Una biopsia es la extracción de una muestra total o parcial de tejido para ser examinada al microscopio por un médico anatomopatólogo y establecer un diagnóstico.
Un microscopio digital va equipado con una cámara digital que permite capturar imágenes de la muestra, visualizarlas en tiempo real en la pantalla incorporada y transmitirlas por ordenador.
Es superior el microscopio “virtual” al convencional en cinco aspectos:
resolución
anotación
interacción
integración de datos
procesamiento de datos
La resolución convencional no excede de 7200 dpi (dots per inch-puntos por pulgada-hace referencia al tamaño del contenido que se ve en la pantalla) el microscopio digital obtiene una resolución de 100.000 dpi pudiéndose habilitar zoom.
La principal ventaja es que aumenta la precisión del diagnóstico reduciendo el número de biopsias, el dolor y las molestias para el paciente.
Es fundamental un software que recopila y procesa los datos de la imagen, para unir y combinar los conjuntos de datos de imágenes en mosaico.
Bioingenieros de la Universidad de Illinois (Urbana, IL, EUA) han desarrollado un microscopio híbrido: un láser infrarrojo y una lente de microscopio especializada (“objetivo de interferencia”) añadidos a una cámara òptica: híbrido óptico-infrarrojo (IR-OH). Tiene alta resolución, gran campo de visión y el software pude recrear coloraciones o superponerlas para formar una imagen completa y digital del tejido.
La biopsia digital tiene una cobertura diez veces mayor, una resolución cuatro veces mayor, dando detalles y en poco tiempo.
Rohit Bhargava, PhD, autor principal del estudio indica que no se requieren coloraciones, y se puede medir tanto la organización de las células como su química, con mejores diagnósticos de cáncer.
Se crea una coloración computarizada a partir de imágenes híbridas óptico-infrarrojas, la imagenología espectroscópica en el infrarrojo medio (IRmedio) ofrece registros moleculares y coloraciones al sondear modos vibracionales de los componentes moleculares.
Bibliografía:
Schnell M, Mittal S, Falahkheirkahn K, Mittal A, Yeh K, Kenkel S, Kajdacsy-Balla A, Carney PS, Bhargava R.; “All-digital histopathology by infrared-optical hybrid microscopy”; Proc Natl Acad Sci USA, 2020 Feb
Una pandemia es la afectación de una enfermedad infecciosa de los humanos a lo largo de un área geográficamente extensa.
La OMS indica que para que pueda aparecer una pandemia, se necesita:
1. Aparición de un virus nuevo, que no haya circulado previamente y, por lo tanto, no exista población inmune a él.
2. Capacidad del virus de producir casos graves de enfermedad.
3. Capacidad de transmitirse de persona a persona de forma eficaz.
En la revisión de 2009 de las fases de una pandemia la OMS mantiene 6 fases:
– 1-3: preparación: actividades de desarrollo de la capacidad y planificación de la respuesta
– 4-6 medidas de respuesta y mitigación
En el periodo posterior al de máxima actividad, con una vigilancia adecuada la intensidad de la pandemia en la mayoría de los países habrá disminuido por debajo de la observada, no pudiendo descartarse nuevas oleadas, y los países han de estar preparados para una nueva segunda ola.
Cuando el número de casos disminuye, ha de compaginarse la información con la advertencia de que puede producirse otro ataque. Las olas pandémicas pueden sucederse a intervalos de meses.
En el periodo postpandémico, los casos de gripe habrán vuelto a ser comparables a los habituales de la gripe estacional. Es importante mantener la vigilancia y actualizar la preparación para una pandemia y los planes respuesta. Puede requerirse una fase intensiva de recuperación y evaluación.
Fases de alerta de pandemia según la OMS (2009)
Fase 1No hay entre los animales virus circulantes que hayan causado infecciones humanas. Fase 2Circulación entre los animales domésticos o salvajes de un virus gripal animal que ha causado infecciones humanas, por lo que se considera una posible amenaza de pandemia. Fase 3Existencia de un virus gripal animal o un virus reagrupado humano-animal que ha causado casos esporádicos o pequeños conglomerados de casos humanos, pero no ha ocasionado una transmisión de persona a persona suficiente para mantener brotes a nivel comunitario. Fase 4Transmisión comprobada de persona a persona de un virus animal o un virus reagrupado humano-animal capaz de causar “brotes a nivel comunitario”. Fase 5Propagación del virus de persona a persona al menos en dos países de una región de la OMS. Fase 6Además de los criterios que definen la fase 5, hay acompañamiento de la aparición de brotes comunitarios en al menos un tercer país de una región distinta. Periodo posterior al de máxima actividad La intensidad de la pandemia en la mayoría de los países con una vigilancia adecuada habrá disminuido por debajo de la observada en el momento álgido.
Un papel importante en el escenario de transición de epidemia a pandemia, son las medidas de contención de contagios: el aislamiento de infectados y la cuarentena; no evitan que se expanda la epidemia, pero evitan que los servicios de salud tiendan a saturarse.
Etapas de una pandemia (David, S. Jones)
1. Las sociedades reaccionan protegiendo los intereses económicos y políticos, ignorando datos concretos. Ocurre hasta la aceleración de la epidemia.
