Una molécula del cerebro puede ser un tratamiento para el 'jet lag'
31/10/2013 - E.P.
El reloj circadiano principal en los mamíferos es un nudo de 20.000 células nerviosas localizado en el núcleo supraquiasmático
Una pequeña molécula, llamada VIP, conocida por sincronizar el tiempo de mantenimiento de las neuronas en el reloj biológico del cerebro, tiene el sorprendente efecto de desincronizarlas cuando está presente en dosis más altas, según un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en Sant Louis, en Estados Unidos. Lejos de ser catastrófica, la pérdida temporal de la sincronización en realidad podría ser útil.
Las neuronas que cambian por un estallido de VIP están en mejores condiciones de volver a sincronizarse ante cambios bruscos en el ciclo de luz-oscuridad, como los producidos por el 'jet lag' o los turnos de trabajo nocturnos, por ejemplo, según los resultados del estudio, publicados en 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS).
Los científicos esperan encontrar una manera de convencer al cerebro para que libere su propio almacenaje de VIP o encontrar otras maneras de causar deliberadamente esta liberación para que el reloj se adapte a un nuevo horario. Este tratamiento puede ayudar a los viajeros, los que tienen trabajos por turnos y otros que sobrecargan la capacidad del reloj biológico para adaptarse a las señales ambientales.
El hallazgo es el último en salir del laboratorio de Erik Herzog. Su atención se centra en la comprensión del reloj, porque la mayoría de nosotros vivimos en contra de nuestros relojes biológicos y porque la investigación muestra que esto conduce a problemas de salud que van desde la obesidad a la depresión.
El reloj circadiano principal en los mamíferos es un nudo de 20.000 células nerviosas de más o menos un cuarto del tamaño de un grano de arroz, llamado núcleo supraquiasmático (SCN). Cada neurona en el SCN mantiene su propia hora porque se trata de diferentes células que tienen ritmos ligeramente diferentes, algunas van un poco rápido y otras, un poco lentas.
"Son como una sociedad en la que cada célula tiene su propia opinión sobre qué hora del día es --puso como ejemplo Herzog--. Tienen que ponerse de acuerdo en la hora del día con el fin de coordinar los ritmos diarios del estado de alerta y el metabolismo".
Las células hablan entre sí a través de una molécula llamada VIP (polipéptido intestinal vasoactivo), una pequeña cadena de aminoácidos que ellas liberan y reciben. "Es a través de VIP por dónde las células hablan entre sí sobre qué hora piensan que es", señaló Herzog.
"Estábamos tratando de entender exactamente cuándo se libera VIP y cómo se sincronizan las células", afirmó Herzog. Sungwon An, entonces un estudiante graduado en el laboratorio de Herzog, descubrió que cuando había un exceso de VIP alrededor, las células pierden la sincronía.
"Eso fue muy sorprendente para nosotros -dijo--. Hicimos un montón de experimentos sólo para asegurarnos de que el VIP que habíamos analizado no estaba contaminado de alguna manera". Resultó que el efecto era real. Por encima de un nivel crítico, con la liberación de VIP extra, las células se desincronizaron. "Es casi como si en dosis más altas, las células se vuelven ciegas a la información de sus vecinos", señaló Herzog.
"Entonces pensamos, bueno, si los ritmos celulares están en mal estado y fuera de fase, el sistema puede ser más sensible a las señales ambientales de de lo que sería si todas las células están en sintonía", relata. Una simulación de Linda Petzold, Kirsten Meeker, Harang Rich, y Frank Doyle, todos ingenieros químicos de la Universidad de California, en Santa Bárbara, Estados Unidos, predijo que el aumento VIP llevaría a menos sincronía y a acelerar la adaptación.
Según Herzog, es importante una rápida adaptación a las señales ambientales. El reloj maestro ha evolucionado para adaptarse a frenar los cambios estacionales en los horarios de luz/oscuridad, pero no a los abruptos que están integrados en el tejido de la vida moderna. Incluso, el cambio aparentemente benigno de una hora al horario de verano aumenta el riesgo de accidentes de tráfico mortales y de ataques cardiacos.
Teníamos curiosidad por ver si la adición de VIP extra podría mejorar la capacidad de los relojes biológicos de hacer grandes ajustes, recuerda Herzog, quien junto con la estudiante graduada Cristina Mazuski y el investigador Daniel Granados-Fuentes, demostró que una inyección de VIP acelera la adaptación a un nuevo horario de luz.
"Encontramos que en los ratones podíamos recortar el 'jet-lag' a la mitad al darles una inyección de VIP el día antes de ir a una nueva zona horaria, es decir, al cambiar su horario de luz", resalta el director del estudio. "Eso es muy emocionante. Esta es la primera demostración de que la administración de un poco más de una sustancia del cerebro, en realidad mejora la forma de las funciones del sistema circadiano", agrega.
