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lunes, 21 de septiembre de 2015

No olvides recordar

Hoy se celebra el Día Mundial contra el Alzheimer.
¿Imaginas perder tus recuerdos? No olvides recordar.
Y, para un día como hoy, rescato este artículo que escribí hace un par de años para E-Ciencia

jueves, 3 de septiembre de 2015

Matemáticas y Naturaleza

Las Matemáticas son una Ciencia que se basa en la capacidad de abstracción del ser humano.
Pero las leyes Matemáticas parecen regir los fenómenos naturales. 
Entonces, ¿no será que las Matemáticas son una Ciencia desarrollada a partir de la capacidad de abstracción del ser humano y cuya base está en los fenómenos observados en la Naturaleza?

La Ciencia del mate

El mate es una bebida popular en algunos países Latinoamericanos. En países como Argentina y Uruguay, el mate forma parte de la cultura y, hay toda una tradición y costumbres en torno a esta bebida.

Para los que no la conocen resulta muy llamativo ver a alguien llevando un termo en una mano y una especie de vaso (mate) que, a su vez puede estar fabricado de diferentes materiales (madera de varias clases, de calabaza, incluso los hay de cristal). Dentro del mate se coloca la yerba (usada para preparar esta "infusión" tan particular) y, se toma usando una especie de pajita (o sorbete) metálico llamado bombilla. 
La yerba es objetivo de diferentes investigaciones científicas muestra de la política de desarrollo local que llevan a cabo los países Lationamericanos. Y, en el siglo de la Biología Molecular, el cultivo de yerba no podía escapar a esta rama de la Ciencia. 
¿Quieres saber cómo? Te invito a sentarte a tomar un mate leyendo este artículo

martes, 25 de agosto de 2015

Intolerancia a la lactosa: un mundo de mutantes

Hace más de un año que Pa'Ciencia del día no publica nada en su blog.
¿Se terminó la Pa'Ciencia? ¿La Ciencia ya no nos acompaña en el día a día?
La respuesta a ambas preguntas es NO. Seguimos con mucha Pa'Ciencia tanta que hemos decidido volver a aquellos que han tenido la amabilidad de esperar.
Ahora toca ponerse al día y, comenzamos esta vuelta rescatando uno de los artículos publicados en la revista ENSEMBLE (revista electrónica de la Casa de Argentina de París).

¿Conoces la intolerancia a la lactosa? Para aquellos que sí y que, además la sufran, puede que piensen que es una cuestión de "mala leche"...
Pero no, la intolerancia a la lactosa es una cuestión de mutantes y no mutantes. Sigue leyendo AQUÍ

lunes, 11 de agosto de 2014

Bailando con "neurotransmisores" vegetales

Las plantas son organismos sésiles, es decir no se desplazan. Es importante marcar bien la diferencia entre lo que es moverse y lo que es desplazarse, aunque, como siempre, todo es relativo. Siguiendo los criterios de la Física, el desplazamiento implica recorrer una distancia, ir de un punto a otro. Sin embargo, moverse es un cambio de posición sin que requiera que haya un desplazamiento absoluto. De modo que, si estamos sentados, podemos subir o bajar nuestro brazo, nos estamos moviendo y, evidentemente nuestro brazo también se está desplazando pero, nosotros como organismo entero, nos estamos moviendo pero no hay desplazamiento ya que, por mucho que movamos el brazo, seguimos sentados en la misma silla.  
Las plantas no se desplazan pero sí se mueven. Todos hemos visto como gira un “girasol” siguiendo el desplazamiento del sol en el cielo. También podríamos cuestionar si las plantas se desplazan o no. Las raíces de algunas plantas son capaces de extenderse en el suelo tanto de forma superficial, ocupando grandes superficies de terreno, como en profundidad, todo ello para poder obtener el agua y los nutrientes necesarios.
Pero, además, las plantas tienen un movimiento llamado circumnutación (circumnutation en inglés).
Los movimientos de circumnutación son movimientos helicoidales e internos (es decir, no provocados por estímulos ambientales) de los órganos de las plantas. En un estudio reciente, se ha desarrollado un programa que permite analizar en conjunto estos movimientos que permiten a la planta hacer sus primeros dibujos, como lo haría un niño que aprende sus primeras nociones de dibujo.
Pero esto, no es algo nuevo, ya en 1880 Darwin los referenció. Hoy en día se sabe que son movimientos que ocurren sólo durante los periodos de crecimiento de la planta. Se producen por modificaciones de la turgencia (es decir un mayor o menor contenido de agua) en las células y, aunque, como he indicado anteriormente, no se deben a respuestas a las condiciones ambientales, sí puede haber una influencia de éstas (más o menos luz, la gravedad, la temperatura, presencia de sustancias químicas en el medio…)

