Arxiu de la categoria: GENÉTICA

Los priones: unas proteínas especiales

¿Recordáis el caso de las vacas locas? Hace unos años causó mucho alboroto ya que la enfermedad que afectaba a estos animales se transmitía a las personas. Más tarde se descubrió que la causa fueron los llamados priones. A continuación os explico qué son y las enfermedades que ocasiona. 

¿QUÉ SON LOS PRIONES?

Los priones son proteínas, pero con características diferentes. Las proteínas son moléculas formadas por aminoácidos, que se unen por enlaces peptídicos. Todas las proteínas están compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Se encuentran prácticamente presentes en todas las células del cuerpo y participan en todos los procesos biológicos que se producen. Mientras que el ADN transporta la información genética de la célula, las proteínas ejecutan las tareas dirigidas por esta información.

De todas las macromoléculas, las proteínas son las más variadas. A cada célula hay miles de proteínas diferentes, con una amplia gama de funciones. Entre ellas, la de ser componentes estructurales de células y tejidos, actuar en el transporte y almacenamiento de pequeñas moléculas, transmitir la información entre células y proporcionar una defensa delante de una infección. No obstante, la función fundamental de las proteínas es actuar como enzimas, que catalizan casi todas las reacciones químicas en los sistemas biológicos.

Los priones, pues, son proteínas con características patógenas e infecciosas (Vídeo 1). No son virus ni organismos vivos, sino proteínas sin ácido nucleico, es decir, sin ADN. Se encuentran principalmente en la superfície de células del sistema nervioso central, sobre todo en neuronas; aunque también están situadas en otros tejidos corporales de animales adultos. Se han detectado niveles significativos en el corazón y músculo esquelético, y en menor medida en otros órganos, excepto el hígado y el páncreas.

Vídeo 1. ¿Qué son los priones? (Fuente: YouTube)

LA PROTEÍNA PRIÓNICA CELULAR

En las enfermedades causadas por los priones se produce un cambio de configuración en la proteína priónica celular PrPc (Figura 1). Esta proteína ejerce un papel protector para las células y las ayuda a responder frente a la deficiencia de oxígeno. La consecuencia de los priones sobre esta proteína es la alteración de su funcionalidad, dando lugar a la proteína de configuración alterada PrPSc. No obstante, las dos configuraciones de esta proteína tienen la misma secuencia de aminoácidos. Su secreto es que, aunque sean proteínas, están mal dobladas, es decir, su conformación es errónea.

prpc prpsc
Figura 1. A la izquierda la proteína normal PrPc y a la derecha la proteína PrPSc con la configuración alterada (Fuente: Searching for the Mind with Jon Lieff, M. D.)

ENFERMEDADES PRIÓNICAS

Las enfermedades priónicas son procesos neurodegenerativos, producidos por el metabolismo aberrante de una proteína priónica. Éstas afectan a seres humanos y animales y tienen una evolución clínica fatal, con la muerte como final.

Aunque existen varias enfermedades priónicas, los síntomas y manifestaciones clínicas son compartidos (Tabla 1). Entre las manifestaciones clínicas destacan la demencia, ataxia (descoordinación en el movimiento de las partes del cuerpo), insomnio, paraplegías y conductas anormales. El cerebro adquiere un aspecto espongiforme, es decir, un aspecto de esponja. Esto es debido a la acumulación de las proteínas priónicas a las neuronas, donde se forman las placas amiloides.

Las placas amiloides son causadas por la acumulación del péptido amiloide, una proteína esencial para el funcionamiento celular en todo el cuerpo. Se cree que esta acumulación en el cerebro genera toxicidad para las células nerviosas.

Hasta el momento no hay ningún tratamiento que cure, mejore o controle los síntomas y signos de estas afecciones.

Tabla 1. Enfermedades priónicas y sus manifestaciones clínicas (Fuente: Rubio, T. & Verdecia, M. Enfermedades priónicas. MEDISAN 2009; 13(1))

ENFERMEDAD SÍNTOMAS EDAD DURACIÓN
Creutzfeldt-Jacob

Demencia

Ataxia

< 60 años

1 mes – 10 años

(media 1 año)

Kuru

Ataxia

Demencia

40 años (29-60) 3 meses – 1 año
Insomnio familiar fatal Insomnio

No autonomía

Ataxia

Demencia

45 años (35-55) 1 año

ENFERMEDAD DE CREUTZFELDT-JACOB

Durante el siglo XVIII, los ganaderos europeos describieron una enfermedad neurodegenerativa que afectaba a ovejas y cabras, llamada scrapie (temblor). Los animales afectados se frotaban de manera compulsiva contra rocas, árboles o vallas, provocando que se les cayera la lana. Además, el cerebro de estos animales tenía aspecto de esponja, donde se derivó el término espongiforme.

Pero no fue hasta principios del siglo XX, en 1920, que los neurólogos Creutzfeldt y Jakob describieron los primeros casos de encefalopatía espongiforme en humanos (Figura 2). De aquí el nombre que se le puso a la enfermedad.

creutzfeldt-jakob-disease-cjd.jpg
Figura 2. Comparación de dos cerebros: el de la izquierda pertenece a una persona afectada por la enfermedad Creutzfeldt-Jacob y el otro, a una persona sana (Fuente: Health & Medical Information)

Se produce una pérdida de memoria, falta de coordinación y deterioro de las habilidades mentales. Los problemas de equilibrio son comunes y a menudo se producen desde el principio. Muchos pacientes pierden autonomía y son incapaces de cuidarse de ellos en estadios posteriores de la enfermedad.

A causa de la naturaleza priónica de la enfermedad, cualquier síntoma es posible y depende del área del cerebro que está siendo afectada.

KURU

El kuru es una enfermedad muy rara, que se encuentra entre personas de Nueva Guinea. El principal factor de riesgo para contraer esta enfermedad es el consumo de tejido cerebral humano, el cual puede contener partículas infecciosas.

Es por este motivo que se asocia a personas que practican una forma de canibalismo, en que se comen los cerebros de personas muertas como parte de un ritual funerario. Aunque esta práctica cesó en 1960, se han reportado casos de kuru años más tarde.

