Científicos creen que nuestro reloj biológico ha sido ajustado antes de nacer...

No importa si eres una "persona madrugadora" o un "búho de la noche" todo está determinado a nivel celular.

ADRIENNE LAFRANCE // APR 24 2014, 1:16 PM ET

   Existe un pequeño, pero importantísimo grupo de neuronas en tu cerebro, que te dicen ¿ Qué hacer ? y ¿Cuándo hacerlo?. 

   Es del tamaño de una semilla de mostaza, pero el Núcleo Supraquiasmático (NSQ), regula cuando comes, cuando duermes, cuando sientes sed, además de una larga lista de funciones relacionadas con el comportamiento social y sexual.

   Esta pequeña "semilla de mostaza" es nuestro "reloj maestro" que mantiene al cerebro y al cuerpo sincronizados. Es lo que hace a una persona un "búho nocturno" o una "alondra mañanera". Y estas características parecen ser genéticas, pre-establecidas antes de nacer, nos comenta Seth Blackshaw, profesor asociado de Neurociencias en Johns Hopkins.

   Blackshaw es el autor de un nuevo estudio a cerca del desarrollo del NSQ, y los hallazgos de su equipo de investigadores representa un gran "paso adelante"hacia un mejor tratamiento de los trastornos del sueño, y de incluso, el Jetlag.

   Los problemas del sueño son considerados "una epidemia de salud pública", de acuerdo con el CDC ( the Centers for Disease Control and Prevention, por sus siglas en inglés).  

   Los hábitos de sueño de las personas cambian a medida que envejecen, un hecho bien establecido, pero poco entendido. 

   "El proceso de cambio de acostarse tarde en la noche, de los adolescentes, no es comprendido a nivel molecular," indica Blackshaw. "Los adolescentes tienden a ser búhos y a medida que vamos creciendo, generalmente, se tiende a cambiar a un patrón de "alondra mañanera". Nadie sabe realmente porqué. Pero se sabe que la "sincronización" del NSQ se deteriora al envejecer."

   También sabemos que jugar con nuestro reloj biológico nos hace sentir mal. Pero permanecer despierto cuando tu cuerpo desea dormir, también es malo para las personas. 

   Muchos estudios demuestran que las personas que trabajan en turnos nocturnos, nunca llegan a adaptarse completamente a su horario nocturno. Estos trabajadores a menudo tienen problemas con el colesterol alto, obesidad y diabetes. Incluso, algunos estudios han encontrado que los trabajadores nocturnos tienen un riesgo elevado de cáncer o infartos cardíacos. 

   Aquí está lo curioso de todo ésto: El reloj biológico que te mantiene en vigilia o en sueño, no está solamente en tu cerebro, sino que está en todo el cuerpo. Cada célula es "su propio reloj" sincronizado con el NSQ (el reloj maestro), y todas esas células apropiadamente, conectadas para mantenerse sincronizadas. Blackshaw lo sabe muy bien porque el ha intentado romper esa conexión.

   Lo que él encontró, en un estudio con ratones, fue una "importante" trastorno, cuando su equipo removió un gen clave, que ayuda al NSQ a comunicarse con las demás células. En lugar de comportarse en un horario normal de 24 horas, los ratones empezaron a comportarse como si tuvieran 2 ó 3 relojes biológicos gobernando sus comportamientos, al mismo tiempo.

   "Cuando observamos minuciosamente sus ritmos, comenzamos a ver verdaderos problemas," nos dice Blackshaw. "Aunque el reloj biológico todavía está funcionando, no estaba bien sincronizado. Parecía que la luz del día podía todavía sincronizar sus ritmos de actividades. Pero si los colocábamos en la oscuridad... al examinar --el núcleo del ciclo circadiano-- , encontramos que estaba totalmente desorganizado."

   Todo ésto resulta importante para los seres humanos, porque sabemos que hay personas que presentan sus ciclos circadianos alterados —personas que presentan insomnio severo, o aquellos que se autodenominan personas mañaneras o búhos, dependiendo del día de la semana. 

   Una investigación más exhaustiva al NSQ de esas personas, podría también, ayudar a explicar, porqué algunas personas que trabajan en turnos diurnos, también llegan a desarrollar problemas de salud. Si existe un desajuste entre el NSQ y los ritmos del resto de las células, eso podría ser la clave que nos indique que existe algún daño mayor en el NSQ o en sus proteínas.

   "Esta pequeña estructura controla muchas, muchas cosas," nos comenta Blackshaw. "Estamos hablando de una amplia gama de procesos fisiológicos, que incluyen no solo el metabolismo, sino que también los cambios de humor, las funciones cognitivas, la memoria, depresión y hasta la reproducción."