2. Fase de reconocimiento: incremento de los contagios y las muertes. Las personas reaccionan exigiendo explicaciones. Dentro de este contexto entran las advertencias de la OMS, tras declarar la pandemia, advierten “los países no se lo están tomando en serio”
3. Fase de pánico generalizado de los ciudadanos, dramática y disruptiva.
La OMS enumera sistema de gestión de eventos:
– Bases de datos integrales: información sobre las epidemias, la situación de la verificación y las investigaciones de laboratorio y con datos operacionales.
– Seguimiento y registro de la evolución de los brotes: decisiones críticas, medidas más importantes adoptadas por la OMS y sus asociados, y los documentos clave.
– Gestion de apoyo logístico y el equipo: material y suministros especializados empleados en la respuesta.
– Expertos internacionales: que aportan experiencia con base de datos integrada sobre las aptitudes técnicas y la experiencia.
– Red Mundial de Alerta y Respuesta ante Brotes Epidémicos: reseñas centradas en la disponibilidad y capacidad para apoyar la respuesta internacional a los brotes epidémicos.
– Productos de información normalizados: para los Estados Miembros, los funcionarios de salud pública, los medios de información y el público.
– Comunicación con la Red Mundial de Alerta y Respuesta ante Brotes Epidémicos: para fomentar la disponibilidad operacional.
La Universidad de Harvard, la Academia Nacional de Medicina y las Naciones Unidas pusieron en marcha el proyecto de creación de vacunas para evitar catástrofes: CEPI- Center for Epidemic Preparedness Innovations: para que las vacunas pasen todas las pruebas y aprobaciones regulatorias posibles ante un brote, producir un arsenal cuya eficacia pueda aprobarse rápidamente – para después usarse- durante una epidemia.
Cuando una célula detecta que es infectada por un virus libera citoquinas, que activa las células para luchar contra el virus. Estas citoquinas inducen fiebre y otros síntomas debido a la fuerte respuesta inflamatoria. Cuando la infección lleva a una inflamación aguda en las vías respiratorias se produce neumonía que puede ser grave.
La evidencia sugiere que un grupo de pacientes con COVID-19 grave podría tener un síndrome de tormenta de citoquinas.
La linfohistiocitosis hemofagocítica secundaria (SHLH) es un síndrome hiperinflamatorio que se caracteriza por una hipercitoquinemia fulminante y mortal con insuficiencia multiorgánica. En adultos, la SHLH se desencadena con mayor frecuencia por infecciones virales y ocurre en 3,7-4,3% de los casos de sepsis.
Un perfil de citoquinas está relacionado con COVID-19, caracterizada por:
– un aumento de la interleucina (IL)-2, IL-7,
– factor estimulante de colonias de granulocitos
– proteína 10 inducible por interferón gamma
– proteína quimioatrayente de monocitos 1
– proteína inflamatoria de macrófagos 1 alfa
– factor de necrosis tumoral alfa
Un artículo publicado enJournal of Clinical Investigation por investigadores del del CSIC (CNB-CSIC) junto al IdiPaz y el Hospital Universitario Príncipe de Asturias arroja que la proteína p21 promueve la reprogramación de los macrófagos desde M1 a M2. Esta proteína ejerce su efecto sobre los macrófagos controlando la producción de IFN-beta, una molécula proinflamatoria. Esta función de p21 es independiente de sus efectos sobre la proliferación celular durante el desarrollo. P21 actúa como un freno de la inflamación que controla la excesiva activación de los macrófagos M1.
Dove B, et al.; “Cell cycle perturbations induced by infection with the coronavirus infections bronchitis virus and their effect on virus replication”, J. Virol;2006
Gorjana Rackov et al; “P21 mediates macrophage reprogramming through regulation of p50-p50 NF-KB and IFN-beta”. The Journal of Clinical Investigation, 2017
Ed. Sunil K. Lal; “Molecular Biology of the SARS-Coronavirus”; Springer. 2010
Marianna Trakala et al.; “Regulation of macrophage activation and septic shock susceptibility via p21 (WAF1/CIP1), Immunology: 2009
Lang, A et al.; “Severe acute respiratory syndrome coronavirus fails to activate cytokine-mediated immune responses in cultured human”, J. Virol; 2006
Los coronavirus de Wuhan son genéticamente “retrovirus”, tienen como material genético ARN.
David Baltimore es un biólogo estadounidense Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1975, su trabajo consistió en el hallazgo de que el ARN puede ser transcrito por una retrotranscriptasa a ADN, una enzima que se utiliza para replicarse en las células humanas. Importante en el desarrollo de antivirales, clave en las infecciones virales.
Ha revolucionado el campo de la biología molecular, con aplicaciones diversas: detección de enfermedades, terapias de fármacos y en la identificación de perfiles de genes celulares cuya expresión es modulada en respuesta a una infección producida por patógenos.
Baltimore también ha hecho una clasificación de los virus agrupados en grupos dependiendo su tipo de genoma ADN o ARN, monocatenario o bicatenario y su método de replicación, clasificar los virus según su genoma implica que los que quedan encuadrados en la misma categoría se comportarán básicamente de la misma manera, facilitando las investigaciones.
