Archivo de diciembre, 2018

La edad es algo más que un número. El aprendizaje automático podría predecir el envejecimiento

Los profesionales médicos y la ciencia han observado durante mucho tiempo que la edad biológica y la edad cronológica no siempre coinciden. Un niño de 5 años puede presentar muchos signos de vejez y padecer numerosas enfermedades relacionadas con la edad, mientras que un una persona mayor de 80 años puede ser sano y robusto. Si bien los factores ambientales como la dieta, la actividad física y otros factores juegan un papel muy importante, hay muchos otros factores que contribuyen también a diferenciar cómo algunas personas envejecen mejor que otras. Esos factores siguen siendo aún poco conocidos…

Hace pocos días un estudio publicado en la revista Genome Biology , un equipo de investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos de California, ha desarrollado un proyecto de investigación mediante el análisis de células de la piel en muestras humanas tomados de 133 individuos sanos con edades comprendidas entre 1 y 94 años, con el objetivo de encontrar ”firmas moleculares” que puedan predecir la edad biológica. Los investigadores se centraron en un tipo de célula de la piel llamada fibroblastos dérmicos, que generan tejido conectivo y ayudan a la piel a sanar después de una lesión. Eligieron este tipo de células por dos razones: primero, las células son fáciles de obtener con una biopsia de piel simple y no invasiva; en segundo lugar, estudios anteriores indicaron que es probable que los fibroblastos contengan firmas de envejecimiento. Esto se debe a que, a diferencia de la mayoría de los tipos de células que se regeneran por completo cada pocas semanas o meses, un subconjunto de estas células permanecen durante toda nuestra vida.

Para obtener una muestra representativa, el equipo estudió un promedio de 13 personas por cada década de edad. El laboratorio cultivó las células para multiplicarlas, luego usó un método llamado secuenciación del ARN (RNA-Seq) para buscar biomarcadores en las células que cambian a medida que las personas envejecen. La peculiaridad de la investigación ha sido la utilización de técnicas de aprendizaje automático e inteligencia artificial mediante el entrenamiento de algoritmos personalizados para clasificar los datos del RNA-Seq. El equipo encontró ciertos biomarcadores que indicaban el envejecimiento y podían predecir la edad de una persona con un error de menos de ocho años de promedio. Para la validación del algoritmo, el equipo utilizó fibroblastos de 10 pacientes con progeria, una enfermedad genética caracterizada por el envejecimiento prematuro. Basado en el análisis de las firmas moleculares de estos pacientes, que tenían entre dos y ocho años, el modelo predijo que sería aproximadamente una década mayor que su edad cronológica.

El objetivo de perfeccionar este algoritmo es que pueda predecir un envejecimiento saludable y un envejecimiento no saludable, y tratar de encontrar las diferencias. El estudio trata de proporcionar una base para abordar las cuestiones no resueltas en el envejecimiento humano, como es la cuantificación de la tasa de envejecimiento en momentos de estrés.

El análisis del equipo de Salk fue diferente de los enfoques anteriores tomados por otros laboratorios para estudiar el envejecimiento biológico. La mayoría de los estudios anteriores se centraron en los cambios en solo unos pocos sitios de metilación del ADN, en lugar de observar los cambios de expresión en todo el genoma. El conjunto de datos también fue mucho más grande que cualquier investigación de este tipo que se haya hecho antes, porque incluía a muchas personas que representan un rango de décadas. Los investigadores han hecho públicos los datos para que otros investigadores puedan usarlos.

Desarrollar una mejor comprensión de los procesos biológicos del envejecimiento podría eventualmente ayudar a abordar las condiciones de salud que son más comunes en la vejez, como las enfermedades cardíacas y la demencia. Además si los hallazgos son validados, los médicos podrían usar este tipo de análisis para determinar cuándo comenzar a evaluar a sus pacientes para detectar afecciones relacionadas con la edad y aconsejarles de forma preventiva sobre opciones de estilo de vida saludables más personalizadas.