¿A qué tipo de señales internas se deben estos movimientos de las plantas? Entre otras, parece estar implicado el glutamato.
El glutamato en plantas está implicado, además de como molécula señal, en el metabolismo del nitrógeno. Este aminoácido en animales es un neurotransmisor que funciona excitando al Sistema Nervioso Central y, está relacionado con los procesos de crecimiento de las células al actuar sobre la síntesis de ADN.
Dentro de la planta, el glutamato actuaría de forma muy similar a como lo hace en su papel de neurotransmisor en animales. Un estímulo favorece la entrada de calcio dentro de la neurona sensora, esto genera lo que se conoce como potencial de acción que, tiene como resultado la liberación del neurotransmisor desde la neurona sensora al espacio interneuronal (espacio sináptico). El neurotransmisor se une a los receptores de la siguiente neurona, volviendo a generarse un potencial de acción hasta que el estímulo llega al área del cerebro que tiene que procesar (interpretar la señal y emitir una respuesta al estímulo) la información que ha recibido.  

union sinaptica quimica.jpg

En las plantas, un estímulo provoca la movilización del glutamato en el apoplasto (región formada por la pared celular y los espacios intercelulares por el que hay transporte de agua y otras sustancias dentro de la planta) generando cambios en la concentración de calcio. Habrá entonces una activación de una cascada de señalización similar a la que ocurre entre las neuronas en animales.  Siento por lo tanto el glutamato importante en las plantas para la señalización a larga distancia.
Pero además de esta forma de actuación tan similar del glutamato en animales y en plantas, se ha visto que un exceso en la liberación de glutamato en ambos casos puede ser dañino para el organismo. En el caso de los animales, un exceso de glutamato parece estar asociado a enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. En plantas, concentraciones elevadas de glutamato producen síntomas similares a los producidos por la presencia de sustancias tóxicas como los metales pesados, favoreciendo la aparición de estrés en la planta y la inhibición del crecimiento.







Bibliografía

Stolaz M, Krol E, Dzinbinska H, Durenda A. (2010) Glutamate induces series of action potentials and a decrease in circumnutation rate in Helianthus annuus. Physiologia Plantarum 138: 329-338

jueves, 26 de septiembre de 2013

Conociendo para no olvidar

El Alzhéimer es una enfermedad neurodegenerativa que, en España, afecta a unas 600.000 personas. Los enfermos que padecen Alzhéimer sufren un proceso de pérdida entre las conexiones de las neuronas (sinapsis), que son responsables de la transmisión de los impulsos nerviosos. En los últimos meses importantes estudios han sido publicados sobre las posibles causas de esta enfermedad, dando un paso más hacia el hallazgo de tratamientos preventivos de esta enfermedad, para la que se estima que entre el 30-40% de los casos están aún sin diagnosticar.