Existen dos clasificaciones de los virus que están autorizadas, por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (estos dos métodos de clasificación no son antagónicas, pueden integrarse entre sí, pues la clasificación del ICTV incluye algunos criterios de la clasificación de Baltimore):
a) La Clasificación de Baltimore, basada en el tipo de ácido nucleico de los virus (ADN o ARN) y su modo de expresión génica.
b) La clasificación del Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV), similar al sistema de clasificación de los seres vivos: orden, familia, subfamilia, género y especie:
GRUPO I: Virus ADN bicatenario (Virus ADNbc o Virus dsDNA) GRUPO II: Virus ADN monocatenario (Virus ADNmc o Virus SSDNA) GRUPO III: Virus ARN bicatenario (Virus ARNbc o Virus dsRNA) GRUPO IV: Virus ARN monocatenario positivo (Virus ARNmc+ o Virus (+) ssRNA) GRUPO V: Virus ARN monocatenario negativo (Virus ARNmc- o Virus (-) ssRNA) GRUPO VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito (Virus ARNmcRT o Virus ssRNA-RT) GRUPO VII: Virus ADN bicatenario retrotranscrito (Virus ADNbcRT o Virus deDNA-RT)
En su concepción original, la clasificación de Baltimore incluía seis clases de genoma vírico, más adelante se han descubierto el genoma de los hepadnavirus (virus de la hepatitis B) para los que se añadió una séptima clase.
El “dogma central de la biología” es que el que código genético se encuentra en el DNA, se transcribe a un RNA mensajero cuya información se traduce a proteínas, los ladrillos de la vida. El estudio de la reproducción de los “retrovirus” poseen la capacidad de transformar células normales sintetizando DNA viral a partir de su genoma RNA mediante una reacción catalizada por la enzima viral “Transcriptasa reversa”, una polimerasa de DNA dependiente de RNA
Revolucionando el campo de la biología molecular, la replicación de los retrovirus es incompatible con el dogma central.
La clasificación de los virus es el proceso de nombrar los virus y colocarlos en un sistema taxonómico, la clasificación de Baltimore de los virus, se basa en el método de síntesis viral del ARN mensajero (ARNm), no supone que es filogenética, ya que los virus no comparten un origen común.
El interés por la virología se inició para controlar las infecciones virales que afectaban a la agricultura, ganadería y la salud humana desde épocas antiguas, el interés por entender en los tiempos actuales los procesos celulares y moleculares.
Los coronavirus es un ejemplo de lo que se denomina zoonosis: enfermedades de los animales que pueden pasar al ser humano, los análisis los relacionan con el grupo 2B de los coronavirus, dentro de la misma familia que el SARS. Más del 60% de las nuevas infecciones emergentes o reemergentes, como son estos casos de los coronavirus son de origen animal, su extensión quizá se deba a nuestra capacidad de movernos por el planeta que a las características de los propios virus. Accidentalmente “han saltado” al ser humano causando un síndrome respiratorio.
Son un grupo de virus de la clase IV (según la clasificación de Baltimore) con genoma compuesto por una sola hebra de ARN sentido positivo. Rodeados por una envoltura con proteínas que se proyectan hacia el exterior. Se han aislado en gran cantidad de animales: perros, gatos, cerdos, vacas, aves, roedores, murciélagos, camellos. En humanos la infección por coronavirus es frecuente y causan enfermedades leves o moderadas del tracto respiratorio superior, conjuntivitis o trastornos gastrointestinales. Desde 2003 se han descrito otros coronavirus de origen animal que han infectado al ser humano causando síndromes respiratorios, son los virus SARS y MERS.
Johns Hopkins CSSE Coronavirus COVID-19 Global Cases https://gisanddata.maps.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/bda7594740fd40299423467b48e9ecf6
La epidemia de COVID-19, conocida como “epidemia por coronavirus de Wuhan”, provocada por el virus SARS-CoV-2, es un brote epidémico empezado el 1 de diciembre de 2019.
El genoma estuvo disponible el día 10. Se trata de un nuevo coronavirus del grupo 2B, de la misma familia que el SARS, por lo que se denomina SARCoV2. La enfermedad se llama “COVID-19”.
Está emparentado con coronavirus de murciélagos. La genética confirma una aparición reciente: a primeros de diciembre. Aunque los virus viven mutando, su frecuencia de mutación no es muy alta.
Es un tipo de virus de ARN que utiliza sus propias enzimas para crear copias de genoma, muta, y sea capacidad de mutación es, potencialmente, su mayor peligro.
El proceso que compara secuencias genéticas se denomina “caracterización genética”. Es importante:
– Para determinar la relación genética con otros virus que tienen un grado de similitud.
– Monitorear cómo evolucionan los virus.
– Identificar cambios genéticos que afectan a las propiedades del virus: propagación, enfermedades de mayor gravedad o desarrollo de resistencias a medicamentos antivirales.
– Evaluar el grado de efectividad de las vacunas.
– Monitorizar cambios genéticos que propicien infecciones interespecíficas.
– Permite tomar decisiones públicas en casos de infección generalizada.
Los virus ARN tienen más tendencia a mutar, pero la mayoría de las mutaciones son perjudiciales para el virus, solo un pequeño porcentaje pueden hacerlo más patógeno o virulento, no se prevé que mute como el virus de la gripe, aunque su virulencia estaría más cerca de ésta.
Los datos de genomas completos son esenciales para el desarrollo de vacunas y de tests diagnósticos e interesante para conocer la dispersión del virus y para detectar mutaciones, estamos en etapas iniciales de investigación:
a) ESTRUCTURA GENÉTICA DEL VIRUS
Científicos chinos de la Academia Científica de China y la Universidad de Pekín estudiaron el cambio genético en los primeros infectados, detectando dos mutaciones:
– S-cov: cercanía más estricta con el tipo de coronavirus relacionado con los murciélagos y menos contagioso.