"Tenemos la esperanza de que seremos capaces de encontrar una manera de convencer al cerebro para que libere sus propias reservas de VIP. Podría ser mediante un disparo de luz u otra señal que imite los efectos de VIP", concluyó el director de esta investigación.
Las neuronas que cambian por un estallido de VIP están en mejores condiciones de volver a sincronizarse ante cambios bruscos en el ciclo de luz-oscuridad, como los producidos por el 'jet lag' o los turnos de trabajo nocturnos, por ejemplo, según los resultados del estudio, publicados en 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS).
Los científicos esperan encontrar una manera de convencer al cerebro para que libere su propio almacenaje de VIP o encontrar otras maneras de causar deliberadamente esta liberación para que el reloj se adapte a un nuevo horario. Este tratamiento puede ayudar a los viajeros, los que tienen trabajos por turnos y otros que sobrecargan la capacidad del reloj biológico para adaptarse a las señales ambientales.
El hallazgo es el último en salir del laboratorio de Erik Herzog. Su atención se centra en la comprensión del reloj, porque la mayoría de nosotros vivimos en contra de nuestros relojes biológicos y porque la investigación muestra que esto conduce a problemas de salud que van desde la obesidad a la depresión.
El reloj circadiano principal en los mamíferos es un nudo de 20.000 células nerviosas de más o menos un cuarto del tamaño de un grano de arroz, llamado núcleo supraquiasmático (SCN). Cada neurona en el SCN mantiene su propia hora porque se trata de diferentes células que tienen ritmos ligeramente diferentes, algunas van un poco rápido y otras, un poco lentas.
"Son como una sociedad en la que cada célula tiene su propia opinión sobre qué hora del día es --puso como ejemplo Herzog--. Tienen que ponerse de acuerdo en la hora del día con el fin de coordinar los ritmos diarios del estado de alerta y el metabolismo".
Las células hablan entre sí a través de una molécula llamada VIP (polipéptido intestinal vasoactivo), una pequeña cadena de aminoácidos que ellas liberan y reciben. "Es a través de VIP por dónde las células hablan entre sí sobre qué hora piensan que es", señaló Herzog.
"Estábamos tratando de entender exactamente cuándo se libera VIP y cómo se sincronizan las células", afirmó Herzog. Sungwon An, entonces un estudiante graduado en el laboratorio de Herzog, descubrió que cuando había un exceso de VIP alrededor, las células pierden la sincronía.
"Eso fue muy sorprendente para nosotros -dijo--. Hicimos un montón de experimentos sólo para asegurarnos de que el VIP que habíamos analizado no estaba contaminado de alguna manera". Resultó que el efecto era real. Por encima de un nivel crítico, con la liberación de VIP extra, las células se desincronizaron. "Es casi como si en dosis más altas, las células se vuelven ciegas a la información de sus vecinos", señaló Herzog.
"Entonces pensamos, bueno, si los ritmos celulares están en mal estado y fuera de fase, el sistema puede ser más sensible a las señales ambientales de de lo que sería si todas las células están en sintonía", relata. Una simulación de Linda Petzold, Kirsten Meeker, Harang Rich, y Frank Doyle, todos ingenieros químicos de la Universidad de California, en Santa Bárbara, Estados Unidos, predijo que el aumento VIP llevaría a menos sincronía y a acelerar la adaptación.
Según Herzog, es importante una rápida adaptación a las señales ambientales. El reloj maestro ha evolucionado para adaptarse a frenar los cambios estacionales en los horarios de luz/oscuridad, pero no a los abruptos que están integrados en el tejido de la vida moderna. Incluso, el cambio aparentemente benigno de una hora al horario de verano aumenta el riesgo de accidentes de tráfico mortales y de ataques cardiacos.
Teníamos curiosidad por ver si la adición de VIP extra podría mejorar la capacidad de los relojes biológicos de hacer grandes ajustes, recuerda Herzog, quien junto con la estudiante graduada Cristina Mazuski y el investigador Daniel Granados-Fuentes, demostró que una inyección de VIP acelera la adaptación a un nuevo horario de luz.
"Encontramos que en los ratones podíamos recortar el 'jet-lag' a la mitad al darles una inyección de VIP el día antes de ir a una nueva zona horaria, es decir, al cambiar su horario de luz", resalta el director del estudio. "Eso es muy emocionante. Esta es la primera demostración de que la administración de un poco más de una sustancia del cerebro, en realidad mejora la forma de las funciones del sistema circadiano", agrega.
"Tenemos la esperanza de que seremos capaces de encontrar una manera de convencer al cerebro para que libere sus propias reservas de VIP. Podría ser mediante un disparo de luz u otra señal que imite los efectos de VIP", concluyó el director de esta investigación.
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