El pasado 19 de Agosto fue publicado un estudio en la revista “Proceeding of the National Academy of Sciences(1) que afirmaba que el cobre (mineral imprescindible para la transmisión del impulso nervioso, el desarrollo normal de huesos y otros tejidos, así como para la secreción hormonal) favorece la aparición de placas cerebrales por acumulación de una proteína, la β-amiloide. El cobre se incorpora a nuestro organismo a través de la ingesta de agua, suplementos nutricionales y algunos alimentos (como carne roja, marisco, frutos secos, frutas y verduras). Es por ello que, según indica este estudio, la dieta podría tener un papel importante en la regulación de este proceso neurodegenerativo, siendo fundamental encontrar el equilibrio en las cantidades de cobre consumidas para evitar sus efectos nocivos y, sin alterar sus funciones en el organismo. 
La proteína β-amiloide es uno de los componentes principales de las placas seniles asociadas a enfermedades que producen demencia, como el Alzhéimer o los cuerpos de Lewy (que supone la tercera causa de demencia más frecuente) y a enfermedades como la miositis por cuerpos de inclusión (cuyo síntoma principal es la inflamación de los músculos esqueléticos). También es responsable de formar agregados que recubren los vasos sanguíneos del cerebro en la angiopatía amiloide cerebral.
Según los científicos del Centro Médico de la Universidad de Rochester (EEUU), que llevaron a cabo este estudio, el cobre impide que la proteína LRP1 (del inglés “LDL receptor related protein 1) elimine la β-amiloide, acumulándose en el cerebro y produciendo un efecto tóxico.

Otro estudio desarrollado por investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) y publicado recientemente en la revista Science (2), lanza nuevos resultados para el conocimiento de esta enfermedad. Los científicos de este segundo estudio han comprobado en ratones que, en realidad, la proteína β-amiloide destruye la conexión entre neuronas antes de formar las placas seniles, llevando a un deterioro cerebral. En este proceso interviene otra proteína, la proteína PirB, que es un receptor presente en las células nerviosas (neuronas) con alta afinidad por la proteína β-amiloide. Según el modelo propuesto por los autores de este trabajo, la β-amiloide formaría agregados que viajarían a través de la sangre para unirse a las neuronas a través del receptor PirB.
Si bien la proteína PirB es específica de ratones, los autores de este estudio también han identificado por primera vez la proteína correspondiente en humanos, la LilrB2.

Por otro lado y, coincidiendo con el día Mundial del Alzhéimer (21 de Septiembre) la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios ha dado luz verde a la fase de ensayo clínico en humanos de una nueva vacuna (3) contra esta enfermedad. Esta vacuna ha sido desarrollada por el equipo de Manuel Sarasa, director científico de la empresa Araclon Biotech y catedrático de anatomía de la Universidad de Zaragoza. Esta vacuna, ABvac40, busca la inmunización contra varias proteínas implicadas en el desarrollo de esta enfermedad, entre ellas la β-amiloide.

Fuentes:
(1) Singh I, Sagare AP, Coma M, Perlmutter D, Gelein R, Bell RD, Deane RJ, Zhong E, Parisi M, Ciszewski J, Kasper RT, Deane R (2013) Low levels of copper disrupt brain amyloid-β homeostasis by altering its production and clearance. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America, 110(36): 14771-14776.

(2) Kim T, Vidal GS, Djurisic M, Shatz CJ, William CM, Hyman BT, Birnbaum ME, Garcia KC (2013) Human LilrB2 Is a β-Amyloid Receptor and Its Murine Homolog PirB Regulates Synaptic Plasticity in an Alzheimer’s Model. Science, 341(6152): 1399-1404.

(3) “Sanidad autoriza los ensayos en humanos de una nueva vacuna española contra el alzhéimer”. Agencia SINC. 

martes, 24 de septiembre de 2013

Sobrellevar la diabetes con narices

Según un estudio realizado por investigadores del Reino Unido, la utilización de perros de alerta en enfermos con diabetes tipo I disminuye la probabilidad de sufrir crisis glucémicas y los efectos asociados a las variaciones de la concentración de glucosa en sangre (1).

Este estudio, en el que intervinieron investigadores de la Universidad de Bristol y de la Universidad de Dundee en colaboración con la fundación Medical Detection Dogs (MDD), se comparó los índices de glucemia (concentración de azúcar en sangre) de cada paciente en los controles rutinarios (6 controles al día) con los niveles obtenidos en los momentos en los que el perro, previamente adiestrado para detectar variaciones de azúcar en sangre, dio la señal de aviso a su dueño. En el 80% de los avisos dados por los perros, los índices de glucosa en sangre dieron valores más próximos a estar fuera del rango normal de glucemia (70-100 mg/dl) que en los momentos en los que se realizaban las medidas durante los controles rutinarios. Esto implica que, las posibilidades de evitar una crisis glucémica son mayores con el servicio de un perro de alerta que realizando los controles rutinarios. De hecho, según los datos aportados en este estudio, en los perros con mayor nivel de entrenamiento para esta función, la probabilidad de detectar la glucemia en valores fuera del rango era 10.000 veces superior que en los controles realizados con los aparatos de medida.