INSOMNIO FAMILIAR FATAL

Es una enfermedad familiar y hereditaria, en que los afectados padecen insomnio progresivo. El cerebro humano necesita dormir y descansar, y el insomnio permanente (que no se puede tratar con fármacos) acaba provocando la muerte de los pacientes.

El insomnio se produce debido a una alteración permanente e irreversible del ciclo vigília-sueño, que se caracteriza por la incapacidad del paciente para desarrollar un patrón del sueño REM y No REM.

REFERENCIAS

  • Alberts, B. et al. (2016). Biología molecular de la célula. Barcelona: Omega.
  • Rubio, T. & Verdecia, M. Enfermedades priónicas. MEDISAN 2009; 13(1)
  • Wemheuer, W. M. et al. Similarities between Forms of Sheep Scrapie and Creutzfeldt-Jakob Disease Are Encoded by Distinct Prion Types. Am J Pathol. 2009; 175(6): 2566–2573
  • Manual MSD
  • Early Clinical Trial
  • MedlinePlus
  • Foto portada: Canal44

MireiaRamos-castella

Anuncis

De la medicina tradicional a la medicina personalizada

Desde la prehistoria, donde la medicina tuvo sus comienzos con plantas, minerales y partes de animales; hasta día de hoy, la medicina ha evolucionado a pasos de gigante. Gran parte de la “culpa” de este hecho se la debemos a la genética, que nos permite hablar de medicina personalizada. De este tipo de medicina es de la que trata el siguiente artículo.

LA EVOLUCIÓN DE LAS ENFERMEDADES

Para hablar de medicina debemos conocer primero las enfermedades. Pero no podemos pensar que todas las enfermedades son genéticas, sino que existen enfermedades relacionadas con cambios anatómicos, fruto de nuestra evolución.

El chimpancé es el animal actual más cercano a nosotros, los humanos, con el que compartimos el 99% de nuestro genoma. A pesar de esto, los humanos tenemos características fenotípicas muy particulares como el cerebro más desarrollo, tanto a tamaño como a expansión de la corteza cerebral; piel sudorosa sin pelo, postura bípeda y dependencia prolongada de las crías, que permite la transmisión de conocimientos durante más tiempo; entre otras.

Posiblemente, la postura bípeda fue clave para que se produjera pronto la divergencia entre el linaje de chimpancé y el de humanos; y también es la razón de la aparición de algunas enfermedades relacionadas con factores anatómicos. Entre ellas encontramos hernias, hemorroides, varices, desórdenes de la columna, como hernias de los discos intervertebrales; osteoartritis en la articulación de la rodilla, prolapso uterino y dificultades en el parto.

El hecho de que la pelvis se remodelara (Figura 1) y fuera más estrecha resultó en problemas obstétricos millones de años después, cuando el cerebro se expandió y, por consecuencia, el cráneo también. Las cabezas de los fetos eran más largas y grandes dificultando el parto. Esto explica porque los partos de los humanos son más largos y prolongados en comparación con los de los chimpancés y otros animales.

19.jpg
Figura 1. Comparación de la pelvis en humanos y chimpancés en postura bípeda (Fuente: Libros maravillosos – La especie elegida (capítulo 5))

La evolución hacia la vida moderna nos ha comportado muchos cambios en todos los sentidos. En comparación con nuestros antepasados cazadores y recolectores (Figura 2), nuestra dieta ha cambiado mucho y no tiene nada que ver con lo que comen el resto de primates. Para estos últimos, la fruta representa la mayoría de la ingesta, pero para nosotros lo es la carne roja. Además, somos los únicos animales que seguimos alimentándonos de leche pasado el período de lactancia.

cazadores y recolectores.jpg
Figura 2. Imagen de humanos cazadores y recolectores (Fuente: Río Verde en la historia)

Si al cambio en la dieta le añadimos el sedentarismo y la poca actividad física de los humanos modernos, puede ayudar a explicar la gravedad y frecuencia de algunas enfermedades humanas modernas.

El estilo de vida también puede producirnos afectaciones. Por ejemplo la miopía, que su tasa es mayor en individuos occidentales que leen mucho o hacen actividades de visión cercana, en comparación a individuos de pueblos aborígenes.

Otro ejemplo claro es la alteración en la etapa reproductiva femenina. Actualmente las mujeres tienen hijos cada vez más tarde. Esto también va ligado a una disminución de la duración de la lactancia materna. Estos cambios, que socialmente se pueden considerar positivos, tienen efectos negativos sobre la salud de los órganos reproductivos. Está demostrado que la combinación de menarquia precoz, la lactancia limitada o inexistente y una menopausia más tardía son los principales factores de riesgo para cáncer de mama y ovario.

Los seres humanos cada vez vivimos más años y queremos la mejor calidad de vida. Es fácil que a mayor longevidad aparezcan más enfermedades, por el deterioro del organismo y de sus células.

LA EVOLUCIÓN DE LA MEDICINA

La historia de la medicina es la historia de la lucha de los hombres contra la enfermedad y, desde comienzos de este siglo, también es la historia del esfuerzo humano por mantener la salud.

Los conocimientos científicos de la medicina los hemos adquirido basándonos en la observación y en la experiencia, pero no siempre ha sido así. Nuestros antepasados experimentaron las enfermedades y el temor a la muerte antes de poderse hacer una imagen racional de ellas, y la medicina de entonces se hallaba inmersa en un sistema de creencias, mitos y ritos.

Pero en los últimos años ha nacido la genómica personalizada, que te dice tus factores de riesgo. Esto abre una puerta a la medicina personalizada, que ajusta los tratamientos a los pacientes dependiendo de su genoma (Figura 3). Utiliza la información de los genes y proteínas de una persona para prevenir, diagnosticar y tratar una enfermedad, y todo gracias a la secuenciación del genoma humano.

