demuestran, en efecto, que el metabolismo anaeróbico es el que predomina.

 
UN ENZIMA CLAVE

En sus estudios, los investigadores son capaces de modificar la actividad de un enzima clave (los enzimas aceleran las reacciones químicas, propias del metabolismo), el cual regula la velocidad del metabolismo anaeróbico. Cuando se disminuye la actividad de este enzima y el metabolismo anaeróbico resulta así ralentizado, la angiogénesis se encuentra muy disminuida. Al contrario, cuando se aumenta la actividad de este enzima, la angiogénesis se ve estimulada.

Los investigadores demuestran, igualmente, que los factores externos (hormonas, etc.) que estimulan o frenan la angiogénesis lo hacen también mediante la modificación de la actividad de este enzima. En otras palabras, la velocidad y extensión de la angiogénesis no está controlada tanto por la expresión de genes o de otros factores, como por la extensión y velocidad del metabolismo anaeróbico de las células endoteliales.

Estos descubrimientos abren la puerta ahora al desarrollo de nuevos fármacos y moléculas que puedan regular la velocidad del metabolismo anaeróbico y, por tanto, estimular o frenar la angiogénesis según interese, de acuerdo a la enfermedad de que se trate. Al mismo tiempo, aportan al menos algún atisbo de explicación a procesos patológicos no del todo elucidados, como la degeneración del sistema cardiovascular en la enfermedad de la diabetes. Es obvio ahora que sin una incorporación masiva de glucosa a las células endoteliales -lo que puede estar disminuido en el caso de la diabetes-, la angiogénesis se verá afectada. Finalmente, como todo buen descubrimiento, suscita nuevas preguntas, entre otras si la regulación del metabolismo anaeróbico está también implicada en la división de otras células importantes, como los fagocitos o los linfocitos del sistema inmunitario. Esperemos que pronto sepamos algo más de toda esta dulce investigación.


 
Las evidencias a su favor se siguen acumulando

 Los actuales acontecimientos políticos desvían nuestra atención hacia problemas de lo más cotidiano, muchas veces de importancia relativa, sin mencionar las numerosísimas cuestiones frívolas que llenan la prensa y las pantallas de televisión todos los días. Quizá por esta razón, se habla cada vez menos de problemas que, de no ser solucionados adecuadamente, y pronto, condicionarán de manera irremediable el futuro de la Humanidad.

Uno de estos problemas es el calentamiento global, del que algunos aún dudan, como otros, sin demasiado fundamento científico, dudan también de la Evolución de las especies o del Big Bang. No obstante, las evidencias a su favor se siguen acumulando. De acuerdo a los datos publicados este mismo mes por la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera de los Estados Unidos (recopilados por 384 científicos de 52 países), el año 2012 ha sido el octavo o el noveno más caluroso de la historia del planeta, y el más cálido de la historia de los Estados Unidos. El pasado mes de junio fue el quinto más caluroso del que se tenga noticia, y la primera mitad de 2013 es igualmente la séptima más calurosa de la historia.

Como ya no supone una sorpresa hoy, la región ártica es una de las más afectadas, y en 2012 se rompieron varios récords: la capa de hielo se redujo hasta el mínimo de todos los tiempos –de hecho un 18% menos que el récord anterior, alcanzado en 2007–; y alrededor del 97% de los hielos de Groenlandia mostró algún signo de estar fundiéndose, un dato que supone un incremento de cuatro veces sobre la media registrada en el periodo 1980-2010. Estos y otros cambios se vieron asociados a un incremento de emisiones de gases de efecto invernadero, en particular de CO2, que alcanzó también un récord en 2012, con una cantidad de carbono emitida de alrededor de 9.700 millones de toneladas.

En estas condiciones, parece difícil que la Humanidad logre evitar un aumento de 2ºC en la temperatura media del planeta de aquí al año 2100, lo que solo podría lograrse modificando drásticamente las políticas energéticas y, por tanto, económicas de todo el planeta, algo jamás contemplado ni en las más optimistas novelas de ciencia-ficción.

 
ESTO NO ES EL FIN

Es de esperar, por otra parte, que la Historia no terminará en el año 2100. ¿Qué le sucederá a la Humanidad, de seguir así, en el 2300, o en el 2800?

