Los gusanos que se tambalean sugieren un vínculo entre la vitamina B12 y el Alzheimer

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Los gusanos no se mueven cuando tienen Alzheimer. Sin embargo, algo ayudó a los gusanos con la enfermedad a sobrevivir en el laboratorio de la profesora Jessica Tanis en la Universidad de Delaware.

Para resolver el misterio, Tanis y su equipo han proporcionado nuevas pistas sobre el impacto potencial de la dieta en el Alzheimer, la temida enfermedad cerebral degenerativa que afecta a más de 6 millones de estadounidenses.

Hace unos años, Tanis y su equipo comenzaron a estudiar los factores que influyen en la aparición y progresión de la enfermedad de Alzheimer. Estaban haciendo investigación genética con C. elegans, un diminuto gusano terrestre que ha sido objeto de numerosos estudios.

La expresión de beta-amiloide, una proteína tóxica implicada en la enfermedad de Alzheimer, paraliza a los gusanos dentro de las 36 horas posteriores a la edad adulta. Mientras que los gusanos en una placa de Petri en el laboratorio de Tanis quedaron completamente inmóviles, los gusanos de la misma edad en la placa de Petri adyacente todavía tenían su propio movimiento, documentado por los científicos como «flexión del cuerpo».

«Fue una observación hecha por mi estudiante de maestría Kirsten Kervin», dijo Tanis, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Biológicas de la UD. «Repitió el experimento una y otra vez, con los mismos resultados».

Después de años de investigación, el equipo finalmente descubrió una diferencia importante, dijo Tanis. Si bien todos los gusanos se cultivaron con una dieta de E. coli, resulta que una cepa de E. coli tenía niveles más altos de vitamina B12 que la otra. Aunque el trabajo de Tanis en ese momento se centró en factores genéticos, redirigió su investigación para examinar esta vitamina y su función protectora.

Aprendiendo de los gusanos

C. elegans es un nematodo, un gusano delgado y transparente de sólo un milímetro de largo, que vive en el suelo, donde se alimenta de bacterias. Desde la década de 1970, este gusano ha sido visto como un organismo modelo, objeto de numerosos estudios porque es un sistema mucho más simple que los humanos para estudiar la biología celular y las enfermedades.

«Como seres humanos, tenemos una inmensa diversidad genética y dietas tan complejas que hace que sea realmente difícil descifrar cómo un factor dietético está afectando la aparición y progresión del Alzheimer», dijo Tanis. «Ahí es donde los gusanos son asombrosos. Los gusanos que usamos todos tienen exactamente el mismo trasfondo genético, reaccionan a la beta-amiloide como lo hacen los humanos, y podemos controlar exactamente lo que comen, por lo que realmente podemos poner en funcionamiento los mecanismos moleculares». «

En los cerebros de los seres humanos con Alzheimer, la acumulación de beta amiloide a lo largo de los años provoca efectos tóxicos en las células, lo que resulta en una reducción de la energía, la fragmentación de las mitocondrias, las centrales eléctricas de las células, y el estrés oxidativo por un exceso de radicales libres. Lo mismo pasa en C. elegansDijo Tanis, pero en unas horas. El beta-amiloide causa parálisis en los gusanos.

«La lectura es en blanco o negro: los gusanos se mueven o no», dijo Tanis. «Cuando les dimos vitamina B12 a los gusanos que tenían deficiencia en ella, la parálisis se produjo mucho más lenta, lo que inmediatamente nos dijo que la vitamina B12 era beneficiosa. Los gusanos con B12 también tenían niveles de energía más altos y estrés oxidativo. Menor en sus células».

El equipo determinó que la vitamina B12 depende de una enzima específica llamada metionina sintasa para funcionar. Sin la presencia de esa enzima, la vitamina B12 no tiene ningún efecto, dijo Tanis. Además, agregar la vitamina a la dieta solo funcionó si los animales tenían deficiencia de vitamina B12. Dar más B12 a animales con niveles saludables no los ayuda de ninguna manera. El equipo también demostró que la vitamina B12 no tiene ningún efecto sobre los niveles de beta amiloide en los gusanos.

Fuerza del equipo Tanis

Tanis da crédito a sus estudiantes por su arduo trabajo y contribuciones. El primer autor del trabajo de investigación, Andy Lam, está cursando una doble titulación en la UD: un doctorado en ciencias biológicas y una maestría en administración de empresas. Pasó años trabajando en los protocolos de laboratorio esenciales para el estudio. Ha realizado decenas de experimentos y documentado observaciones durante la noche en numerosas ocasiones.

Un objetivo futuro es automatizar estos experimentos utilizando un sistema de alto rendimiento en el Centro de Bioimagen de la UD junto con un análisis de aprendizaje profundo para detectar si los gusanos se están moviendo o no. Esto permitiría al equipo examinar las interacciones entre la dieta y la genética más rápidamente.

«Básicamente, hemos identificado esta vía molecular y estamos buscando ver qué más se activa», dijo Tanis. «¿Puede la vitamina B12 proteger más enfermedades neurodegenerativas como la ELA y el Parkinson? Lo estamos investigando».

Si bien Kirsten Kervin se graduó de la UD con una maestría y ahora es investigadora en WuXi AppTec en Filadelfia, fue su astuta observación sobre C. elegans lo que puso en marcha el proyecto.

«Esa observación inicial abrió un mundo completamente diferente», dijo Tanis, «que de alguna manera es la historia de mi carrera investigadora aquí en la UD. Vine aquí pensando que iba a estudiar una cosa, pero ahora estoy estudiando una cosa». no fue fácil, pero ha abierto un área de investigación completamente nueva que estamos desarrollando ”.

Ese «nosotros» que trabajamos en este proyecto ahora incluye a dos estudiantes de posgrado, un asociado de investigación posdoctoral, tres estudiantes de pregrado y colaboraciones con el Centro de Bioimagen y múltiples laboratorios de la UD.

«En este momento, no existe un tratamiento eficaz para la enfermedad de Alzheimer», dijo Tanis. «Hay algunos factores que no puedes cambiar: no puedes cambiar el hecho de que envejeces y no puedes cambiar una predisposición genética a la enfermedad de Alzheimer. Pero una cosa que puedes controlar es lo que comes. Si la gente pudiera cambiar su dietas para afectar la aparición de la enfermedad, eso sería genial. Es algo que mi laboratorio está emocionado de seguir explorando «.

El trabajo fue apoyado a través de subvenciones de la Fundación de Investigación de la Universidad de Delaware y el programa INBRE de Delaware financiado por los NIH, en el que Tanis era un investigador piloto, y una subvención de suplementos de Alzheimer financiada por los NIH.

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