   

   Todo ésto, provoca otras preguntas a cerca de "aquellos otros relojes"—los ritmos en cada una de las células, que toman señales del NSQ para sincronizarse. Si nuestro "reloj maestro" es tan importante, ¿Porqué tendremos todos esos otros "mini-relojes"?

Los científicos no están seguros (se desconoce la respuesta).

   Pero Blackshaw sospecha que podría tratarse de un asunto de "redundancia". Los relojes a nivel celular —nos podrían mantener sincronizados, sin el NSQ, por horas o días despues de un fallo— serían una especia de "estabilizadores giroscópicos", o como las "las rueditas de aprendizaje de las bicicletas", en realidad serían muchas "rueditas de aprendizaje".

   Por otra parte, el reloj biológico de nuestro cuerpo podría ser un sistema más simple o algo más complejo, de lo que sabemos en la actualidad. Podría tener relación, con el origen de todo ser humano—como una única célula. 

   "Porque si nos ponemos a pensar, un organismo unicelular como el alga verde-azul mantiene su propio reloj, también," nos indica Blackshaw. "Perfectamente podría ser que todo el proceso inicie con un "oscilador" o reloj unicelular; algo que ya haya estado incrustado en los organismos unicelulares, cuando se evolucionó hacia la multicelularidad. Algo diseñado e insertado, profundamente en todo el sistema."

Traducción sin fines de lucro, exclusivamente con fines de divulgación científica en idioma castellano. Artículo original en inglés aquí

Todos los derechos reservados para ADRIENNE LAFRANCE (@ADRIENNELAF) y para la revista The Atlantic.

Las muestras de sangre de la mujer más longeva del mundo, nos da pistas a cerca de "los límites de la vida"

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  19:15 23 April 2014 by Andy Coghlan
• New Scientist

"La muerta es la única certeza de la vida" – un análisis detallado de unas muestras de sangre de la mujer más longeva (y saludable) del mundo nos da pistas de lo que ocurre (y porqué ocurre).

Nacida en 1890, Hendrikje van Andel-Schipper fue en su momento la mujer más longeva del mundo. Ella además, a esa edad, era impresionantemente saludable, con sus facultades cognitivas totalmente conservadas, incluso muy cerca de su muerte, y con su sistema circulatorio (y su sangre) completamente libre de enfermedades. Cuando Hendrikje falleció en 2005, ella donó su cuerpo a la ciencia, con el completo apoyo de sus parientes vivos y con el compromiso, de que cualquier hallazgo científico relacionado con el estudio de su cuerpo, debía ser de dominio público (al igual que su nombre).

 Algunos investigadores han examinado su sangre y otros tejidos, para ver ¿cómo éstos han sido afectados por la edad?.

Lo que encontraron sugiere, como podríamos esperar, que nuestra "tiempo de vida" puede estar finalmente limitado por la capacidad de las células madres, de reponer las células perdidas en nuestros tejidos todo los días. Una vez que nuestras células madres alcanzan un "estado de agotamiento", el cual impone un límite en su propio "tiempo de vida", éstas (células madres) mueren y consistentemente, disminuyen la capacidad del cuerpo de mantener la regeneración vital de tejidos y células, como por ejemplo, nuestra sangre.

Dos pequeñas células

En el caso de la señora van Andel-Schipper, parece que en el "ocaso de su vida", cerca de 2/3 (dos tercios) de sus glóbulos blancos (leucocitos) restantes en su cuerpo (al momento de su muerte), se originaban, solamente de 2 células madres, lo que implica que la mayoría o todas las células madres, con las que ella inició su vida, se habían "agotado" y muerto.

"Existe un número limitado de divisiones (mitosis) de las células madres, pero acaso ¿Esto implica que existe un límite para la vida humana?" se pregunta Henne Holstege del Centro médico de la Universidad de VU en Amsterdam, Holanda, quien lidera el equipo de investigación. O ¿ Podemos reemplazar ésta carencia con células madres recolectadas en el principio de nuestras vidas ?"nos comenta.

Otra evidencia de "la fatiga" de las células madres surge del hallazgo que los glóbulos blancos de la señora van Andel-Schipper, presentaban un desgaste drástico de los telómeros – la punta o extremos protectores de los cromosomas que se van consumiendo como si fueran "cerillas" o "mechas de detonación" cada vez que la célula se divide. En promedio, los telómeros en los glóbulos blancos, eran 17 veces más cortos, que los de las neuronas cerebrales, las cuales difícilmente se replican a lo largo de la vida.