Predecir el clima es un asunto complicado. No obstante, el conocimiento actual de los factores que lo afectan permite elaborar modelos predictivos de cambio climático que consideran varios escenarios posibles y les atribuyen diversas probabilidades de convertirse en realidad. Es así, por ejemplo, cómo se estima que de no limitar seriamente las emisiones de gases de efecto invernadero, la temperatura global media subirá más de 2ºC de aquí a final de siglo.

Los factores que normalmente se consideran en los modelos a corto plazo, es decir, que intentan predecir lo que sucederá en unas pocas décadas, son aquellos que más rápidamente pueden afectar al clima. Por ejemplo, uno de ellos es la fluctuación de la cantidad de manto nevado sobre el planeta. La nieve, blanca, refleja una gran cantidad de luz solar, impidiendo que el suelo se caliente. Si la extensión nevada sobre el planeta disminuye, a causa del calentamiento global, mayor cantidad de luz solar será absorbida, lo que acelerará aún más dicho calentamiento. Otro ejemplo lo constituye la mayor dificultad encontrada por el océano para disolver CO2 atmosférico a mayor temperatura. Conforme esta aumente, el CO2 permanecerá en la atmósfera en mayor proporción, y esto aumentará la magnitud del efecto invernadero. Estos fenómenos reciben el nombre genérico de retroalimentación, la cual es sumamente importante para estimar correctamente la posible magnitud del cambio climático.

 A LARGO PLAZO

Pero existen factores de retroalimentación que afectan al cambio climático, esta vez en una escala no de décadas, sino de siglos o incluso de milenios. Estos factores no han sido generalmente considerados en los modelos actuales de cambio climático, porque lo normal es que nos preocupemos por lo que puede sucedernos a nosotros, a nuestros hijos y tal vez a nuestros nietos, pero no más allá. Sin embargo, como he dicho arriba, la Humanidad continuará, esperemos, más allá de nuestros biznietos. ¿Qué les espera a esa pobre gente, en términos de cambio climático?

Para intentar estimarlo, Richard E. Zeebe, de la Universidad de Texas, ha desarrollado modelos predictivos considerando los factores de retroalimentación que actúan a largo plazo. En sus modelos, el profesor Zeebe no ha sido agresivo y ha supuesto una moderada emisión de CO2 durante los próximos 500 años. Sus conclusiones: de aquí al año 3000 se producirá un aumento de 6ºC en la temperatura media del planeta, lo que causará la fusión de los hielos de Groenlandia y un aumento del nivel del mar de al menos 7 metros. Albacete estará algo más cerca de la playa.
Las predicciones del profesor Zeebe, publicadas en la revista Proceedings, no terminan aquí, y auguran que una vez llegados a ese punto, la temperatura del planeta se mantendrá 4ºC superior a la actual hasta el año 10000, mucho después de que hayamos consumido la última gota de petróleo. Los cambios que estamos causando hoy no durarán siglos, sino milenios.


 
Existen interesantes relaciones entre nosotros, bacterias y virus

 
Conflictos, coaliciones, conspiraciones, traiciones, maquinaciones, odio, cooperación, amistad, amor... El mundo de lo humano e inhumano es complejo. No obstante, esta complejidad de algún modo alcanza un equilibrio global y es improbable que siempre ganen los mismos. El equilibrio es importante, puesto que mantiene la sociedad en pie.

Una compleja relación entre diversos organismos se produce también en el interior de nuestros cuerpos –como voy a intentar esbozar aquí– pero puesto que, a diferencia de nuestras relaciones, este tema no se trata diariamente en las noticias de prensa y TV, o en las telenovelas, parece más aburrido y difícil de entender. No obstante, es igualmente fascinante y, en realidad, más sencillo que nuestras locas relaciones humanas.

En nuestro cuerpo, los principales puntos de conflicto se encuentran en la superficie. Por la piel es por donde intentan penetrar bacterias y otros patógenos para aprovecharse de nosotros. Pero la piel no es la única superficie con la que contamos. Otras más apetitosas para las bacterias las constituyen las llamadas mucosas, entre las que se encuentra la superficie del intestino. Las mucosas se denominan así porque producen moco como mecanismo de defensa para evitar la excesiva proliferación y posible penetración de bacterias. En la composición del moco participan proteínas que están unidas a hidratos de carbono particulares, los cuales son pegajosos, como lo son, por ejemplo, la miel o el caramelo. Esta capacidad adhesiva mantiene a las bacterias pegadas al moco con el que son expulsadas al exterior, lo que mantiene sus números en niveles aceptables.