– L-cov: más contagioso y más destructivo contra el sistema respiratorio de humanos
– Hablan de que haya la probabilidad de existir una tercera mutación.
Estas mutaciones las relacionan con las condiciones ambientales y de la persona contagiada, también advierten que pueden aparecer más mutaciones al expandirse en todo el mundo el nuevo coronavirus.
También se ha descifrado la secuencia genética del coronavirus en Brasil-Oxford, realizado por el Instituto Adolfo Lutz de Brasil en colaboración con el Instituto de Medicina Tropical de la Universidad de Sao Paulo (USP) y la Universidad de Oxford. Identificándose tres mutaciones con respecto a la cepa de referencia de la ciudad china de Wuhan.
También han descifrado el genoma completo del Covid-19 en México, el INDRE (Instituto Nacional de Diagnóstico y Referencia Epidemiológica) junto con científicos de la UNAM (Universidad Nacional Autónoma de México)
b) MAPA 3D PARTE DEL CORONAVIRUS
La Universidad de Texas en Austin y el Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos han creado el primer mapa 3D a escala del coronavirus, fundamental para el desarrollo de una vacuna y medicamentos antivíricos para combatir la enfermedad, coordinado por Jason McLellan, ya habían trabajado antes con las estructuras proteicas del SARS-cov (síndrome agudo respiratorio severo) y el MERS-cov (síndrome respiratorio de Oriente Próximo) para desarrollar vacunas. Usando la molécula como una “sonda” para aislar los anticuerpos producidos por pacientes que están infectados y se han recuperado con éxito.
La búsqueda de la mutación génica se ha orientado a la detección de alelos que producen fenotipos nuevos.
La teoría de Darwin de la evolución presentada en 1859 requiere variaciones hereditarias de la especie para adaptarse al medio. Se relaciona mutaciones del gen, con efectos hereditarios, así con cambios causados en nuevos alelos con fenotipos nuevos podemos identificar el gen. Como las mutaciones son deletéreas, una mutación demasiado frecuente supondría una desventaja para los individuos que la sufriesen. Una tasa de mutación demasiado baja no aporta novedades ventajosas adaptativas para el avance evolutivo en condiciones nuevas, las velocidades de mutación suelen ser las óptimas para el organismo.
Todos los organismos tienen aproximadamente la misma frecuencia de mutación por replicación, tanto si son grandes como si son pequeños. La tasa de mutación del genoma como un todo consiste en la suma de las tasas de mutación de todos los genes. N: número total de genes U: tasa de mutación de todos los genes juntos U: genes aislados con tasa de mutación
N: U/u
Drake ha estimado una tasa de mutación por par de bases mucho mayor para genes particulares de los virus que de las bacterias. No da diferencia significativa si se tiene en cuenta que los números de pares de bases son mayores en las bacterias que en los virus.
La secuenciación de genomas, revela la secuencia de los nucleótidos en un gen, Todos los virus coronavirus constan del ARN de cadena simple a diferencia del ADN de cadena doble. Los genes del ARN están constituidos por cadenas de nucleótidos que están unidas entre sí y cifradas por las letras A, C, G y U (adenina, citosina, guanina y uracilo). La comparación de la composición de nucleótidos en el gen de un virus con el orden de los nucleótidos de otro gen puede demostrar ciertas variaciones entre los distintos virus. La sustitución de los aminoácidos que forman las proteínas superficiales del virus, pueden cambiar las características de propagación y su reacción ante medicamentos antivirales y vacunas.
El análisis filogenético de los coronavíridios (Coronaviridae) conforma un nuevo linaje del subgénero Sarbecovirus dentro del género Betacoronavirus, son virus ARN monocatenarios positivos (ARNmc+ o virus (+) ssRNA), no se replica usando ADN intermediario. Pertenecen al Grupo IV de la clasificación de Baltimore. Con más de 12 patógenos específicos de mamíferos y aves. El ARN es de simple hélice, sentido positivo de 27 a 31 kilobases, con superficies reunidas de 120 a 160 nm de diámetro. Ambos 5´y 3´terminales de genoma tienen una cubierta y un politracto (A) respectivamente.
Wrapp D, Wang N, Corbett KS, Goldsmith JA, Hsieh CL, Abiona O, Graham BS, McLellan JS, “Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation”; Science.2020 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32075877
Coronavirus mainly infect the upper respiratory and gastrointestinal tract of mammals and birds, with a significant percentage of colds in adults and children. They can also cause respiratory pathologies such as viral pneumonia or secondary bacterial pneumonia and bronchitis, viral bronchitis or secondary bacterial bronchitis.
There are currently seven known strains that infect humans.
Vijaykrishna at cols. Said that a change from a constant virus population size to logistic or exponential population growth has been associated with the interspecies transmission of viruses from reservoir to an alternate host.
Coronaviruses use the host cell machinery, through a protein called “replicase” that is in their genome, replicates their RNA in other copies of RNA.They also enjoy a “protease” that separates the proteins from the chain, a genetic economy for the virus, encoding a larger number of genes in a small number of nucleotides, as shown by Fehr at cols.
Bibliography:
D. Vijaykrishna; G.J.D. Smith; J.X. Zhang, J.S.M. Peiris; H. Chen and Y. Guan;“Evolution Insights into the Ecology of Coronaviruses” J. Virol 2007 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17267506
Esto supone un gran avance en el conocimiento y control de las enfermedades genéticas de la sangre.