A estos resultados hay que añadir que, los pacientes que participaron en el estudio afirmaron haber experimentado un aumento en la calidad de vida al disminuir los episodios de bajadas de azúcar y de inconsciencia (especialmente peligrosos durante la noche mientras el paciente está durmiendo) y, una menor necesidad de asistencia médica, con la consiguiente posibilidad de desarrollar una vida más independiente.

Diabetes tipo I: una vida entre la híper y la hipoglucemia.
La diabetes tipo I, también llamada diabetes mellitus se diagnostica principalmente en niños, adolescentes y adultos jóvenes. Algo que me llamó la atención de la diabetes antes de lanzarme a conocer todos los “secretos” de esta enfermedad, era que habiendo un fallo en la producción de insulina el mayor riesgo de un enfermo de diabetes era la hipoglucemia y, no la hiperglucemia que, al fin y al cabo ese es el principal síntoma de esta enfermedad.
La diabetes se produce por una incapacidad del páncreas para producir insulina. La insulina es la hormona encargada de transportar la glucosa a través de la sangre hasta las células, donde será utilizada en la producción de la energía necesaria para las reacciones metabólicas. En los pacientes con diabetes, como he aventurado en el párrafo anterior, hay un exceso de azúcar en sangre, hiperglucemia (con cantidades superiores a 140 mg/dl, en condiciones de ayuno), como consecuencia de la ausencia de insulina. Los síntomas asociados a esta enfermedad son: fatiga, vómitos, sensación de hambre, pérdida de peso, visión borrosa y hormigueo en los pies. Además del efecto psicológico que puede provocar el hecho de depender de inyecciones de insulina y la necesidad de utilizar aparatos eléctricos para mantener controlada la glucemia.
El tratamiento de esta enfermedad, la administración de insulina, puede traer consigo otros problemas asociados como es el llamado shock insulínico por hipoglucemia (disminución de glucosa en sangre por debajo de niveles de 60 mg/dl). Una de las causas es que la insulina administrada puede superar la cantidad necesaria de esta hormona en relación a la cantidad de alimento ingerido, de modo que, si hay mucha insulina todo el azúcar de la sangre será eliminado. La administración de la insulina también puede provocar este mismo efecto si, tras la administración, el paciente no ingiere alimento (puesto que también habría un aumento excesivo de insulina en relación al azúcar que circula en sangre). O, incluso la realización de actividad física y el estrés (estados ambos que requieren de mucha energía y, por lo tanto, mucho aporte de glucosa a las células) pueden producir un aumento excesivo de insulina en el organismo produciendo una hipoglucemia.
La hipoglucemia puede ocasionar pérdidas del conocimiento y, en algunos casos puede inducir al paciente a un estado de coma y llegar a provocar incluso la muerte si no se reestablecen los parámetros fisiológicos normales. De aquí la importancia de poder detectar un ataque de hipoglucemia con antelación. Pero, como se puede deducir de lo expuesto anteriormente, las dosis de insulina administrada para tratar esta enfermedad no siempre es exacta y, por ello, puede surgir complicaciones a pesar de que el paciente siga rigurosamente el tratamiento médico.
Pero, ¿cómo surge la idea de usar perros para la detección de hipoglucemias en diabéticos? Estudios anteriores, realizados en el año 2002 y 2008, habían demostrado que entre el 65-68% de los perros mostraban comportamientos espontáneos y específicos momentos antes de una hipoglucemia, incluso en personas no diabéticas. Basándose en estos datos, la asociación MDD comenzó el programa de adiestramiento de perros de alerta para personas con diabetes que, fueron utilizados para el estudio sobre la incidencia de los perros de alerta médica en enfermos de diabetes, publicado este año 2013 en la revista PLOS one.
Actualmente se desconoce cuál es la sustancia que el perro es capaz de detectar ante los cambios en la concentración de azúcar en sangre. Si bien, inicialmente se apuntó a posibles cambios en la conducta de las personas previamente a una hipoglucemia, las evidencias parecen indicar que, lo que desencadena la reacción del perro podría tratarse de variaciones en la composición del sudor o del aliento puesto que los perros adiestrados como perros de alerta médica para diabéticos han sido capaces de detectar alteraciones en la glucemia de sus dueños incluso permaneciendo en una habitación distinta.