PGX_BROCHURE.jpg
Figura 3. La medicina personalizada pretende tratar a las personas individualmente, según su genoma (Fuente: Indiana Institute of Personalized Medicine)

Los métodos moleculares que hacen posible la medicina de precisión, incluyen pruebas de variación de genes, proteínas y nuevos tratamientos dirigidos a mecanismos moleculares. Con los resultados de estas pruebas y tratamientos se puede determinar el estado de la enfermedad, predecir el estado futuro de la misma, la respuesta al medicamento y el tratamiento o, incluso, el papel de los alimentos que ingerimos en determinados momentos, lo que resulta de gran ayuda a los médicos a individualizar el tratamiento de cada paciente.

Para ello tenemos a nuestro alcance la nutrigenética y la nutrigenómica, que al igual que la farmacogenética y la farmacogenómica, ayudan al avance de una medicina cada vez más dirigida. Por lo tanto, estas disciplinas son hoy en día uno de los pilares de la medicina personalizada, ya que supone tratar cada paciente de forma individualizada y a medida.

La evolución hacia la medicina de precisión es personalizada, preventiva, predictiva y participativa. Cada vez hay más acceso a la información y el paciente es más proactivo, adelantándose a los problemas, previniéndolos o estar preparados para enfrentarlos eficientemente.

REFERENCIAS

  • Varki, A. Nothing in medicine makes sense, except in the light of evolution. J Mol Med (2012) 90:481–494

  • Nesse, R. and Williams, C. Evolution and the origins of disease. Sci Am. (1998) 279(5):86-93

  • Mackenbach, J. The origins of human disease: a short story on “where diseases come from”. J Epidemiol Community Health. (2006) 60(1): 81–86
  • Foto portada: Todos Somos Uno

MireiaRamos-castella

¿Blanco nuclear, moreno paleta o gamba?

Para mucha gente verano es sinónimo de playa y ponerse moreno. Cuando hacemos el cambio de armario y toca vestirse con pantalones cortos, el blanco nuclear de nuestras piernas, escondido durante todo el invierno nos deslumbra. Hay gente que prefiere utilizar las cabinas de bronceado UVA unos meses antes, u otros toman el sol sin protección para coger un poco de color. ¿Qué consecuencias puede tener esto? A continuación os hablo de la piel y el efecto de la radiación sobre ella.

CONOZCAMOS NUESTRA PIEL

La piel es el órgano más grande de nuestro cuerpo, tiene una extensión de entre 1,5 y 2mde superficie y un peso alrededor de 3,5-5kg. Sus funciones son:

  • Protección: protege los órganos internos de traumatismos y evita la pérdida de agua y electrolitos  desde el interior.
  • Termorregulación: a través de los vasos sanguíneos se aumenta o se reduce la temperatura de la piel. Cuando hace mucha calor el sudor refresca la superficie cutánea.
  • Sensibilidad: la percepción del tacto, la presión, la temperatura, el dolor y el picor se hace a través de la piel.
  • Secreción: la piel protege el cuerpo de la deshidratación.
  • Excreción: a través de la piel eliminamos unos 350ml diarios de agua, que tenemos que recuperar hidratándonos. En ciertas enfermedades se puede llegar a eliminar gran cantidad de proteínas y azufre.

La piel tiene dos células básicas: los queratinocitos (80%) y los melanocitos (10%). La melanina, que da el moreno,  se encuentra dentro de los melanocitos y se acumula en unas bolsas (melanosomas). Cuando no toca la luz se queda en estratos profundos, mientras que cuando toca el sol va subiendo por los queratinocitos (Figura 1).

melanocitos
Figura 1. Melanina (flechas) subiendo hacia los queratinocitos (Fuente: Salud del Siglo XXI)

El bronceado es la síntesis de nueva melanina. No todas las personas producen la misma cantidad de melanina. Todos tenemos el mismo número de melanocitos, pero la diferencia está en el número de melanosomas.

Nuestra piel está formada por 3 capas que son, ordenadas de superior a inferior, la epidermis, la dermis y la hipodermis (Figura 2).

capes pell
Figura 2. Capas de la piel: A) epidermis, B) dermis y C) hipodermis (Fuente: MedlinePlus)

El proceso del bronceado pasa en la epidermis, que es la capa superior de la piel. La epidermis tiene 0,2mm de grosor y se subdivide en 4 o 5 capas, dependiendo de la parte del cuerpo. Por ejemplo, las palmas de las manos y las plantas de los pies están formados por 5 capas, donde la capa extra da más resistencia. El grosor de la piel en estas zonas es de 1-2mm, en cambio, en otras zonas, como en los párpados, es inferior (0,004mm). En las capas más internas o profundas las células son más jóvenes y activas, y al largo de su ciclo van ascendiendo hacia la zona más externa o superficial, convirtiéndose en células muertas, sin nucli y formadas básicamente por queratina (piel muerta).

Por debajo, hay la dermis que da elasticidad a la piel, donde se encuentras los nervios y los vasos sanguíneos y es donde crecen los pelos y las uñas. Finalmente, la hipodermis está debajo de todo y es donde hay las glándulas.

LA RADIACIÓN SOBRE NUESTRA PIEL

El sol emite una radiación con longitudes de onda que van desde 0,1 a 17.000nm. Pero a la Tierra sólo llegan las radiaciones entre 280 y 3.000nm (las otras se quedan en la capa de ozono).

La radiación que afecta a los organismos vivos engloba el espectro de 280-800nm (rayos UVB, UVA, luz visible y una parte de infrarrojo) (Figura 3).

e
Figura 3. Espectro electromagnético ( Fuente: J. E. Martin Cordero. Agentes Físicos Terapéuticos (2009))

No toda la radiación penetra de la misma forma en nuestra piel. En la Tabla 1 se observa el nivel de penetración:

Tabla 1. Penetración según la diferente radiación.