El equipo de investigación estableció que el número de leucocitos (glóbulos blancos) descendientes de cada célula madre; mediante el estudio de los patrones de mutación encontrados dentro de éstas células sanguíneas. Dicho patrón fue muy similar en todas las células, por lo que los investigadores pudieron concluir que todas provenían de una o dos células madres, cercanamente relacionadas (emparentadas).

Punto de Agotamiento

"Se estima que cada uno de nosotros nace con alrededor de 20 mil células madres sanguíneas, y en cada momento, alrededor de 1000 están activas simultáneamente para mantener la cantidad de células en sangre," nos explica Holstege. A lo largo de la vida, el número de células madres activas disminuye, nos dice, y sus telómeros se acortan al punto, que llegan a morir, éste punto lo denominamos "punto de agotamiento de las células madres".

Holstege, también nos comenta que, el otro hallazgo importante, de éste estudio, fue que las mutaciones dentro de éstos leucocitos estudiados eran inofensivos  – todo el resultado de la replicación errónea del ADN durante la vida de la señora van Andel-Schipper de las células madres sanguíneas multiplicadas para proporcionar clones de los cuales derivaban las nuevas células sanguíneas para mantener la cantidad en sangre constante y repetidamente a lo largo de la vida-.

Holstege, nos indica además, que es la primera vez en que se estudian patrones de mutaciones somáticas, en una persona tan longeva y saludable. la ausencia de mutaciones peligrosas (que produzcan enfermedad o cáncer, por ejemplo) nos sugieren que la señora van Andel-Schipper tuvo un sistema "superior" de reparación y control (cancelación) de células con mutaciones peligrosas.

Oportunidad en la Mutación

El estudio es original debido a que es la primera vez en investigar la acumulación de mutaciones somáticas dentro de los tejidos de un individuo muy longevo, indica Chris Tyler-Smith del Instituto Wellcome Trust Sanger en Hinxton, Reino Unido. "Éste estudio contrasta con el estudio de mutaciones de la línea germinal [presentes al nacer] medidos anteriormente" nos dice.

"Cuando hay mutación, existe una oportunidad para la selección y algunas de las mutaciones somáticas, llevan al cáncer," comenta Tyler-Smith. "Ahora hemos visto un rango de mutaciones somáticas en tejidos normales y no cancerosos, como la sangre, por lo que podemos empezar a pensar sobre las consecuencias en la salud."

Sorprendentemente, comenta Holstege, los resultados abren la posibilidad de "rejuvenecer cuerpos envejecidos" al re-introducir células madres recolectadas en el nacimiento (o a temprana edad). Dichas células estarían, sustancialmente, libres de mutaciones, y con sus telómeros completamente largos. "Si yo tomara una muestra de mi sangre ahora, y la volviera a reintroducir cuando sea mayor, tendría telómeros largos otra vez – aunque ésto solo sería posible con la sangre, no con otros tejidos," nos dice.

Lo próximo será obtener pistas de los genes que protegen contra la enfermedad de Alzheimer , al comparar el genoma de la señora van Andel-Schipper, con el de las personas que han fallecido a edades muy tempranas por causa de la enfermedad.

Artículo original en inglés aquí.
Journal reference: Genome Research, DOI: 10.1101/gr.162131.113


Traducción sin ningún fin comercial, estrictamente para la divulgación científica en castellano.
Todos los derechos reservados para Andy Coghlan (@AndyCoghlan1) y la revista New Scientist .

Víctimas por heridas de armas de fuego serán llevadas 

a "animación suspendida" entre la vida y la muerte.

• 26 March 2014 by Helen Thomson
• Magazine issue 2962. Subscribe and save
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Los médicos intentarán salvar la vida de 10 pacientes (heridas de bala o por arma blanca) colocándolos en un estado de "animación suspendida", de ésta manera, se ganaría tiempo para reparar sus heridas.

Ni muertos, ni vivos; éstas víctimas seleccionadas, se les enfriará y serán colocados en animación suspendida (empezando a finales de éste mes); como parte de una innovadora técnica de emergencias, que se probará por primera vez.

Los Cirujanos estarán de llamada en el Hospital Presbiteriano UPMC en Pittsburgh, Pennsylvania, para realizar las cirugías, pero con ésta nueva técnica, se les permitirá tener más tiempo para reparar las lesiones, que de otra forma serían letales.