Un privilegio de narices (2 y 3)
Realmente no es de extrañar esta capacidad de los perros ya que, un perro puede detectar olores imperceptibles para nosotros ya que tienen un sentido del olfato aproximadamente un millón de veces más sensible que el nuestro.
El órgano responsable del sentido del olfato es la nariz. Dentro se encuentra la cavidad nasal, donde se ubican los receptores olfatorios que son de tipo quimiorreceptores.
El desarrollo anatómico de la cavidad nasal del perro es una de las causas que marcan la diferencia de sensibilidad olfativa entre el perro y el ser humano. Si bien, en un humano recién nacido, el sentido del olfato tiene un desarrollo similar al de un perro cachorro de dos semanas, los procesos de maduración cerebral del ser humano hacen que se pierda esta cualidad a favor del sentido de la vista. Esto parece evidente puesto que, en individuos desarrollados, la superficie donde se localizan los receptores olfativos tiene un área de 5 cm2 en humanos y 150 en el perro y, además, el número de receptores olfatorios es de 5 millones en el ser humano frente a 220-300 millones en perros. La superficie del epitelio olfatorio puede explicar el hecho de que un recién nacido humano y un cachorro de dos semanas tengan una capacidad olfativa similar puesto que, la longitud del hocico y, por lo tanto la superficie de la cavidad nasal del cachorro de dos semanas es comparable a la de un recién nacido humano.

Estructura de la cavidad nasal en perros
La densidad de receptores sensoriales también es responsable de la mayor capacidad de discriminación de olores entre los humanos y los perros ya que, la mayor cantidad de receptores aumenta la sensibilidad hacia el estímulo oloroso.
Otra estructura importante del sentido del olfato en perros es el órgano vomeronasal, también llamado órgano de Jacobson. Este órgano se localiza entre la boca y la nariz, en el hueso vómer. Este órgano vomeronasal percibe moléculas suspendidas en el aire de gran tamaño que, son disueltas en la saliva. Para percibir los olores a través de este órgano, el perro levanta la cabeza e inhala el aire por la boca pegando, sucesivamente, la lengua al paladar. Este órgano está implicado en la captación de las feromonas, sustancias presentes en los distintos fluidos corporales y, sus funciones son la identificación individual, identificación entre individuos, identificación de otras especies, del territorio, del estado de salud, sexual, estado emocional, etc.


Localización del órgano vomeronasal en perros (arriba) y humanos (abajo)

Pero, además de las diferencias anatómicas, también hay diferencias funcionales entre el sentido del olfato del perro y del hombre. La nariz del ser humano es una nariz seca mientras que, en perros es húmeda. Mantener la nariz húmeda permite al perro retener las partículas olorosas del aíre, lo que puede favorecer una mayor acumulación de éstas en torno a la cavidad nasal y una mejor detección de un determinado olor. A esto hay que añadir la capacidad del perro para interrumpir la respiración para olfatear, gracias a la existencia de dos tipos de receptores en el epitelio olfativo: unos de estimulación mecánica (se estimulan gracias al paso del aire y, por lo tanto están implicados en la respiración) y otro de estimulación química (implicado en la acción de olfatear ya que, permite mantener las sustancias olorosas retenidas en la cavidad nasal durante más tiempo). En el caso de los humanos, el tipo de receptores ubicados en el epitelio olfativo es mayoritariamente de tipo mecánico y, por ello no podemos interrumpir nuestra respiración para olfatear. Además, en el tabique nasal, los perros disponen de un órgano septal formado principalmente por quimiorreceptores olfativos. Este órgano no está presente en humanos y, en el perro hace posible el funcionamiento independiente de las narinas a la hora de discriminar olores (es decir, el perro puede discernir entre los olores captados por la narina izquierda y por la derecha).