Esto último es importante, ya que no es conveniente eliminar a todas las bacterias. Las que habitan las mucosas del intestino son muy beneficiosas en condiciones normales (aunque pueden no serlo en otras condiciones): se trata de la flora intestinal. La idea, pues, es mantener un equilibrio en el que las ventajas proporcionadas por las bacterias sean máximas y los perjuicios, mínimos. Si produjéramos mocos como locos esto podría sernos perjudicial, como podría serlo la producción de pocos mocos.

 Un triángulo necesario

Además de las bacterias, nuestros intestinos están poblados por otros microorganismos que las necesitan para sobrevivir. Se trata de los llamados  bacteriófagos, o virus “comedores de bacterias”, una clase de virus que las infecta y las mata en el proceso de su reproducción.

La presencia de bacteriófagos introduce un punto adicional de complejidad. Evidentemente, la vida de estos depende de la existencia de las bacterias. No sería muy “inteligente” por su parte matarlas a todas, ya que no podrían reproducirse. La vida de las bacterias depende, igualmente, de la vida de su huésped: nosotros. Pero nuestra vida depende igualmente de la vida de las bacterias que nos proporcionan vitaminas necesarias y facilitan la digestión de nutrientes. Así pues, nadie tiene interés en acabar con nadie: todos se necesitan. Esto ha conducido al establecimiento de interesantes relaciones entre nosotros y las poblaciones intestinales de bacterias y virus.

Entre otras, los virus han establecido relaciones simbiontes con algunas especies de bacterias, beneficiosas para ambos microorganismos. En ellas, en una fase de la vida del bacteriófago, estos infectan a especies concretas de bacterias, pero no las matan, e integran su genoma en ellas. Los genes del virus proporcionan algunas ventajas a esas bacterias frente a bacterias competidoras, lo que les permite, a ellas y al virus, reproducirse mejor. En la fase de la vida del virus en la que este está libre en el exterior y puede infectar, mata preferentemente también a bacterias competidoras de las anteriores, con lo cual vuelve a favorecer a sus bacterias “amigas” y, al mismo tiempo, a sí mismo.

Curiosamente, se ha descubierto que estas relaciones simbiontes entre virus y bacterias se han establecido con bacterias que nos son beneficiosas. Algunas relaciones entre virus y bacterias, por tanto, están encaminadas a mantener un statu quo que beneficia a las tres partes de esta difícil alianza involuntaria.

Mocofilia

Como todo en la vida, estas alianzas solo pueden ser posibilitadas por adecuadas interacciones moleculares (que, recordemos, también suceden en nuestras neuronas para evaluar, mantener o romper nuestras propias alianzas). ¿Qué moléculas de los virus participan en estas interacciones?

Un grupo de investigadores ha descubierto que, sorprendentemente, los virus de nuestro intestino cuentan con unas proteínas similares en estructura a la parte de los anticuerpos que se une a los antígenos. Estas proteínas víricas están especializadas en unirse a la parte de carbohidrato del moco secretado por las mucosas, que de otro modo no resulta pegajoso para los virus. De esta manera, los virus se adhieren “voluntariamente” al moco y se encuentran así cerca de las bacterias, también adheridas –aunque en este caso “involuntariamente”– al mismo. Esta adhesión ayuda a mantener a raya determinadas poblaciones bacterianas que podrían ser muy perjudiciales para nosotros. Estos hallazgos han sido recientemente publicados en la revista Proceedings de la Academia de Ciencias de los EE.UU.

Este descubrimiento sugiere ahora que la modificación de la composición del moco intestinal podría facilitar o dificultar la adhesión de determinados bacteriófagos, con lo que podríamos regular así el equilibrio entre bacterias y virus intestinales, lo que podría tener importantes consecuencias para nuestra salud. Como siempre, la ciencia no deja nunca de asombrarnos.