En el 2017 se publica en Nature, un trabajo del Boston Children´s Hospital en EE. UU en el que generan en el laboratorio células madre que forman sangre a través de otras pluripotentes.
Se toman células de pacientes con trastornos genéticos de la sangre, con genes se corrige el defecto genético y se hacen células sanguíneas funcionales.
La técnica permite crear células madre de la sangre de modo práctico y seguro:
a) Expusieron células madre pluripotentes humanas a señales químicas que las llevan a diferenciarse en células y tejidos especializados.
b) Añaden factores reguladores genéticos (de transcripción) que llevan al endotelio hacia un estado de formación de sangre.
c) Transplantan en ratones las células endoteliales hemogénicas modificadas genéticamente.
En el sistema circulatorio del ratón así aparecen diferentes tipos de células sanguíneas humanas:
• Glóbulos rojos
• Células mieloides (precursores de monocitos, macrófagos, neutrófilos, plaquetas)
• Linfocitos T y B
Las células madre tienen la capacidad de dividirse (a través de la mitosis) y diferenciarse en diversos tipos de células especializadas, además de autorrenovarse para producir más células madre. En organismos adultos, las células madre y las células progenitoras actúan en la regeneración o reparación de los tejidos del organismo.
Hay “células madre adultas” con renovación periódica o su regeneración cuando se produce algún daño tisular. Y “células madre embrionarias” que forman parte de la masa celular interna de un embrión de 4-5 días de edad. Son pluripotentes: pueden dar origen a las tres capas germinales:
• Ectodermo
• Mesodermo
• Endodermo
Las células madre embrionarias pluripotentes se encuentran en la masa celular interna (ICM) del blastocito.
Teniendo en cuenta su “potencia” las células madre pueden clasificarse en siete tipos: 1. Células madre totipotentes
Forman un organismo completo: componentes embrionarios y extraembrionarios 2. Células madre pluriopotentes
Pueden formar endodermo, ectodermo y mesodermo. 3. Células embrionarias multipotentes
Derivan de la cresta gonadal, dando origen: a las gónadas, ovario o testículo, óvulos y espermatozoides. 4. Células madre pluripotentes inducidas (iPS)
Células humanas de adulto manipuladas, generando células con pluripotencialidad inducida (iPS) 5. Células madre multipotentes
Células humanas que generan solo células de su misma capa o linaje de origen embrionario: celula madre de médula ósea, célula madre hematopoyética 6. Células madre unipotentes
Se diferencian en un solo tipo de células 7. Células madre oligopotentes
Se diferencian en pocos tipos de células
Las células madre del Sistema Nervioso Central (SNC) pueden generar: neuronas, astrocitos y oligodendrocitos. Las células madre mesenquimatosas (MSC) humanas contribuyen a la regeneración de los tejidos mesenquimatosos: hueso, cartílago, músculo, ligamento, tendón, tejido adiposo y estroma.
En 1970, se encontró que los embriones tempranos de ratón, con frecuencia desarrollaban tumores cuando eran retirados del útero y trasplantados en un sitio anómalo. Martin Evans y Matthew Kaufman demostraron que las células madre podían cultivarse directamente a partir de embriones de ratón normales (Nature, 1981). Las células de carcinoma embrionarias se derivaban a partir de células madre embrionarias normales. Si las células madre embrionarias eran inyectadas en un ratón, formaban tumores que contenían múltiples tipos celulares diferenciados. Parecía entonces que podían establecerse en un cultivo a partir de embriones normales la amplia gama de tipos celulares.
En 2007, tres grupos de investigación generaron las primeras células madre pluripotentes inducidas a partir de otras de la piel humana y mediante reprogramación genética.
Las células madre con la capacidad de diferenciación más amplia son las “células madre embrionarias” (células ES: embryonic stem) que están presentes en los embriones tempranos y pueden dar lugar a todos los tipos celulares diferenciados de los organismos adultos.
En la “clonación terapéutica” un núcleo de una célula humana adulta sería transferida a un oocito y se emplearía para producir un embrión temprano en cultivo. Podrían en principio emplearse para generar los tipos de células diferenciadas para la terapia de trasplante, ofreciendo posibilidades terapéuticas para enfermedades como: enfermedad de Parkinson, enfermedad de Alzheimer, la diabetes y lesiones de la médula espinal.
Bibliografía:
• Geoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman, “La Célula” Boston University, Ed. Marban; 2004
El “día Internacional del Alzheimer” se conmemora el 21 de septiembre, fecha fijada por la OMS y la Federación Internacional del Alzheimer.
En 2015 la OMS estimó en 47,5 millones el número de casos en el mundo. La mitad de todos los casos nuevos de demencia cada año son pacientes con alzhéimer. El papel que juega el cuidador del sujeto con alzhéimer es fundamental.
Resultados recién publicados en la revista Brain, colaboración de científicos japoneses y españoles arroja nueva luz sobre las primeras alteraciones cerebrales inducidas por la Enfermedad.
La enfermedad de Alzheimer (EA), también denominada demencia senil de tipo Alzheimer (DSTA), es una enfermedad neurodegenerativa que se manifiesta como deterioro cognitivo y trastornos conductuales. Se mueren las células nerviosas y se atrofian diferentes zonas del cerebro.