Tipo Longitud de onda Nivel de penetración
Ultraviolada UVC 100-280nm No llega
UVB 280-315nm Epidermis
UVA 315-400nm Dermis
Luz visible LV 400-700nm Dermis
Infrarroja IR >700nm Hipodermis

Es importante saber que una exposición prolongada, sin tomar precauciones, no sólo puede producir cáncer de piel, sino que también puede tener otros efectos. La radiación UVB es la causa más frecuente de quemada solar, eritema o enrojecimiento. También es la causa más frecuente de cáncer cutáneo. En cambio, la radiación UVA raramente causa quemaduras, pero es la responsable de la mayoría de las fotosensibilizaciones (aumento anormal de la sensibilidad de la piel a la radiación UV) y puede ser carcinogénica, en presencia de ciertas sustancias que potencian su efecto. Además, produce envejecimiento de la piel (Figura 4).

En las cabinas de bronceado el 30% de la radiación es UV. Mayoritariamente es radiación UVA, pero también hay radiación UVB (aunque en menor porcentaje). El porcentaje restante es radiación infrarroja y luz visible.

609443626
Figura 4. Efectos de la radiación UVA (envejecimiento) y UVB (quemaduras) (Fuente: Antirughe.info)

La cantidad de irradiación es mayor cuanto más cerca se encuentre la Tierra del Sol (zona del Ecuador, entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio; o entre las 12 y 16 horas). Esta irradiación puede dañar nuestro ADN, produciendo roturas en la cadena del ADN que puede causar mutaciones.

Los rayos UV pasan fácilmente a través de las nubes y el vapor de agua, pero son parcialmente absorbidos por la polución atmosférica. Pero se ha visto que en zonas donde hay agujeros en la capa de ozono la incidencia de cáncer de piel es superior. Esto es debido porque los daños provocados en la capa de ozono permiten el paso de mayor cantidad de rayos UVB. Aquí la importancia de no dañar la capa de ozono, ya que nos protege de estos rayos.

PROTEJAMOS NUESTRA PIEL

Dado que la luz puede ser reflejada por varias sustancias, hay que tener en cuenta que, a los rayos directos del sol, se pueden sumar los que llegan tangencialmente un día brillante y que son reflejados por la arena, agua, suelo, gel, nieve…

Las dosis de radiación son acumulativas y pueden sumarse a los efectos de la radiación ionizante (rayos X). La presencia de cánceres cutáneos puede observarse muchos años después de una quemadura aguda. Esto se ha observado en marineros americanos que estuvieron en el Pacífico durante la Segunda Guerra Mundial, y que estuvieron expuestos durante meses o años a la radiación solar de alta intensidad. Estos marineros han desarrollado al largo de los años diferentes tipos de cáncer de piel.

Por esta razón es muy importante tomar las medidas de protección solar correctas: utilizar fotoprotectores, evitar largos ratos al sol, sobre todo en horas de máxima intensidad solar; e hidratarse a menudo.

REFERENCIAS

MireiaRamos-castella

 

 

 

La importancia de la bioética

Cuando hablamos de genética, inevitablemente nos surgen dudas éticas. Y es que la bioética es fundamental en ciencia. Organismos genéticamente modificados (OGM), técnicas de reproducción asistida (TRAs), consejo genético, enfermedades raras, eutanasia y curas paliativas, entre otros, son temas que tienen un peso importante en bioética. Pero para saber cómo aplicarla, primero tenemos que saber qué es y entenderla.

¿QUÉ ES LA BIOÉTICA?

La ética comprende el conjunto de normas que la sociedad ha consensuado sobre la convivencia con el resto de personas por mínimos, que son los derechos humanos.

Dentro de la ética se encuentra la bioética, que es el estudio interdisciplinario de los problemas creados por el progreso biológico y médico (a nivel microsocial y macrosocial), y su repercusión en la sociedad y en su sistema de valores, tanto en el presente como en el futuro.

La bioética se preocupa por las cuestiones éticas envueltas en la comprensión humana de la vida. Nace de la necesidad de una reflexión crítica sobre los conflictos éticos provocados por los avances de la ciencia de la vida y la medicina. Las herramientas tecnológicas y médicas tienen un papel en la sociedad y se tienen que saber gestionar.

Es importante saber que la bioética no defensa una actitud moral concreta ni busca ofrecer respuestas determinantes y definitivas, sino que busca una reflexión fundamentada, crítica y argumentada que se centre en la singularidad de la situación concreta.

Dentro de la bioética encontramos diferentes teorías éticas fundamentales. Dos de estas son la ética deontológica y la ética utilitarista (o consecuencialista).

La ética deontológica fue propuesta por Immanuel Kant y se basa en la razón que lleva a identificar las acciones como buenas o malas, independientemente de sus consecuencias.

En cambio, la ética utilitarista fue propuesta por Jeremy Bentham y John Stuart-Mill y dice que las acciones son buenas o malas dependiendo de sus consecuencias. El balance entre las propuestas que dan beneficios o perjuicios viene dado por la ética utilitarista.

PRINCIPIOS BÁSICOS EN BIOÉTICA

Los principios básicos que hay en bioética son cuatro y fueron propuestos por Beaucham y Childress (1979):

  • Autonomía
  • Beneficencia
  • No maleficencia
  • Justicia

Estos principios se pueden agrupar en 2 niveles:

  • Nivel de mínimos: obligaciones que generan deberes universales e implican deberes transitivos negativos (lo que no se puede hacer a los otros). Aquí encontraríamos el principio de no maleficencia y justicia.
  • Nivel de máximos: están relacionados con la elección del proyecto vital que cada persona escoge en función de su escala de valores. Generan obligaciones imperfectas: qué me puedo autoimponer, pero qué no puedo exigirle a los otros (ni los otros exigirme a mí). Aquí se encuentra el principio de autonomía y el de beneficencia.

PRINCIPIO DE AUTONOMÍA

Las acciones sólo son autónomas cuando hay:

  • Intencionalidad
  • Conocimiento (es imprescindible)
  • Ausencia de control externo (no tienen que haber presiones)
  • Autenticidad (coherencia con el sistema de valores y actitudes habituales de la persona)

Se considera una persona autónoma esa que tiene capacidad para actuar y juzgar las consecuencias de sus actos y hacerse responsable. Tiene que ser capaz de comunicar la decisión tomada de forma clara y reiterada.

