Friday, December 05, 2014




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.

No comments: