BIOTECNOLOGÍA EN EL SISTEMA MOTOR HUMANO: Enzimas y Bioproducto para tratar el Parkinson

La interacción de diversas estructuras del sistema nervioso motor (corteza cerebral, núcleos del tronco encéfalo, ganglios basales, cerebelo, motoneuronas del tronco encéfalo y de la medula espinal) es lo que nos permite movernos.

La vía piramidal controla los movimientos voluntarios, mientras que la vía extrapiramidal los movimientos involuntarios o semivoluntarios. La lesión de las estructuras que comprenden estas vías, da como resultado diferentes tipos de trastornos de movimiento como por ejemplo temblor, corea, atetosis, estereotipias, distonía, balismo, mioclono, y tics (para más información ver http://www.neurorehabilitacion.com/recursostrastornos.htm).

El Parkinson es un claro ejemplo de una alteración en los ganglios basales (estructura de la vía extrapiramidal que controla movimientos involuntarios y semivoluntarios). Esta enfermedad afecta progresivamente el equilibrio y el control muscular del cuerpo (brazos, manos y las piernas se mueven involuntariamente). Por alguna razón desconocida, las neuronas de los ganglios (específicamente la sustancia negra) se degeneran y no funcionan adecuadamente, por lo que dejan de producir dopamina (neurotransmisor responsable de mandar las señales de movimiento a los músculos del cuerpo), que a su vez da como resultado rigidez, temblor en reposo, lentitud del movimiento y dificultad para mantener la postura de manera automática.

El 25% de los casos se debe a causas genéticas, desórdenes neurodegenerativos, enfermedad cerebrovascular o fármacos, teniendo como factores de riesgo antecedentes hereditarios, sexo masculino, lesión en la cabeza, exposición a pesticidas, consumo de agua de pozo y vida rural. El otro 75% se da de manera esporádica, por ello es que se desconoce la causa.

El padecimiento no se cura (pues habría que regenerar las células nerviosas para que produzcan nuevamente la dopamina) pero existe la posibilidad de controlar los síntomas mediante fármacos que protegen de la degeneración de dichas neuronas (selegilina o rasagilina), medicamentos químicamente diferentes a la dopamina pero que actúan como si lo fueran (pramipexol, ropinirol, rotigotina), o alternativas como la neuroestimulación profunda (estereotaxia).

Las desventajas de estos tratamientos es que:
• pierden efecto con el tiempo
• provocan importantes efectos secundarios que se acentúan con su uso crónico
• eficaces en un número reducido de pacientes

Por ello es que se buscan otras alternativas (sobre todo biotecnológicas) para controlar síntomas del Parkinson, como puede ser:

• A través de Enzimas
El uso de levodopa ha sido desde hace décadas el fármaco utilizado para tratar la enfermedad. Al ingerir Levodopa (precursor químico de dopamina) un aminoácido neutro de cadena larga, presente en forma natural en ciertas legumbres, ésta es convertida a dopamina por la enzima dopa decarboxilasa (DDC). En presencia de inhibidor (carbidopa y benzerasida) de la DDC, la levodopa es metabolizada a nivel hepático, músculos, riñones y glóbulos rojos por la catecol-orto-metil transferasa (COMT) formando 3-O-metil dopa (3-OMD). Ésta tiene una vida media de 15 h en el plasma y se acumula en concentraciones varias veces mayores a la de levodopa, de la cual se sabe que puede pasar a través de la capa hematoencefálica, causando un efecto inmediato sobre sus receptores en el sistema nervioso.

• A través de bioproductos: “atremorine” (nuevo)
Científicos del Centro de Investigación Biomédica EuroEspes (CIBE), estudian el principio bioactivo de atremorine (registrado como E-Favalin-10729), que se obtiene del extracto vegetal de Vicia faba, una variante de planta de la familia de las fabáceas, en la cual Markus Guggenheim había detectado altos niveles de levodopa en 1913.
Las ventajas:
• Reduce los efectos del Parkinson por más de 12 horas.
• Una sola toma de entre 5 y 10 gramos aumenta los niveles de dopamina de un 500% a un 4000% a los 30 minutos.
El atremorine no sólo activa la génesis de dopamina a partir de levodopa sino que también activan mecanismos regulados por GABA (neurotransmisor implicados en la función del sistema extrapiramidal), y reducen la neurotransmisión serotonérgica (cuya hiperactivación disregula al sistema dopaminérgico).
Esta investigación está en sus primeras fases debido a que es una enfermedad muy compleja.