PRINCIPIO DE BENEFICENCIA

Se tiene que actuar en beneficio del sujeto para hacer el bien, pero se tiene que tener en cuenta que puede conllevar efectos colaterales.

También es importante saber que no se le puede hacer el bien en contra de su voluntad.

PRINCIPIO DE NO MALEFICENCIA

No se tiene que perjudicar innecesariamente a los otros. Se puede evitar el mal no actuando, lo que sería una actitud pasiva. En cambio, el bien se tiene que hacer con actitud activa.

Aunque alguien lo pida, no se le puede hacer el mal.

PRINCIPIO DE JUSTICIA

Implica tratar igual a los iguales y desigual a los desiguales. Si se utilizan poblaciones vulnerables, también tienen que recibir un beneficio inmediato.

Este principio, junto con el de autonomía y beneficencia (el principio de no maleficencia surgió posteriormente), fueron necesarios para regular los ensayos clínicos con humanos, debido al sonado caso de Tuskegee (Figura 1).

experimento-tuskegee
Figura 1. Investigadores inyectando el virus de la sífilis a afroamericanos (Fuente: Omicrono)

Durante los años 60, investigadores hicieron un ensayo clínico sobre la sífilis. Para ver como evolucionaba la enfermedad y encontrar una alternativa a los tratamientos dolorosos de entonces, cogieron un grupo de afroamericanos y les inyectaron el virus de la sífilis, sin informarles de todo el estudio y las consecuencias.

OTROS PRINCIPIOS IMPORTANTES

A parte de estos, hay otros principios importantes en bioética:

  • Fidelidad: es la protección de los sujetos, basándose en la precaución, proporcionalidad, no discriminación y respeto a la dignidad de las personas. La fidelidad incluye la protección de la privacidad y la confidencialidad, el mantenimiento de las promesas y los compromisos.
  • Transparencia: da el derecho y el acceso a la información. Todo se tiene que comunicar de forma clara, entendedora, honesta y real.
  • Principio de precaución y cautela: basado en el análisis de riesgos. Toda investigación que pueda poner en riesgo la salud de las personas y de las generaciones futuras se tiene que evitar.
  • Principio de proporcionalidad: está relacionado con el principio de beneficencia y mira la relación entre el beneficio que se obtiene y los “costes” de medios, recursos humanos y monetarios, riesgos y cuáles son los efectos negativos.
  • Principio de no discriminación: todas las personas se tienen que tratar por igual.
  • Principio de respeto a la dignidad: nadie tiene que ser objeto de humillación, se tiene que recibir ayuda en situaciones de necesidad, tener una mínima calidad de vida sin sufrimiento y libertad de acción y decisión, y no ser utilizado como propósito de otros.
  • Principio de respeto a la intimidad, privacidad y la confidencialidad: no desvelar de forma innecesaria y/o interesada datos personales y sensibles referentes al sujeto. No es un principio absoluto y delante de un delito no se cumple.
  • Principio de respeto al derecho a la información: todos los que participan en el proceso tienen que conocer toda la información (antes, durante y después de la investigación).
  • Principio de gratuidad en la participación y la donación: la participación y la donación son gratuitas y altruistas, ya que si no estamos hablando de venta o canje.

REFERENCIAS

MireiaRamos-castella

Síndrome de Williams: genios de la música

El síndrome de Williams afecta a 1 de cada 20.000 recién nacidos y es considerado una enfermedad minoritaria, las nombradas enfermedades raras. Se dice que los afectados de este síndrome tienen un don para la música. Para conocer más sobre este síndrome y su relación con la música no os perdáis el siguiente artículo.

¿QUÉ ES EL SÍNDROME DE WILLIAMS?

El síndrome de Williams es conocido por diversos nombres: síndrome de Beuren, síndrome de Williams-Beuren, síndrome de rasgos élficos, síndrome de estenosis aórtica supravalvular e hipercalcemia… Estos nombres hacen referencia a sus descubridores o a su clínica.

Forma parte de los síndromes de microdeleción y microduplicación. Una microdeleción es la pérdida de un pequeño fragmento de un cromosoma. Este fragmento puede ser tan pequeño que difícilmente se observe a través del microscopio.

Las microdeleciones van ligadas a las microduplicaciones, ya que el fragmento que se pierde produciendo una microdeleción en un cromosoma se une a otro, haciendo que en éste se produzca una microduplicación.

Estos reordenamientos cromosómicos se dan debido a LCRs (Low Copy Repeats), es decir, grandes bloques similares, de duplicación de pseudogenes (genes sin función definida) o ADN repetitivo que se encuentran dentro de un región cromosómica específica.

Las microdeleciones acostumbran a tener de 1 a 3Mb de longitud e implican varios genes contiguos. El tamaño y la localización de la microdeleción que causa un síndrome puede variar, pero la región crítica específica que causa la síndrome siempre está involucrada.

La ganancia de material da un fenotipo más leve, por lo tanto, hay gente afectada de esta microduplicación, pero no tienen unos rasgos tan características como en la deleción.

CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS

El fenotipo de las personas afectadas es leve, no tiene muchas complicaciones. Tienen una discapacidad intelectual muy leve o moderada, con un coeficiente intelectual de 50-65.

Los afectados por el síndrome de Williams tienen una cara característica, con rasgos élficos. Siempre se muestran risueños, como señal de felicidad y son muy amigables. Tienen el puente nasal bajo (Figura 1), haciendo que la nariz sea plana y pequeña levantada para arriba. Y entre la nariz y el labio superior tienen mucha distancia. Los labios son prominentes con una boca grande y abierta.

puente nasal
Figura 1. Comparación de puente nasal estándar y puente nasal bajo (Fuente: Keck Medicine of USC)

También se caracterizan por tener un déficit de elastina, que provoca anomalías del tejido conectivo. Pero la mayor parte de los problemas médicos son provocados por estenosis aórtica supravalvular y pulmonar, haciendo que los vasos sanguíneos sean más estrechos.