El siguiente paso de la investigación será buscar estas firmas moleculares en otros tipos de células para confirmar estas hipótesis.

Referencia: Jason G. Fleischer, Roberta Schulte, Hsiao H. Tsai, Swati Tyagi, Arkaitz Ibarra, Maxim N. Shokhirev, Ling Huang, Martin W. Hetzer, Saket Navlakha. Predicting age from the transcriptome of human dermal fibroblastsGenome Biology, 2018; 19 (1) DOI: 10.1186/s13059-018-1599-6

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La pérdida de audición temprana es un factor de riesgo para la salud cardiovascular

Un nuevo estudio relaciona la pérdida auditiva con un mayor riesgo de mortalidad antes de los 75 años debido a una enfermedad cardiovascular. Investigadores del Centro de Envejecimiento Robert N. Butler Columbia, en la Escuela de Salud Pública Mailman de la Universidad de Columbia, hallaron entre sus resultados que la mortalidad entre las personas con pérdida auditiva es elevada, especialmente entre hombres y mujeres menores de 75 años y aquellos que están divorciados o separados. Sin embargo, el riesgo de mortalidad disminuyó en los adultos con una pareja con “buen oído”. Este es el primer estudio que investiga los efectos combinados de la pérdida de audición asociadas con las relaciones sociales-familiares y el aumento del riesgo de mortalidad. Los hallazgos se han publicado en la revista Social Science and Medicine.

Es bien conocido que el propio envejecimiento aumenta considerablemente el riesgo de pérdida de audiciónLa pérdida de audición es la 4ª causa principal de discapacidad. Dependiendo de la edad, la probabilidad de padecer perdida auditiva aumenta aproximadamente el 1% entre las personas de 40 a 44 años, hasta el 50% en mujeres y el 62% en hombres de 80 a 84 años.

Los investigadores analizaron datos de 50.462 adultos inscritos en el Estudio de Pérdida Auditiva de Nord-Trøndelag de 1996 a 1998. Utilizaron el Registro de Causas de Muerte de Noruega para identificar muertes hasta 2016. Los datos sobre el estado civil y el número de hijos se obtuvieron del Registro Nacional de Población . Los investigadores también categorizaron aquellos individuos fumadores, además de los hábitos de consumo de alcohol y la actividad física.

Tras el análisis de todos estos datos se obtuvieron varias correlaciones y patrones de asociación referidos a la pérdida de audición, las relaciones sociales y el aumento de mortalidad. Los hallazgos del grupo de investigación encontraron que el exceso de mortalidad entre los discapacitados auditivos puede ser particularmente mayor entre individuos con vínculos familiares-sociales más débiles, por ejemplo, entre los hombres divorciados o mujeres que no tienen hijos con pérdida auditiva por debajo de los 75 años, se encontraron mayores probabilidades de mortalidad. Estos resultados podrían explicarse ya que es más probable que las relaciones familiares más estrechas o con fuertes vínculos, podrían permitir que alguien con pérdida auditiva en mayor medida sea más activo socialmente, ya que el cónyuge o familiar puede brindar apoyo, tomar la iniciativa y ayudarlo a superar los umbrales para socializar con otros. Un cónyuge también podría alentar el uso de asistencia técnica, como audífonos, y ayudar en la consulta de servicios de salud cuando sea necesario. Tener vínculos familiares o de amistades fuertes también puede servir como un amortiguador contra las consecuencias anímicas y económicas perjudiciales de la pérdida auditiva.

Referencia: Bo Engdahl, Mariann Idstad, Vegard Skirbekk. Hearing loss, family status and mortality – Findings from the HUNT study, NorwaySocial Science & Medicine, 2019; 220: 219 DOI: 10.1016/j.socscimed.2018.11.022

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Una mejor “visión” de la detección temprana del Alzheimer (actualización)

Eye examUno de los grandes desafíos de la medicina es la determinación de biomarcadores y test de detección temprana de las enfermedades. Esto es especialmente importante en el caso de las enfermedades relacionadas con el envejecimiento y especialmente en el caso de las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer que se inician mucho antes de la aparición de los primeros síntomas. Por eso detectar el inicio de la acumulación de las placas seniles y ovillos neurofibrilares mediante pruebas tempranas sería un gran paso para la lucha contra la enfermedad.