Aparece con mayor frecuencia en personas mayores de 65 años de edad y en mujeres, la edad avanzada es el principal factor de riesgo para sufrir Alzheimer: mayor frecuencia a mayor edad. La enfermedad de Alzheimer, es la forma más común de demencia, acapara entre un 60% y un 70% de los casos. La demencia es un síndrome caracterizado por el deterioro de la función cognitiva más allá de lo que podría considerarse una consecuencia del envejecimiento normal. La demencia afecta a la memoria, el pensamiento, la orientación, la comprensión, el cálculo, la capacidad de aprendizaje, el lenguaje y el juicio. La conciencia no se ve afectada. Suele ir acompañado de deterioro del control emocional, el comportamiento social o la motivación.
La neuropatología característica fue observada por primera vez por el psiquiatra alemán Alois Alzheimer en 1906. Fue un psiquiatra y neurólogo que identificó los síntomas, lo observó en una paciente en 1901, y publicó los descubrimientos que hizo al examinar post mortem su cerebro en 1906. Conoció en Frankfurt al neurólogo Frans Nissl, gran parte del trabajo suyo en patología cerebral se basa en el método de tinción Nissl (tinción con anilinas) en las secciones histológicas.
Las investigaciones suelen asociar la enfermedad a la aparición de placas seniles y ovillos neurofibrilares. Los cambios en la proteína tau producen la desintegración de los microtúbulos en las células cerebrales. La producción y agregación de los péptidos AB (beta amiloides) desempeñan un papel rol en el alzhéimer. La acumulación de los péptidos AB como el evento principal que conlleva la degeneración neuronal. Se produce muerte celular programada o apoptosis, se inhiben funciones enzimáticas y se altera la utilización de la glucosa por las neuronas. Hay procesos inflamatorios como consecuencia de los daños en los tejidos o como expresión de la respuesta inmunológica.
Ciertos genes actúan como factores de riesgo. La mayoría de las mutaciones en el gen de la APP y en los de las presenilinas, aumentan la producción de una pequeña proteína llamada beta- amiloide, la cual es el principal componente de las placas seniles. En una pequeña proporción delos pacientes el Alzheimer es debido a una generación autosómica dominante, aparece por lo tanto como consecuencia de mutaciones autosómicas dominantes.
Estas mutaciones se han descubierto entres genes distintos:
– El gen de la proteína precursora de amiloide (la APP) – Los genes de las presenilinas 1 y 2
Dentro del cromosoma 21 se encuentra el gen PPA. Las mutaciones producen un aumento de las concentraciones del péptido Ab. La gran producción de Ab llevaría a la formación de depósitos en forma de placas seniles.
Una colaboración de científicos japoneses y españoles, describen en 2018 una nueva serie de biomarcadores que caracterizan las etapas iniciales de la enfermedad: “Electromagnetic signatures of the preclinical and prodormal stages of Alzheimer´s disease”.
El análisis de exomas permitió al equipo de Carlos Cruchaga y Alison Goate, “Rare coding variants in the phospholipase D3 gene confer risk for Alzheimer´s disease” Cruchaga et al (2014) identificar variantes del gen PDL3 asociadas a la enfermedad de Alzheimer. El descubrimiento de PLD3 fue gracias a un diseño mixto que incluía familias afectadas por la EA y una extensa cohorte de casos y controles. La variante p. V232M se segregaba, además re-secuenciaron el gen en otros 2.000 casos y observaron que otras variantes, aparte de p. V232 M, participaban en la patogenidad de PLD3, tanto en americanos de origen europeo, como americanos de origen africano. PLD3 se expresa en grandes cantidades en neuronas del hipocampo, córtex enthortinal y córtex frontal. El único gen que se ha asociado de forma constante con la enfermedad es el gen APOE; se sabe que ser portador del alelo 4 incrementa las posibilidades de una persona de padecer Alzheimer entre 3-8 veces; el componente hereditario del Alzheimer llega al 60-80%.
Nakamura et al.; “Electromagnetic signatures of the preclinical and prodomal stages of Alzheimer´s disease”, Brain, 2018 https://doi.org/10.1093/brain/awy044
Cruchaga C. et al; “Rare coding variants in the phospholipase D3 gene confer risk for Alzheimer´s disease”, Nature 2014
“Cáncer” es un término que designa un amplio grupo de enfermedades que pueden afectar a cualquier parte del organismo; también se habla de “tumores malignos” o “neoplasias malignas”.
Se produce por la transformación de células normales en células tumorales en un proceso que tiene varias etapas, pasando de una lesión precancerosa a un tumor maligno. Resultado de la interacción de factores genéticos del paciente y agentes externos: a) Carcinógenos físicos: radiaciones ultravioletas e ionizantes b) Carcinógenos químicos: amianto, humo del tabaco, aflatoxinas y arsénico c) Carcinógenos biológicos: virus, bacterias y parásitos.
La incidencia de esta enfermedad aumenta con la edad:
– Se acumulan factores de riesgo de determinados tipos de cáncer
– Disminuye la eficacia de los mecanismos de reparación celular
A lo largo del siglo XXI el cáncer será la principal causa de muerte en los países desarrollados. La frecuencia relativa de cada tipo de cáncer varía según el sexo y la región geográfica. En Europa, en varones, el cáncer de próstata es el más frecuente, seguido del cáncer de pulmón y el de colon y recto. En mujeres, el más frecuente es el cáncer de mama, seguido del colorrectal y el de pulmón.