Aun y tener problemas de aprendizaje debido a su bajo coeficiente intelectual y sufrir hiperacúsia, es decir, ser sensibles a ruidos altos, son unos grandes músicos y tienen mucha facilidad para aprender el lenguaje musical. El retraso en el desarrollo del lenguaje se puede convertir, posteriormente, en locuacidad y en una fuerte capacidad para aprender escuchando.

BASE GENÉTICA

La microdeleción del síndrome de Williams se produce en el cromosoma 7q11.23 y es flanqueado por LCRs con una identidad de secuencia superior al 97%. La identidad de secuencia hace que los bloques sean susceptibles a la recombinación homóloga no alélica (NAHR), dirigiendo translocaciones, inversiones y deleciones y/o duplicaciones (Figura 2).

F2.large
Figura 2. Recombinación homóloga no alélica donde se origina una deleción y una duplicación entre cromosomas. Las cajas rojas y las flechas indican la localización y orientación de los LCRs (Fuente: G. Kirov, 2015)

Aunque el síndrome de Williams es considerado un trastorno autosómico dominante, en la mayoría de los casos no se hereda la microdeleción, sino que es de novo.

En más del 90% de los casos se produce una deleción de 1,55Mb de ADN. Esta parte delecionada incluye 26 genes. Un 5% corresponde a una deleción de unas bases más, dando un fragmento delecionado de 1,8Mb y 28 genes. Es muy atípico encontrar otras deleciones, aunque existen casos. Sea cual sea el fragmento delecionado siempre se incluye el gen ELN (gen de la elastina), que forma parte de la región crítica del síndrome de Williams (Figura 3).

JCI0835309.f2
Figura 3. Región crítica del síndrome de Williams (WBSCR), donde se muestran en rojo todos los posibles fragmentos delecionados que dan lugar al síndrome (Fuente: B. R. Pober, 2008)

La deleción de un alelo del gen de elastina se identifica como la causa del síndrome de Williams. Hay una clara correlación genotipo-fenotipo, donde el gen de elastina es el responsable de las anomalías del tejido conectivo y vascular. Actualmente se están estudiando otros genes, pero aún no hay suficientes estudios que refuercen una correlación entre el fenotipo observado y estos genes.

ALGUNAS HISTORIAS

Las personas afectadas de síndrome de Williams llevan una vida completamente normal. Las afectaciones cardiovasculares son las que pueden causar peor clínica, pero con medicación, si es necesaria, no les supone ningún inconveniente.

Aún se tiene que mejorar más, pero la integración en la sociedad de personas con un déficit intelectual más bajo a la mediana es bastante bueno.

En la figura 4 se muestra el dibujo y la explicación de un elefante según una chica de 18 años afectada por síndrome de Williams, con un coeficiente intelectual de 49.

51118_orig
Figura 4. Contraste entre las habilidades visual-espaciales y de lenguaje de una chica de 18 años con síndrome de Williams y un coeficiente intelectual de 49. (A) Dibujo de un elefante (B) Descripción de un elefante (Fuente: Wang, 1994)

Tienen unas debilidades muy específicas en la integración visual motora, que son las que causan discapacidad intelectual, pero con una cierta preservación del lenguaje y otras actividades (sociabilidad o empatía).

A pesar de estas debilidades, son considerados unos grandes músicos. A continuación os presento dos ejemplos de afectados por el síndrome de Williams con talento para la música.

La Gloria no es capaz de atarse los zapatos, pero por oída ha aprendido a cantar canciones en 30 lenguas diferentes (Vídeo 1).

Vídeo 1. Gloria Lenhoff, solista soprano de un coro (Fuente: YouTube)

Jim trabaja en Disney World tocando el piano. A pesar de su bajo coeficiente intelectual, ha cogido mucha agilidad tocando el piano y sólo escuchando una melodía una vez es capaz de reproducirla (Vídeo 2).

Vídeo 2. Jim tocando el piano. En el minuto 1:40 hace un giro drástico y empieza a tocar más rápido sin obstáculos (Fuente: YouTube)

REFERENCIAS

MireiaRamos-castella

El maíz como ejemplo de mejora genética en plantas

La mejora genética está, actualmente, en el punto de mira. Pero no es un concepto nuevo, ya que llevamos tiempo haciendo mejora genética, sea en plantas o animales. En este artículo os hablaré sobre la mejora genética en plantas, poniendo como ejemplo el caso del maíz, una planta domesticada por el hombre desde hace 10.000 años.

¿QUÉ ES LA MEJORA GENÉTICA?

La mejora genética de plantas es el proceso que trata sobre los principios teóricos y los métodos para la obtención de las variedades de plantas de cultivo, que garantizan bajo determinadas condiciones ambientales y de producción, rendimientos altos y estables de los productos cultivados con la calidad requerida.

OBJETIVOS DE LA MEJORA GENÉTICA

Los objetivos de la mejora genética son:

  • Aumentar el rendimiento:
    • Mejora de la productividad: aumentando la capacidad productiva potencial de los individuos.
    • Mejora de resistencia: obteniendo genotipos resistentes a plagas, enfermedades y condiciones ambientales adversas.
    • Mejora de características agronómicas: obteniendo nuevos genotipos que se adapten mejor a las exigencias y aplicación de la mecanización de la agricultura.
  • Aumentar la calidad: mejora del valor nutritivo de los productos vegetales obtenidos.
  • Extender el área de explotación: adaptando las variedades de las especies ya cultivadas a nuevas zonas geográficas con características climáticas o edafologías extremas.
  • Domesticar nuevas especies: transformando las especies silvestres en cultivadas con utilidad y rentabilidad para el hombre.

ETAPAS DEL PROCESO DE MEJORA GENÉTICA

Antes de empezar el proceso se tienen que definir los objetivos que se quieren conseguir y, por lo tanto, definir aquellos caracteres que se quieren mejorar para obtener un fenotipo concreto.