Actualmente la única manera segura de confirmar la enfermedad de Alzheimer es examinar el cerebro de una persona después de que ha muerto para la detección de estas acumulaciones de placas y ovillos. Sin embargo, los investigadores están desarrollando experimentalmente hipótesis que teorizan sobre la estrecha relación del ojo (retina) con el cerebro que permitiría abrir una “ventana” mucho más accesible para la detección y estudio de la progresión de la enfermedad, ya que las placas asociadas con el Alzheimer se producen no sólo en el cerebro sino también en la retina, ya que esta estructura de la parte posterior del ojo comparte muchas de las características del cerebro.

Una investigación publicada recientemente en la revista Investigative Ophthalmology & Visual Science, muestra cómo es la técnica y la capacidad de detección que tiene esta prueba de la retina en ratones. Científicos de la Universidad de Minnesota en cooperación con la compañía de tecnología de imágenes CytoViva, con sede en Alabama, están desarrollando un dispositivo de diagnóstico no invasivo que intenta detectar las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer antes de que aparezcan los primeros síntomas físicos. La prueba trataría obtener imágenes de la retina utilizando lo que se conoce como imágenes hiperespectrales, es decir emitir una luz que brille en los ojos, llegaría a la retina situada en la parte posterior del ojo, y se refleja de nuevo, de tal manera que el dispositivo utilizado es capaz de mostrar imágenes de la retina a lo largo de diferentes longitudes de onda. Sobre la base de estos experimentos desarrollados sobre una población de ratones y muestras de células de retina humana, se pueden obtener patrones de dispersión de la luz formadas por las partículas microscópicas de β-amiloide, a partir del análisis de las imágenes. En esta investigación se probó esta técnica en una población de ratones seleccionados específicamente para desarrollar la enfermedad de Alzheimer y se comparan sus resultados con ratones control. En el análisis de los resultados, observaron a lo largo de las diferentes etapas de la enfermedad, un patrón de dispersión de la luz que se repetía incluso antes de que los síntomas se presentaran.

El grupo de investigación se encuentra ahora reclutando un grupo de voluntarios humanos tanto con la enfermedad como con buen estado de salud, para llevar a cabo un ensayo clínico en fase 1 con esta tecnología. El éxito de estas técnicas de detección temprana, sería un gran paso no sólo para la lucha preventiva de la enfermedad, sino también porque abriría nuevas vías de investigación para desarrollar fármacos de actuación temprana que ahora mismo es difícil probar en humanos que no han sido diagnosticados todavía.

Hay que especificar que los hallazgos de la placa de β-amiloide presente en la retina y la tecnología de imagen óptica comenzaron en el Hospital Cedars-Sinai con estudios en roedores vivos e investigación post-mortem con retinas humanas de personas que habían fallecido con Alzheimer. Los primeros resultados se publicaron ya en 2010. Este estudio de la Universidad de Minnesota es uno de varias investigaciones en curso para determinar si se pueden obtener resultados similares en los seres humanos para la detección temprana de la enfermedad a partir de la retina.