Alrededor de un tercio de las muertes por cáncer se debe a los principales factores de riesgo conductuales y dietéticos:
– Índice de masa corporal elevado
– Ingesta reducida de frutas y verduras
– Falta de actividad física
– Consumo de tabaco y consumo de alcohol
El tratamiento del cáncer se fundamenta en cuatro pilares:
– Cirugía
– Quimioterapia
– Radioterapia
– Inmunoterapia
Los ensayos clínicos se diseñan para mejorar las terapias contra el cáncer, la respuesta al tratamiento puede ser:
– Completa: se produce la desaparición de todos los signos y síntomas de la enfermedad
– Parcial: existe una disminución significativa de todas las lesiones mensurables.
Cirugía
– Preventiva: para extirpar lesiones que con el tiempo pueden llegar a ser malignas – Diagnóstica: una muestra de tejido para analizarla
– De estadiaje; conocer la extensión del tumor – Curativa: se extirpa todo el tumor con tejido sano de alrededor
– Paliativa: para tratar alguna complicación del tumor y disminuir los síntomas que se ocasionan
– Reparadora: para restaurar la apariencia y la función de un órgano tras la realización de la cirugía curativa.
Quimioterapia
Su objetivo es destruir, empleando una gran variedad de fármacos, las células que componen el tumor con el fin de reducir y eliminar la enfermedad.
Los fármacos se denominan antineoplásicos o quimioterápicos. Este tratamiento se administra en forma de ciclos. La quimioterapia puede administrarse en forma de pastillas o inyectando la medicación en una vena.
Radioterapia
Puede administrarse asociada a otras terapias (cirugía y quimioterapia) o como tratamiento único. Puede ser de dos tipos:
– Externa: administración de las radiaciones desde el exterior mediante unos equipos que generan la radiación – Interna: administración de la radiación a través de materiales radiactivos (isótopos) con distintas formas, que se introducen en el organismo, muy próximos o en contacto con el tumor.
El síndrome de descompresión es el término empleado para denominar a la enfermedad aguda crónica en medicina como embolia gaseosa producida por una disminución brusca de la presión atmosférica.
Este síndrome de descompresión también es conocido como “enfermedad de los buzos” o “mal de presión”.
La primera vez que se observó este proceso fue en 1839, conocido entre los buzos que están durante tiempo prolongado en cámaras de aire comprimido. Los síntomas aparecían al volver al hábitat normal. La medida terapéutica conocida era devolver al buzo a una cámara de alta presión, e iniciar la descompresión.
Se produce una sobresaturación excesiva de gas inerte que puede alcanzar el punto crítico de sobresaturación a partir del cual el gas cambia de estado y forma burbujas.
Estas burbujas pueden ser: intravasculares o extravasculares creando un cuadro sintomático de enfermedad descompresiva.
Un descenso brusco de la presión del aire produce una disminución de la solubilidad de las fases en solución, y los gases disueltos retornan al estado gaseoso dentro de la corriente sanguínea, formando burbujas de gas. Estas burbujas de gas liberadas dentro de la corriente sanguínea pueden obstruir algunos de los vasos terminales (arteriolas), interrumpiendo el aporte sanguíneo a las terminaciones nerviosas, desencadenándose así los síntomas que se producen debido a cuadros isquémicos (infartos) en diferentes zonas, cerebrales, óseas, renales, etc.
Para prevenir esta enfermedad en los buzos, deben de respirar una mezcla gaseosa que contenga uno o más gases inertes (nitrógeno, helio, hidrógeno), y deben permanecer un tiempo y a una profundidad determinada para que se produzca una saturación considerable de gas inerte en los tejidos. Para ello es necesario realizar durante el ascenso paradas estáticas por el buzo para eliminar el sobrante de gas inerte que se acumula en los tejidos.
Solo la mitad de las personas con enfermedad por descompensación presentan síntomas al cabo de una hora de salir a la superficie, mientras que un 90% los manifiesta al cabo de 6 horas.
Los primeros síntomas pueden ser:
– Fatiga
– Inapetencia
– Cefalea
– Vaga sensación de malestar
Los síntomas que indican la afectación de la médula espinal: pueden incluir entumecimiento, hormigueo, debilidad o una combinación de los anteriores, y pueden darse en los brazos, en las piernas o en las cuatro extremidades. Los síntomas de afectación cerebral son en su mayoría similares a los de la embolia gaseosa, e incluyen:
– Cefalea
– Confusión
– Dificultad para hablar
– Visión doble
La pérdida de consciencia es poco habitual. Los síntomas de afectación del oído interno tales como vértigo severo, zumbido en los oídos y pérdida de audición. Los síntomas de afectación pulmonar provocados por las burbujas de gas que viajan a través de las venas hacia los pulmones, producen tos y dolor torácico y empeoran progresivamente la dificultad para respirar (asfixia). Los casos graves que son raros, pueden acabar en choque (shock) y muerte.
