Boletín de Ciencia y
Tecnología N° 217
Enero 2021
Descubren una "pieza eléctrica" esencial para el
funcionamiento del reloj biológico
Posted by agenciacyta |
Ene 15, 2021 | Ciencia,
Destacadas, Salud
El estudio, realizado en moscas, fue liderado por
científicas argentinas y aporta claves para la comprensión de los mecanismos
fisiológicos de los ritmos circadianos.
(Agencia CyTA-Leloir)-.
Investigadoras argentinas lograron describir propiedades eléctricas que tienen
un rol clave en la comunicación de las neuronas reloj, las que "ponen en hora"
la fisiología del organismo a lo largo del día. El hallazgo se realizó mediante
experimentos en moscas Drosophila melanogaster, un modelo de investigación útil para
el estudio de un proceso biológico tan complejo y vital para la salud como es
la regulación del sueño y la vigilia.
Si se tiene en cuenta que la regulación de las propiedades
eléctricas de las "neuronas reloj" y el neurotransmisor estudiado, PDF, se
conservan evolutivamente entre vertebrados e invertebrados, el hallazgo estaría
arrojando luz sobre un aspecto del funcionamiento del reloj biológico en
humanos, dijo la doctora en Biología Fernanda Ceriani,
directora del estudio, investigadora del CONICET y jefa del Laboratorio de
Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir (FIL).
"Es probable que el mecanismo que describimos sea importante
en los núcleos supraquiasmáticos del hipotálamo, el
marcapasos central en mamíferos. Estudios futuros tendrán que confirmarlo",
añadió.
El trabajo parte de la premisa de que la actividad eléctrica
de las neuronas es fundamental para que funcionen los circuitos reloj del
cerebro. "Los canales iónicos son una familia de proteínas que permiten la
transmisión de información en forma de impulsos eléctricos, por eso nuestros
experimentos se focalizaron en identificar canales iónicos importantes para el
reloj circadiano", señaló Nara Muraro, también líder
del avance y jefa del laboratorio de Neurobiología del Sueño en el Instituto de
Investigación en Biomedicina de Buenos Aires (IBioBA),
dependiente del CONICET y Partner de la Sociedad Max
Planck de Alemania.
Y agregó: "Tuvimos la suerte de encontrar varios canales
iónicos, nuestro trabajo describe en detalle a uno de ellos, pero tenemos mucho
trabajo por delante para comprender qué características fisiológicas regula
cada uno, y cómo interactúan entre sí".
El estudio, publicado en la revista "The Journal of Neuroscience", se centró en las neuronas laterales
ventrales (LNvs), un grupo de "neuronas reloj"
esenciales para el correcto funcionamiento del reloj biológico. En las moscas Drosophila su actividad regula, entre
muchos aspectos, la actividad locomotora y el sueño.
Mediante el empleo de técnicas de electrofisiología y
microscopia, Ceriani, Muraro,
Florencia Fernández-Chiappe y Lía Frenkel
lograron determinar que un patrón de actividad eléctrica de alta frecuencia
característico, mediado por un canal iónico dependiente de voltaje (llamado "Ih" y formado por proteínas situadas en las membranas de
las neuronas reloj), controla la liberación y transporte del neuropéptido PDF en las LNvs.
"Comprobamos que el canal iónico Ih
es esencial para el funcionamiento general del circuito circadiano y la
regulación del sueño. Al impedir su actividad mediante el empleo de técnicas de
laboratorio, comprobamos que el transporte y la liberación de PDF quedan
bloqueados. Y PDF es fundamental para que las moscas Drosophila se ‘despierten’ o no se ‘duerman’, explicó Fernández-Chiappe, becaria doctoral del CONICET en el IBioBA y una de las dos primeras autoras del estudio, junto
con Frenkel.
El estudio del reloj biológico cobra relevancia porque
marca mucho más que los momentos de máxima alerta o la hora de irse a dormir:
también regula el sistema inmune, la digestión, la temperatura corporal, la
presión arterial, el funcionamiento de los riñones, la frecuencia cardíaca y
los ritmos de ovulación cada 28 días. Además, la literatura científica acumula
evidencia sobre la relación entre la disfunción del reloj biológico y la
susceptibilidad al desarrollo de ciertos tipos de cáncer, enfermedades
cardíacas, diabetes tipo 2, infecciones y obesidad.
"La disminución en la cantidad del canal iónico lh en la membrana de unas pocas neuronas-reloj afecta el
funcionamiento de todo reloj circadiano", indicó Frenkel,
también científica del CONICET en el Instituto de Biociencias,
Biotecnología y Biología traslacional (iB3) en la
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.
"Los resultados de nuestro trabajo también aportan
información para entender la génesis del sueño y las patologías asociadas",
subrayó Frenkel. Y continuó: "En estos tiempos que
estamos atravesando, los desórdenes del sueño imponen un desafío serio a
nuestra salud. Nuestro trabajo aborda este campo del conocimiento y abre nuevos
cuestionamientos que nos permitirán comprender en mayor profundidad cómo es que
se regula casi un tercio de nuestra vida, que es el tiempo que pasamos
durmiendo".
Del estudio también participaron Carina Colque,
que realizó su tesis de licenciatura en contexto de este proyecto en FIL, y Ana
Ricciuti, Bryan Hahm y
Karina Cerredo, del IBioBA-CONICET
y partner de la Sociedad Max Planck de Alemania.
Fernanda Ceriani (izq.), Nara Muraro, Florencia
Fernández-Chiappe y Lía Frenkel.