"Estamos suspendiendo la vida, pero no nos gusta llamarle "animación suspendida, porque suena a Ciencia Ficción", comenta Samuel Tisherman, uno de los cirujanos del hospital, que liderará el estudio (ensayo clínico). "Por lo que lo llamamos --Preservación y resucitación de Emergencia--."

Esta técnica consiste en reemplazar toda la sangre del paciente, con solución salina fría, la cuál rápidamente enfría el cuerpo y detiene prácticamente todas la actividad a nivel celular. "Si un paciente es traído 2 horas después de morir, no podemos traerlo de nuevo de vuelta a la vida".Pero si el paciente está muriendo y lo ponemos en animación suspendida, tenemos la oportunidad de traerlo de regreso, después que los problemas estructurales han sido reparados," menciona el cirujano Peter Rhee de la universidad de Arizona en Tucson, que ha ayudado a desarrollar la esta técnica.

Los beneficios de el enfriamiento corporal, o Hipotermia inducida, los hemos conocido durante décadas.A la temperatura corporal normal – alrededor de 37 °C – las células necesitan un suministro regular y continuo de oxígeno para producir energía. Cuando el corazón deja de latir, la sangre ya no le lleva el oxígeno a las célular. Sin oxígeno el cerebro puede sobrevivir solamente, alrededor de 5 minutos, antes que el daño sea irreversible.

 Mientras que a bajas temperaturas, las células necesitan menos oxígeno, debido a que todas las reacciones químicas disminuyen. Ésto explica el porqué cuando alguna persona cae en un lago congelado, algunas veces puede ser reanimado, después de media hora de haber dejado de respirar.

Justo antes de cirugías a corazón abierto o cirugías cerebrales, los médicos algunas veces bajan la temperatura corporal, utilizando paquetes de hielo y haciendo recircular la sangre corporal a través de un sistema de enfriamiento externo. Ésto les proporciona hasta 45 minutos para detener la circulación sanguínea y realizar la cirugía. De todas maneras, el proceso de enfriamiento corporal toma tiempo y solamente puede ser realizado con una planificación y preparación muy cuidadosas.

Cuando alguien llega a la sala de emergencias con una herida por arma de fuego o por arma blanca, el método de enfriamiento corporal lento no es una opción. Muy a menudo, el corazón de estos pacientes se ha detenido por la pérdida masiva de sangre, dándole a los doctores solamente unos pocos minutos para detener la hemorragia y reanimar el corazón. Incluso si el sangrado puede ser detenido, no se trata simplemente de "rellenar un tanque de gasolina", éste tipo de resucitación (después de hemorragias masivas) expone al cuerpo a una repentina "oleada de oxígeno", que puede causar que los tejidos liberen sustancias químicas que dañen las células y provoquen lesiones por "reperfusión" que podrían ser fatales.

Encontrar maneras de enfriar el cuerpo hasta alcanzar el estado de animación suspendida – en donde las personas no están vivas, pero todavía no están muertas – puede proporcionar a los médicos más tiempo en una emergencia.

La técnica en mención, fue demostrada en el 2002 por Hasan Alam del Hospital de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, y sus colegas. Los animasles fueron sedados y se le provocaron hemorragias masivas, para simular el efecto de múltiples heridas por arma de fuego. Posteriormente, su sangre fue drenada y reemplazada por solución salina fría (también se utilizó solución de potasio) , lo que indujo a una enfriamiento corporal rápido, hasta alrededor de los 10 °C. Después de ésto, las heridas fueron reparadas, y a los animales se les fue incrementando la temperatura corporal a medida que la solución era nuevamente reemplazada por sangre.

Signos Vitales

Usualmente, el corazón de los cerdos reiniciaba sus latidos por si mismos,  aunque algunos necesitaban reanimación cardíaca. No hubo efectos en las funciones físicas o cognitivas. (Surgery, doi.org/dvhdzs).

"Después que realizamos aquellos experimentos, la definición de --muerte-- cambió," nos dice Rhee. "Cada día en mi trabajo, declaro gente como muerta. No tienen signos vitales, están sin latidos cardíacos, están sin actividad cerebral . Firmo un documento sabiendo en mi corazón que ellos no están realmente muertos. Yo podría, en ese momento, ponerlos en animación suspendida. Pero tengo que colocarlos en una bolsa de plástico. Es frustrante saber que podría haber una solución."

 Esa "solución" se pondrá a prueba en humanos por primera vez. Una reunión final durante ésta semana, asegurará que el equipo de médicos está completamente preparados para llevarlo a cabo. Después, todo lo que tendrán que hacer, es esperar a que el paciente adecuado llegue.