REFERENCIAS:
• (2009) Trastornos del movimiento. Recuperado el 17 de Octubre de 2011, de Centro Caren Neurorehabilitación (http://www.neurorehabilitacion.com/recursostrastornos.htm)
• (2010) Acerca del Parkinson. Recuperado el 17 de Octubre de 2011, de Club Abrázame (http://www.clubabrazame.com.mx/acerca-del-parkinson.aspx)
• Nuñez Orozco, Lilia. (17 de Septiembre de 2011). La neuroestimulación profunda, alternativa para el tratamiento del parkinson. Recuperado el 17 de Octubre de 2011, de Dirección General de comunicación Social de la Universidad Nacional Autónoma de México (DGCS UNAM: http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2011_550.html)
• Press, E. (29 de Octubre de 2010). Nuevo bioproducto para tratar el Parkinson. Recuperado el 17 de Octubre de 2011, de Centro de Investigación Biomédica EuroEspes (CIBE: http://www.noticias-medicas.com/tag/biotecnologia)

Una aplicación de las herramientas de biotecnología en el estudio del sistema límbico y su relación con la depresión

El sistema límbico es el conjunto de estructuras neuronales que se encarga de generar la conducta y respuesta emocional de los seres humanos. En un principio fue muy complicado describirlo de esta manera debido al carácter personal y subjetivo que tienen las emociones y las motivaciones, que hacen muy difícil cualquier intento de generalización; otra causa de la dificultad es la falta de acuerdo para definir qué regiones cerebrales forman el sistema límbico, y qué características funcionales comparten para agruparlas, precisamente bajo la denominación de sistema.

El sistema límbico está fuertemente asociado con el control de las emociones y con trastornos del comportamiento, es por esta razón que se han llevado a cabo diversos estudios para conocer mejor las interacciones y la relación que guarda el sistema límbico con la expresión y el manejo de las emociones y el desarrollo de diversos desórdenes de la conducta humana. Los avances en el área de la Biotecnología, de manera particular en al ámbito de la biología molecular han permitido que se tenga un mayor conocimiento acerca del funcionamiento del sistema límbico, algunas de las tecnologías más relevantes en este aspecto son los microarreglos y la técnica de PCR (Reacción en cadena de la polimerasa).

De manera específica, se han llevado a cabo estudios para poder identificar componentes moleculares que están relacionados con la depresión y con el suicidio. En el estudio realizado por Sequeira, Klempan, Canetti, French-Mullen, Benkelfat, Rouleau y Turecki (2007), titulado “Patones de expresión génica en el sistema límbico de suicidios con y sin depresión” (Patterns of gene expression in the limbic system of suicides with and without major depression) se analizaron muestras de 39 individuos todos del género masculino. 26 de las muestras de cerebro provenían de suicidios, de los cuales 18 estaban relacionados con transtornos de depresión y 8 no, además se compararon con 13 muestras control.

Los resultados demostraron que los genes involucrados tenían patrones específicos de expresión, apoyando la idea de que existen mecanismos moleculares particulares implicados en la depresión y en el suicidio. Este estudio se realizó mediante microarreglos y fue comprobado mediante la técnica de PCR para confirmar que los genes seleccionados sí resultaban ser significativos.

La ontología genética de los genes seleccionados demostró una sobreexpresión de la transcripción y el metabolismo de los genes en el hipocampo y en la amígdala, mientras que los genes expresados en las regiones BA24 (circunvalación cingulada anterior) y BA29 (circunvalación cingulada anterior) estuvieron más relacionados con el proceso de unión de ARN, con la regulación enzimática y con el metabolismo de las proteínas.

La expresión de los patrones del sistema límbico presenta una mayor alteración en el hipocampo, siendo que es en esta área donde tienen lugar los procesos relacionados con la depresión.

Con este tipo de estudios se ha podido conocer que existen patrones de expresión específicos en el sistema límbico que contribuyen a la aparición de la depresión y comportamientos suicidas, además de que enfatizan el papel del hipocampo en el desarrollo de la depresión.

Referencia:

Sequeira, A., et. al (2007) Patterns of gene expression in the limbic system of suicides with and without major depression. Molecular Psychiatry. Nature Publishing Group. Volume 12, pp. 640–655
Imágen: http://www.bmj.com/content/319/7220/1306.full

Puedes consultar el artículo completo en: Patterns of gene expression in the limbic system of suicides with and without major depression

Reflexiones sobre el uso de blogs en la educación.

En el proceso de enseñanza-aprendizaje, los maestros debemos estar siempre a la vanguardia y sacar provecho de todas las herramientas que se nos presenten. El uso de las redes sociales en internet y particularmente los blogs,  es una oportunidad muy valiosa poder documentar y dar un seguimiento cercano al avance de nuestros alumnos. Además se presta al desarrollo de la reflexión conjunta  y de la creatividad del que lo desarrolla. Permite un vínculo que, aunque virtual, puede llegar a ser más personalizado que el que se logra en el aula.