Una ayuda reforzada
Alguna vez he oído decir que adiestrar a un perro es hacer al perro una máquina de obedecer. Afortunadamente, esto no es así, como así lo demuestran los distintos estudios sobre el adiestramiento canino. Es más, no sólo no es así, sino que, los perros que son adiestrados para desempeñar alguna función o para realizar algún tipo de deporte canino, son perros más equilibrados ya que, inicialmente el perro fue seleccionado para ayudar al hombre en diversas tareas. Así pues, el adiestramiento le da la posibilidad al perro de satisfacer ese trabajo para el que fue seleccionado hace muchos años por el hombre.
Actualmente, cada día está más extendido el uso de perros con fines terapéuticos, gracias principalmente a los perros de asistencia o a los perros de terapia. No obstante, hoy en día, cada vez están más en auge los perros de alerta médica.
Cada día existen más estudios sobre el comportamiento animal que permiten el uso de técnicas de aprendizaje basadas en evidencias científicas. Por ejemplo, en este estudio realizado sobre la incidencia de los perros de alerta en los pacientes con diabetes, la fundación MDD que entrenó a los perros utilizados en el estudio, basa sus programas de adiestramiento en el llamado “adiestramiento en positivo”. Según las teorías conductistas, “toda acción reforzada tiende a repetirse, mientras que, la no reforzada tiende a extinguirse” y, esto es la premisa de la que parte el adiestramiento en positivo. En este tipo de adiestramiento, los perros no reciben ningún tipo de castigos (ni físicos ni psíquicos) sino que reciben refuerzos (en forma de comida o a través del juego) cuando realizan la conducta deseada. De esta forma, el perro consigue establecer una asociación: estímulo-respuesta-consecuencia. Para los perros de alerta de hipoglucemias: ante la situación de hipoglucemia del dueño (estímulo), el perro realiza la acción que se le ha enseñado para marcar esta hipoglucemia (respuesta) y, ante una detección correcta, el perro recibe un refuerzo (consecuencia).
En España, la Fundación Bocalán fue la pionera en desarrollar el adiestramiento de perros de alerta para diabéticos. Según el programa de entrenamiento de esta fundación, con más de 20 años de experiencia en el mundo del adiestramiento, es importante mantener la motivación del animal hacia el trabajo en todo momento. Y, puesto que esto no sería posible si el perro está constantemente trabajando, se plantea una rutina de entrenamiento en la cual, cada tres horas (y, durante las 24 horas del día) al perro se le presentan gasas impregnadas con muestras de sudor y aliento del usuario tomadas en momentos de hipoglucemia (siendo además, la concentración de glucosa de las muestras conocida). Tras sucesivas repeticiones el perro comienza a seguir una dinámica en la que cada 3 horas juega con el entrenador o el propio dueño (de esta forma se entrena la conducta por la que el perro se acercará a olfatear al dueño). En este juego, se plantea al perro la opción de marcar (realizar la acción que marcará la señal indicativa de hipoglucemia) para obtener un reforzador (comida). Pero el perro no será reforzado siempre, sino que, a medida que avanza el adiestramiento, se le reforzará sólo cuando la muestra que haya detectado y marcado corresponda con una concentración de glucosa inferior a 60 mg/dl.
Pero hay cosas que son mejores si las explican los expertos así que, aquí os dejo este reportaje que se hizo sobre los perros de alerta para diabetes de la Fundación Bocalán en España. 





(1) Rooney NJ, Morant S, Guest C (2013) Investigation into the value of trained glycaemia alert dogs to client with type I diabetes. PLOS one 8(8): e69921. doi:10.1371/journal.pone.0069921

(2) Grosmaitre X, Santarelli LC; Tan J; Luo M. 13 marzo 2007. Explaining why we smell better when we sniff [En línea].. Science Daily. http://www.sciencedaily.com/releases/2007/03/070313150450.htm

(3) Santos, A. 4 diciembre 2011. A canine or dogs sense of smell compared to humans [En línea].. Puppy and Dog Care. http://blog.puppyanddogcare.com/dogs-sense-of-smell-compared-to-humans/