Esa persona estará en parada cardíaca después de una lesión traumática, y no habrá respondido favorablemente, a los intentos de reanimación cardíaca. Cuando ésto ocurra, cada miembro del equipo de Tisherman será notificado. "El paciente habrá, probablemente, perdido cerca de un 50 % de su sangre y  su pecho estará abierto.," nos comenta Tisherman. El equipo verá uno de éste tipo de paciente cada mes. La probabilidad de supervivencia en éstos casos es menor al 7 %.

El primer paso será irrigar la solución salina fría a través del corazón, hacia el cerebro – las áreas más vulnerables a la falta de oxígeno. Para hacer ésto, se bloquearán las regiones bajas del corazón y se colocará el catéter en la aorta (la arteria más grande del cuerpo) para bombear la solución salina. Posteriormente, el bloqueo se libera para que la solución salina, pueda ser bombeada artificialmente, al resto del cuerpo. Toma cerca de 15 minutos para que la temperatura del paciente baje a 10 °C. En éste punto, ya no le quedará sangre en el cuerpo al paciente, no habrá respiración, y no tendrá actividad cerebral. El paciente estará clínicamente, muerto.

En éste estado, casi no ocurren reacciones metabólicas, en el cuerpo, por lo que las células pueden sobrevivir sin oxígeno. En su lugar, las células pueden producir energía a través de la "glicólisis anaeróbica". En temperaturas corporales normales, éste proceso puede mantener viva a la célula durante 2 minutos. Pero a bajas temperaturas, sin embargo, las tasas de glicólisis son tan bajas que permiten sobrevivir a las células durante horas. El paciente será desconectado de toda maquina y llevado al quirófano, en donde los cirujanos tendrán hasta 2 horas para reparar las lesiones. Luego, la solución salina será reemplazada por sangre. Si el corazón no se reinicia por sí solo (como en el experimento con los cerdos), el paciente será reanimado (resucitado). La sangre de reemplazo calentará paulatina y muy lentamente el cuerpo, lo cual ayudará a evitar cualquier "daño por reperfusión".

El procedimiento será puesto a prueba en 10 personas, y el resultado será comparado con otros 10 pacientes similares, que cumplían los criterios, pero que no se les realizó ésta técnica, debido a que el equipo no estaba diponible. Posteriormente, el procedimiento será mejorado (redefinido), y será probado en otros 10 pacientes, indica Tisherman, hasta que haya suficientes resultados para analizar.

"Siempre hemos asumido que no podemos traer de vuelta a alguien de la muerte. Pero todo es cuestión de preservar las células del cuerpo en el momento apropiado," nos dice Rhee.

Tener disponible, éste procedimiento en un Hospital no ha sido fácil. Debido a que el experimento ocurrirá durante una emergencia médica, ni el paciente (o sus familiares) pueden dar consentimiento. Todo el procedimiento se podrá llevar a cabo, solamente porque la FDA (US Food and Drug Administration) considera que está exento de la obligación del "consentimiento informado". Además porque involucra a pacientes, cuyas heridas son, muy probablemente, fatales; y que no existe un tratamiento alternativo.El equipo ha tenido que llevar a cabo mesas de discusión e información, con diferentes grupos de la comunidad; y han colocado anuncios informativos en los periódicos para describir el procedimiento. Las personas, además, puede optar por no formar parte del estudio en ésta página web (opt out online). Pero, hasta el momento, nadie ha firmado.

Tisherman nos indica, que tiene la esperanza que el procedimiento sea extendido a otras condiciones clínicas.

Por ahora, la animación suspendida está limitada a un par de horas. Pero, eso no quiere decir que una suspensión más prolongada no sea posible.

"Estamos intentando salvar vidas, no estamos --empacando/poniendo en animación suspendida-- gente para enviarlos al planeta Marte," nos comenta Tisherman. "¿Podremos mantener a alguien en suspensión más allá de un par de horas, sin flujo sanguíneo? No lo sé. Quizá en algunos años alquien, pueda determinar cómo hacerlo; pero ciertamente, tomará tiempo."

Artículo original (en inglés) aquí: http://www.newscientist.com/article/mg22129623.000-gunshot-victims-to-be-suspended-between-life-and-death.html?full=true#.UzL_0q1dWBI

Todos los derechos reservados para Helen Thomson y la revista New Scientist.

Traducción al castellano por Psicosociología Aplicada para el Blog de Divulgación Científica y Tecnológica con fines exclusivamente de divulgación.

This article will appear in print under the headline "Suspended between life and death"