 Algunos de los ejemplos de tipos de entradas que se pueden utilizar en un blog de carácter educativo son, como en el caso del presente blog, con información de vanguardia sobre un área específica. En este caso cabe la posibilidad de reflexionar sobre el impacto de estos avances tanto a nivel  ético, social, ambiental, etc. Otro ejemplo de entradas o usos del blog en la educación es como bitácora de seguimiento del desarrollo de un proyecto (folder o portafolio electrónico) o del aprendizaje obtenido a lo largo de un curso.  

En todos los casos un punto clave es el desarrollo de la reflexión y crítica. Las características de individualidad y libertad de un blog permiten el desarrollo de estas habilidades, sin embargo es importante que también sean alentadas y guiadas por el profesor a través de una serie de preguntas que vinculan el pasado con el futuro. Primero se debe analizar la información que se ha colectado con respecto a un tema en específico (“ what?”); posteriormente se debe discutir los impactos de esta información sobre lo que se ha aprendido o las reflexiones sobre mis conocimientos o habilidades actuales (“so what?); por último  (now what?”), en base a esta información, hacia donde quiero seguir en mi aprendizaje, cuáles son mis metas fututas de aprendizaje.

Considero que es importante que para la evaluación de los blogs, tanto a nivel propiamente del recurso, como del aprendizaje logrado, se llegue a un consenso con los alumnos en el cual ellos puedan participar en la elaboración o adecuación de la rúbrica de evaluación. Además pienso que los blog favorecen la práctica de la co- y autoevaluación, mismos que permiten una mayor reflexión sobre los avances logrados.

El adiestramiento de los alumnos en el uso de un blog educativo debe hacerse de una manera dinámica, a través de ejemplos que existan en la red, asi como dándoles la libertad de practicar a través del ensayo y error. Lo más importante es el seguimiento cercano y la retroalimentación tanto por su profesor como por sus pares.

Algunas de las ventajas que considero existen en el uso de este tipo de recursos en la educación son las siguientes:

Permite la interacción de los alumnos en un horario libre fuera de clase y que se adapta a las necesidades y tiempos específicos de cada uno de los alumnos.

Permite una mayor gama de interacciones basadas en intereses comunes que podría ser más difícil de establecer en persona por falta de tiempo.

Todos los alumnos tienen la posibilidad de desarrollar su punto de vista de manera extensa, libre e igualitaria. Este punto tiende a ser difícil en persona ya que es usual que las aportaciones de algunos de los integrantes de un equipo puedan ser opacadas por aquellos integrantes que son más extrovertidos o que acaparan la atención.

Queda un registro escrito de todas las aportaciones de los integrantes. Esto es beneficioso para los alumnos ya que pueden retomar puntos a los cuales de inicio no se les había dado tanta importancia. En cuanto al profesor, le permite darse una idea clara de la participación de cada uno de los integrantes.

Al hacerse de manera escrita es un área de oportunidad para trabajar y fortalecer las habilidades de redacción de los alumnos.

Favorece la empatía de los alumnos con los profesores al integrar herramientas que los alumnos utilizan de manera diaria como parte de su desarrollo social.

Interface maquina-cerebro

 En este video observaremos el resumen de una ponencia  del Dr. Leigh Hochberg's explicando sus estudios desarrollando asistencia tecnológica para pesronas que sufren de parálisis.

Mas información sobre este tema la podran encontrar en  :esta liga.

"Estudian gen de plantas y hongos con potencial para curar males neurodegenerativos"

En   esta liga encontran un breve artículo sobre la investigación realizada por el Dr. Jorge Nieto Sotelo del Instituto de Biotecnología de la UNAM. Los resultados de su investigación potencialmente podrían ser utilizadas en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.

"¿Podemos ver como siente compasión el cerebro?"

El primer artículo que les comparto es referente a un estudio realizado en el Instituto de Neurobiología, UNAM. El objetivo de este estudio fue identificar, mediante Resonancia Magnética Funcional (RMF),  las zonas del cerebro cuyo funcionamiento correlaciona con el procesamiento del sentimiento de compasión. El artículo lo pueden encontrar en la página 2. de la

gaceta de la UNAM Juriquilla (no. 11) 

¡Espero lo disfruten!

Bienvenida

¡Bienvenidos al blog de la materia optativa de Neurobiología perteneciente a la carrera de Ingeniería en Biotecnología (IBT) del Tec de Monterrey, Campus Querétaro!

El propósito del mismo es compartir noticias y avances en el área de las neurociencias que hayan sido abordadas por la tecnología, y particularmnete la biotecnología. Principalmente nos interesa difundir los avances desarrollada en México en esta área. 

Es un espacio abierto a todos los estudiantes de la carrera interesados esta área, así como a todos los internautas que quieran participar.