Boletín N°214 - octubre 2020
Estudio argentino revela mecanismos que regulan la sincronización de
distintos relojes biológicos
Posted by agenciacyta | Oct 26,
2020 | Ciencia, Destacadas, Salud | 0 |
La investigación de
los científicos del CONICET en el Instituto Leloir se realizó en moscas Drosophila melanogaster,
un modelo de investigación que sirve para iluminar procesos en humanos. La
disfunción del reloj biológico se asocia al desarrollo de ciertos tipos de
cáncer, enfermedades cardíacas, diabetes tipo 2, infecciones y obesidad.
(Agencia CyTA-Leloir)-. La llamada "remodelación circadiana",
una modificación diaria en las conexiones neuronales del reloj biológico que
influye en la regulación del sueño y la vigilia, entre otras funciones, parece
ser el resultado de la interacción de diversas neuronas y no sólo de algunas
específicas, como se pensaba. Así lo revela un nuevo trabajo de científicos de
la Fundación Instituto Leloir (FIL) liderados por Fernanda Ceriani,
jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento.
El estudio ilumina mecanismos que regulan la comunicación de
diferentes grupos de neuronas del reloj biológico y podría favorecer en el
futuro el diseño de estrategias para abordar su disfunción.
Hace más de una década se propuso que cada grupo de neuronas
del reloj biológico (cuya disfunción se asocia a complicaciones de la salud)
cumplía un papel acotado y específico para lograr la organización temporal de
la actividad diaria: el sueño, la vigilia y otros procesos. Ahora, el trabajo
encabezado por Ceriani arroja nueva evidencia que
cuestiona esa idea.
En 2008, el laboratorio de Ceriani
realizó experimentos enfocados en la red circadiana de la mosca Drosophila y descubrió que uno de los
grupos funcionales de neuronas del reloj biológico, las llamadas "neuronas
ventrales laterales pequeñas" (sLNvs, según sus
siglas en inglés) o "M", remodela sus conexiones o sinapsis a diario. Ahora
descubrieron que lo mismo ocurre con otro tipo de neuronas reloj: las dorsales
laterales (LNds, según sus siglas en inglés) o
"E".
"Lo que mostramos es que la remodelación circadiana no está
limitada a un sólo grupo de neuronas reloj, sino que parece ser una propiedad
más general que modula la comunicación entre grupos de relojes", indicó Ceriani, también investigadora del CONICET y ganadora del
Premio Nacional L’Oréal-Unesco Por la Mujer en la
Ciencia 2011.
"De este modo, impacta en los procesos regulados por el
reloj circadiano, como los ciclos de sueño y vigilia", añadió Ceriani.
Neuronas reloj
La red circadiana o reloj biológico de la mosca Drosophila está compuesta de 150
neuronas organizadas en grupos ¨funcionales¨ que de manera sincronizada
se encargan de regular una amplia gama de procesos metabólicos,
fisiológicos y comportamentales para que ocurran en los momentos más adecuados
del día.
"Mucho de lo que hoy se sabe de cómo opera el reloj
biológico en mamíferos proviene de experimentos en Drosophila", destaca Ceriani. Y agrega
que este modelo "ofrece innumerables ventajas, no sólo por la cantidad de
herramientas y el conocimiento disponible, sino que, por su simpleza, facilita
descubrir la lógica con la que opera la red neuronal circadiana".
Tal como revela la revista "Current Biology", Ceriani y equipo descubrieron que las sinapsis de las neuronas
E del reloj biológico se arman y desmantelan a lo largo del día. "Lo que es aún
más interesante es que le pudimos asignar una función a esa remodelación, y es
que permite liberar a lo largo del día un neurotransmisor llamado acetilcolina
(también presente en humanos) que favorece la comunicación entre las neuronas",
explicó la científica.
Los investigadores también iluminaron detalles del "diálogo"
entre dos grupos funcionales de neuronas reloj: las células E (que controlan el
pico actividad de la tarde) y las células M (que controlan el pico de actividad
de la mañana), incluyendo la retroalimentación de unas y otras en momentos
específicos del día. "Es una cinta sin fin, como la sucesión de días y noches",
expresó Ceriani.
En las últimas décadas, se han publicado cientos de trabajos
que apuntan al impacto sobre la salud de tener un reloj alineado con los ciclos
naturales. De hecho, tanto en animales de laboratorio como en humanos se ha
mostrado que la disrupción crónica de los ritmos endógenos se asocia a una
mayor susceptibilidad a ciertos tipos de enfermedades, desde obesidad y
diabetes hasta cáncer y depresión estacional.
"Desentrañar cómo funciona la red circadiana y cómo regula
toda nuestra fisiología es esencial para luego ver de qué manera se puede
limitar la desincronización, así como para diseñar en el futuro tratamientos
para trastornos asociados con la disfunción de reloj biológico", concluyó Ceriani, quien ha participado en trabajos científicos con
Michael Rosbash, uno de los ganadores del premio
Nobel de Medicina de 2017.
Del avance también participaron el primer autor del trabajo,
José Manuel Duhart, de la FIL y del CONICET,
actualmente en una estancia posdoctoral con una beca Pew
en el Instituto Farber de Neurociencias de la
Universidad Thomas Jefferson, en Filadelfia, en Estados Unidos; Anastasia
Herrero, de la FIL y del CONICET, realizando ahora una estancia postdoctoral en
el Instituto de Investigación Biomédica (IRB), en Barcelona, España; Gabriel de
la Cruz y Juan Ignacio Ispizua, del CONICET y de
la FIL; y Nicolás Pírez, del CONICET, de la FIL y de
la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.
Los autores del estudio: Fernanda Ceriani (arriba
izq.), José Manuel Duhart, Nicolás Pírez, Juan Ignacio Ispizua, Anastasia
Herrero y Gabriel de la Cruz.
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Los científicos descubrieron que las neuronas E (verde) del reloj biológico
remodelan sus conexiones o sinapsis a diario, y mantienen una comunicación de
retroalimentación con las neuronas reloj M (azul).
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