El riesgo de sufrir la enfermedad por descompresión se agrava con muchos de los siguientes factores:
– Defectos cardiacos
– Agua fría
– Deshidratación
– Volar después de bucear
– Esfuerzo
– Fatiga
– Aumento de presión (por profundidad en la inmersión)
– Tiempo transcurrido en un ambiente presurizado
– Obesidad
– Edad avanzada
– Ascenso rápido
Tipos de descompresión:
a) El tipo I de enfermedad de descompresión tiende a ser leve y afecta principalmente a las articulaciones, la piel y los vasos linfáticos. b) La enfermedad de descompresión de tipo II, potencialmente mortal o a menudo afecta a sistemas de órganos vitales, entre los que se incluyen el cerebro y la médula espinal, el sistema respiratorio y el sistema circulatorio.
Efectos tardíos de la enfermedad por descompresión:
– La osteonecrosis disbárica (necrosis ósea avascular) es un efecto tardío de la enfermedad de descompresión que implica la destrucción de tejido óseo, especialmente el hombro y la cadera. En las personas que trabajan en un entorno submarino profundo.
– Problemas neurológicos crónicos, como la parálisis parcial, suelen deberse a que el tratamiento de los síntomas de la médula espinal fue postergado o inadecuado.
El aire está sometido principalmente de nitrógeno y oxígeno. Al estar sometido a presión elevada se comprime, cada inspiración realizada en las profundidades contiene muchas más moléculas que una inspiración en la superficie. El exceso de moléculas de oxígeno inhaladas bajo una presión elevada no se acumula. Sin embargo, el exceso de moléculas de nitrógeno sí se acumula en la sangre y los tejidos. A medida que va disminuyendo la presión exterior durante el ascenso tras una inmersión o durante la salida de una cámara hiperbárica, el nitrógeno acumulado que no puede expirarse de inmediato forma burbujas en la sangre y los tejidos. Estas burbujas pueden expandirse y lesionar los tejidos o bien obstruir los vasos sanguíneos de varios órganos, ya sea directamente o provocando pequeños coágulos de sangre.
Durante una reducción de la presión ambiente, la presión puede exceder la velocidad a la que el gas se puede eliminar por difusión y perfusión, si la concentración es demasiado alta puede llegar a una etapa en la que la formación de burbujas puede ocurrir y sobresaturar los tejidos.
Tensión de gas inerte en los compartimientos de tejido durante una inmersión de descompresión con el cambio de gases para acelerar la descompresión.
La descompresión implica una compleja interacción en la solubilidad del gas, presión parcial y gradientes en la concentración, la difusión sirve como transporte en la mecánica de burbujas en los tejidos vivos.
Solubilidad: propiedad de un gas, líquido o sustancia sólida que tendrá lugar en la dispersión homogénea en forma de moléculas o iones en un medio líquido o sólido. Gradiente de presión parcial: se puede utilizar como un modelo para el mecanismo de accionamiento de la difusión. Es la variación de la presión del soluto en un punto a otro en el disolvente. Perfusión: flujo de masa de sangre a través de los tejidos, los materiales disueltos son transportados en la sangre mucho más rápido del o que serían distribuidos solamente por difusión.
Saturación y sobresaturación: cuando el suministro de gas a un disolvente es ilimitado, el gas se difunde en el disolvente hasta que se alcance el equilibrio y la cantidad de difusión de vuelta es igual a la cantidad de difusión La desgasificación de los tejidos: el gas permanece en los tejidos hasta que la presión parcial de este gas en los pulmones se reduce lo suficiente para causar un gradiente de concentración con la sangre a una concentración más baja que los tejidos. Insaturación inherente: una reducción metabólica de la presión total de gas en los tejidos. En un estado de equilibrio cuando los tejidos se han saturado por los gases inertes de la mezcla del tanque, algunos procesos metabólicos reducen la presión parcial del oxígeno menos soluble y lo reemplazan con dióxido de carbono, que es considerablemente más soluble en agua.
Detector ultrasónico de burbujas Doppler: es un equipo de detección de burbuja que utiliza señales ultrasónicas reflejadas desde las superficies de burbujas para identificar y cuantificar las burbujas de gas presentes en la sangre venosa.
Para prevenir la formación de “burbujas de gas” los buzos limitan la profundidad y la duración de las inmersiones, hasta el punto de que no sea necesario hacer paradas de descompresión durante el ascenso o bien ascendiendo con paradas de descompresión, según las guías. En ellas se detalla un patrón de ascenso que, permite expulsar el exceso de nitrógeno sin causar las lesiones. Hay unas computadoras portátiles sumergibles que miden la profundidad y el tiempo de permanencia. Calcula la descomprensión para un retorno seguro hasta la superficie e indica cuando hay que hacer las paradas.
Son necesarias algunas precauciones:
– Tras varios días de inmersión, se recomienda pasar un periodo de 12 a 24 horas antes de hacer un viaje aéreo o de más altitud.
– Las personas recuperadas de un trastorno por descompresión moderada deben abstenerse de practicar submarinismo por lo menos durante un periodo de 2 semanas.
– Las personas que han sufrido una descompresión, no deben volver a bucear hasta haberse sometido a una valoración médica.
Alrededor del 80% de las personas se recuperan completamente.
A veces se requiere el tratamiento con “una cámara de alta presión”: terapia de recompresión. Restaura la circulación sanguínea normal y el oxígeno en los tejidos afectados. Después de la recompresión, la presión se reduce gradualmente con pausas establecidas para dar tiempo a que el exceso de gases abandonen el organismo sin causar daños. Bibliografía:
Guyton y Hall; “Tratado de fisiología médica”, 13ª edición, Ed. Elsevier; 2016
Guías FEDAS (Federación Española de Actividades Subacuáticas)