Las etapas que se siguen en el proceso de mejora genética son los siguientes:

  1. Primera etapa: encontrar dentro de la variabilidad genética de la especie conreada, o de las especies que se pueden hibridar, individuos que tengan estos caracteres.
  2. Segunda etapa: estos individuos se hibridan entre sí y con plantas de buenas características agronómicas generales. El resultado será una población de base que segregará para un gran número de caracteres, de la cual se seleccionaran los individuos que más se acerquen a la variedad buscada.
  3. Tercera etapa: comprobar que estos individuos son mejores en uno o más aspectos que las variedades que hay en el mercado, hecho que normalmente obliga a realizar ensayos comparativos.

EL MAÍZ

La planta del maíz (Zea Mays) ha estado domesticada por el hombre desde hace 10.000 años. En este tiempo se ha convertido en uno de los tres cereales más cultivados del mundo y este aumento del conreo se encuentra ligado al desarrollo de variedades que se adaptan mejor a las necesidades de cada lugar.

El maíz es uno de los alimentos básicos más importantes ya que a partir de él se hacen muchos productos derivados (harinas, aceites). Debido a que tiene un gran valor en la industria, es una planta muy estudiada y se ha secuenciado su genoma.

BARRENADOR EUROPEO DE MAÍZ

El maíz se ve afectado por el barrenador europeo (Figura 1), Ostrinia nubilalis. Es una plaga de cereales, particularmente del maíz. Es un lepidóptero nativo de Europa que, antes de la llegada del maíz, infestaba el mijo.

La mariposa mide unos 2,5 cm de largo. La hembra es de color marrón amarillento con bandas irregulares en las alas, y el macho es más pequeño y oscuro. La hembra pone los huevos por la parte de debajo de las hojas.

Ostrinia_nubilalis,_European_Corn_Borer,I_ILO769
Figura 1. Imagen de la hembra de barrenador europeo (Fuente: Discover Life)

El barrenador hace túneles dentro del maíz (Figura 2), que provocan que la planta se rompa y caiga al suelo. Se tiene que tener en cuenta que cuando el maíz aún es inmaduro no se ve afectado por el barrenador, gracias a las defensas naturales de estas plantas en el estadio de crecimiento.

larva-earshank-fieldcorn-2-44
Figura 2. Larva del barrenador europeo en el maíz (Fuente: Iowa State University)

MODIFICACIÓN GENÉTICA DEL MAÍZ

Podemos encontrar dos tipos de maíz modificado:

  • Cultivos que producen su propio herbicida (Bt)
  • Cultivos tolerantes a herbicidas (Monsanto)

El maíz Bt es una planta modificada genéticamente mediante biotecnología moderna para defenderse a sí misma del ataque de insectos lepidópteros. Utilizando la tecnología del ADN recombinante se modificó el maíz, insertando un gen de la bacteria Bacillus thuringensis (Bt), de tal manera, que sus hojas, tallo y polen expresaran la proteína Bt de la bacteria. El maíz Bt constituye una importante y novedosa herramienta para el control de daños y pérdidas causadas por plagas de insectos.

El maíz tolerante a herbicidas es un maíz que ha estado mejorado mediante el uso de tecnología del ADN recombinante para tolerar la aplicación de ciertos tipos de herbicidas. Con el uso de estas tecnologías ha estado posible desactivar o remplazar la secuencia de susceptibilidad por otra que confiera resistencia y que permita a la planta de cultivo tolerar la aplicación del herbicida.

OBTENCIÓN DEL MAÍZ BT

Para transformar una planta normal a una planta transgénica, el gen que produce una característica de interés es identificado y separado del resto de material génico de un organismo donador.

Un organismo donador puede ser una bacteria, hongo o cualquier otra planta. En el caso del maíz Bt, el organismo donador es una bacteria del suelo de origen natural, el Bacillus thuringiensis, y el gen de interés produce una proteína que mata las larvas de lepidópteros. Esta proteína se llama delta endotoxina Bt.

La delta endotoxina Bt fue seleccionada por el hecho que es altamente eficaz para controlar larvas de orugas. Es durante la etapa larval cuando se produce la mayor parte de los daños del barrenador europeo de maíz. La proteína es muy selectiva, en general, no daña a los insectos en otros órdenes (como escarabajos, moscas, abejas y avispas). Por eso, los transgénicos que tienen el gen Bt son compatibles con los programas de control biológico, ya que perjudican los depredadores y parasitoides menos que los insecticidas de amplio espectro de insectos. La endotoxina Bt es considerada segura para los seres humanos, otros mamíferos, peces, aves y el medio ambiente a causa de su selectividad.

REFERENCIAS

mireiaramos-castella

¿Por qué no puedo tener hijos?

Son muchas las parejas que no pueden tener hijos. De hecho, se calcula que más de 48 millones de parejas en el mundo son infértiles. Aunque la edad de la madre en la primera gestación es un hecho importante, muchas veces puede ser debido a un problema genético. Y es que la infertilidad es un ejemplo claro de enfermedad compleja con base genética. A continuación os explicaré la base genética de la infertilidad en hombres y mujeres.

¿INFERTILIDAD O ESTERILIDAD?

Aunque se pueda pensar que infertilidad y esterilidad son dos palabras sinónimas, no significan lo mismo (Figura 1). No obstante, la infertilidad es el término anglosajón y es el más utilizado.

Según la OMS, la esterilidad es la dificultad para conseguir un embarazo después de 1 año de relaciones sexuales frecuentes, próximas al día de ovulación y sin protección. Hay de primaria y de secundaria.

Hablamos de esterilidad primaria cuando la pareja nunca ha conseguido una gestación, mientras que la esterilidad secundaria es cuando la pareja ya tiene antecedentes de uno o varios embarazos.

En cambio, en la infertilidad sí que hay fecundación, pero o no se produce la implantación o se sufre un aborto. Ésta también puede ser primaria o secundaria.

La infertilidad primaria se produce cuando la pareja se queda embarazada espontáneamente, pero no se consigue llevar a cabo un embarazo ni un recién nacido sin problemas. Pero si una pareja, después de un embarazo y un parto normal, no consigue llevar a cabo una nueva gestación con recién nacidos sin problemas hablamos de infertilidad secundaria. Estas parejas sufrirán abortos repetitivos.

fig1esp.jpg
Figura 1. Dibujo esquemático de la diferencia entre esterilidad e infertilidad (Fuente: Reproducción Asistida ORG, modificado)

ALGUNOS DATOS DE INTERÉS

Es importante tener en cuenta que sufrir un aborto ocasional se considera normal en la historia reproductiva de una mujer. Se estima que 7 de cada 10 chicas sufrirán un aborto durante el primer trimestre.

La especie humana no tiene un alto poder reproductivo, sino que se considera un 25% la posibilidad de embarazo en la relación sexual mantenida en el momento de la ovulación de la mujer.

Además, a partir de los 35 años el potencial reproductivo de la mujer disminuye. Después de los 40 años la posibilidad de embarazo por mes es menor al 10%.

Aproximadamente 1 de cada 6 parejas en edad fértil se verá afectada de esterilidad. Esta cifra representa el 15-17% de la población.

BASE GENÉTICA DE LA INFERTILIDAD MASCULINA

En hombres, hasta un 30% de la infertilidad se asocia a una causa genética directa. En un 50% de los casos es indirecta, ya que el individuo no es sólo infértil, sino que tiene otras alteraciones y por esto no se clasifica como anomalía genética. El 20% restante es de origen idiopático, es decir, no se sabe la causa (Figura 2).

fig2esp
Figura 2. Gráfico donde se muestran los porcentajes de las causas de la infertilidad (Fuente: Mireia Ramos, All You Need is Biology)

Hay tres tipos de causas genéticas:

  • Pre-testiculares
  • Testiculares
  • Post-testiculares

CAUSAS GENÉTICAS PRE-TESTICULARES

Se asocian antes del desarrollo de los testículos o durante el desarrollo de los testículos:

  • Alteraciones de la síntesis de testosterona.
  • Alteraciones de los receptores de las hormonas LH y FSH.
  • Síndromes de resistencia androgénica: se produce feminización testicular, es decir, el cariotipo es masculino (46, XY), pero el fenotipo es femenino.
  • Hipogonadismo: deficiencia de testosterona con signos o síntomas asociados, deficiencia de la producción de espermatozoides o las dos cosas. Puede ser debido porque los testículos no son funcionales o por la afectación del eje hipotálamo-hipofisario. También se produce en mujeres.

CAUSAS GENÉTICAS TESTICULARES

  • Cromosomopatías: anomalías cromosómicas como pueden ser aneuploidías (cambio en el número cromosómico), translocaciones (intercambio de material entre cromosomas), inversiones (un fragmento de cromosoma cambia de sentido) o trisomías.
  • Anomalías meióticas: anomalías cromosómicas en la línea germinal.
  • Microdeleciones Yq: pequeñas deleciones en el cromosoma Y.
  • Alteraciones monogénicas: afectan a un solo gen.
  • Disgenesias gonadales: trastorno del desarrollo sexual asociado a anomalías en el desarrollo gonadal, que todo y tener un cariotipo masculino (46, XY) los genitales externos e internos son femeninos.

CAUSAS GENÉTICAS POST-TESTICULARES

  • Agenesia de conductos deferentes: ausencia de los conductos deferentes, característico en fibrosis quística.
  • Alteraciones espermáticas.
  • Poliquistosis renal autosómica dominante: trastorno hereditario en el cual se forman quistes en el hígado, páncreas y testículos.

BASE GENÉTICA DE LA INFERTILIDAD FEMENINA

La regulación génica de la formación y desarrollo de las células sexuales femeninas (ovogénesis) y del folículo ovárico (foliculogénesis) es inabastable y, en muchos casos, es imposible decir cuál es la causa de la infertilidad.

Los ovocitos (células sexuales femeninas) para crecer y desarrollarse necesitan hacerlo en un ambiente adecuado. Los folículos ováricos rodean los ovocitos para proporcionarles este ambiente.

Aun así, más o menos nos movemos con los mismos números que en hombres (Figura 2). Un 30% es por causa directa, donde se conoce la anomalía genética; un 50% es por causas indirectas como problemas en la formación de hormonas, y hasta un 20% por causa desconocida.

Las causas genéticas se dividen en:

  • Eje hipotálamo – hipofisario
  • Ováricas
  • Uterinas

CAUSAS GENÉTICAS RELACIONADAS CON EL EJE HIPOTÁLAMO-HIPOFISARIO

El sistema endocrino está formado por una serie de glándulas que liberan las hormonas. En este sistema es muy importante el eje hipotálamo-hipofisario (Figura 3).

hipofisis-pituitaria_image001
Figura 3. Detalle del eje hipotálamo-hipofisario, donde se muestran los hemisferios cerebrales (A), el hipotálamo (B), la hipófisis (C), el cerebelo (D) y el tronco cerebral (E) (Fuente: Sistema Endocrino, modificado)

La hipófisis es una pequeña glándula de menos de 1 cm de diámetro. Esta glándula se encuentra unida al hipotálamo, que es quien controla casi toda su secreción. El hipotálamo se encuentra en la base del encéfalo y es el centro receptor de señales procedentes de muchas zonas del encéfalo, así como órganos internos, de manera que experiencias emocionales dolorosas o estresantes causan cambios en su actitud. Así mismo, el hipotálamo controla el sistema nervioso autónomo y regula la temperatura corporal, el hambre, la sed, la conducta sexual y las reacciones defensivas, como el miedo o la rabia.

El eje hipotálamo-hipofisario regula prácticamente todos los aspectos del crecimiento, el desarrollo, el metabolismo y la homeóstasis del organismo.

Las causas genéticas de la infertilidad relacionadas con este eje pueden tener:

  • Origen hipotalámico: problemas con el desarrollo de las gónadas.
  • Origen hipofisario: hormonas.

CAUSAS GENÉTICAS OVÁRICAS

Están relacionadas con los ovarios y los folículos. Tienen mucha importancia las anomalías cromosómicas, sobre todo las que afectan al cromosoma X.

CAUSAS GENÉTICAS UTERINAS

Están relacionadas con el desarrollo del endometrio, la implantación del embrión… La afectación de estos fenómenos implica infertilidad.

REFERENCIAS

MireiaRamos-castella