Existen también otras investigaciones en busca de técnicas no invasivas que detecten de forma temprana la enfermedad de Alzheimer, entre ellas se podrían destacar:

  • A través de un simple análisis de saliva podría ayudar a determinar sí se va a desarrollar la enfermedad durante los próximos seis años. En un estudio preliminar presentado en la Conferencia Internacional de la Asociación de Alzheimer (CIAC) en Washington, los investigadores de la Universidad de Alberta, encontraron metabolitos específicos (subproductos moleculares del metabolismo) presentes en la saliva que podrían indicar cambios metabólicos en el cerebro y que podría significar que se está ante las primeras etapas de Alzheimer. Otro estudio del Instituto de investigación Beaumont (Michigan), utiliza biomarcadores metabolómicos fiables basados en H NMR.
  • Una investigación internacional liderada por el Centro de Tecnologías Biomédicas de la Universidad Politécnica de Madrid avanza hacia el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer mediante el estudio de los patrones de actividad cerebral. Se trata de técnicas de neuroimagen, ya que mediante ellas es posible estudiar los cambios que se producen en el cerebro. Una de estas técnicas, la magnetoencefalografía (MEG), es capaz de medir con mucha precisión los campos magnéticos producidos por la actividad neuronal del cerebro. Mediante esta técnica es posible clasificar a los participantes de los grupos internacionales como ancianos sanos o con deterioro cognitivo leve con un 82% de precisión.
  • Pruebas de sensibilidad e identificación del olor para la detección de las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer. Una reducción en la capacidad de identificar olores se ha asociado en varios estudios con la pérdida de función en las neuronas y el avance de la enfermedad, ya que la capacidad del sentido del olfato se asocia con el primero y más corto de los nervios craneales, y con frecuencia es uno de los primeros nervios afectados por el declive cognitivo.

Actualización (07/10/2016)

  • Diagnósticos asistidos por ordenador (DAO) mediante la fusión de imágenes funcionales y estructurales basado en el uso de la técnica de aprendizaje profundo –conocido también como Deep Learning. Esta técnica de la Inteligencia Artificial (IA) tiene como objetivo modelar abstracciones de alto nivel en datos para lograr que las computadoras aprendan a diferenciar el cerebro de una persona sana del de una persona enferma extrayendo automáticamente las regiones de interés que se encuentren afectadas. Esta técnica esta siendo desarrollada por el grupo de trabajo BioSip de la Universidad de Málaga, en colaboración con un grupo de investigadores de la Universidad de Granada, lleva años estudiando este tipo de señales e imágenes biomédicas.
Actualización (24/11/2016)
  • Recientemente se ha analizado un gen que expresa un neurotransmisor podría permitir la detección temprana de la enfermedad de Alzheimer, mediante un simple análisis de sangre (Universidad de Tel Aviv). El gen, denominado RGS2 (Regulador de la proteína de señalización 2), antes no había sido implicado en la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores informan de que una menor expresión en células de el gen RGS2, aumentaría la sensibilidad a los efectos tóxicos de la acumulación de la β-amiloide en las neuronas. Se ha encontrado acumulación de la  β-amiloide, no solo en cerebros con Alzheimer, sino en cerebros sanos de edades avanzadas, lo que sugiere que es la expresión de dicho gen la que determina la susceptibilidad a esa acumulación de proteína. Los investigadores han encontrado que la expresión reducida del RGS2 ya se puede detectar en las células sanguíneas durante el deterioro cognitivo leve, en la fase más temprana de la enfermedad de Alzheimer. lo que podría determinar un diagnóstico precoz con un simple análisis de sangre.

Actualización (05/04/2017)

  • Investigadores de la Universidad de Valladolid y del Hospital Universitario Río Hortega han comprobado que el análisis de las fluctuaciones espacio-temporales de los electroencefalogramas, una prueba sencilla y aún no incluida en los protocolos de diagnóstico de este tipo de demencia, puede ser útil para entender los mecanismos neuronales implicados en la fase temprana de la enfermedad de Alzhéimer. Diversos estudios sugieren que la actividad neuronal es sensible a cambios cerebrales sutiles provocados por las formas incipientes de esta demencia. Por ello, el análisis de registros neurofisiológicos, como el electroencefalograma (EEG), puede aportar información muy interesante para ayudar a entender estos cambios cerebrales. En comparación con otras técnicas de neuroimagen, como la tomografía por emisión de positrones o la resonancia magnética funcional, el coste del EGG es mucho menor por lo que podría considerarse como un potencial biomarcador de detección temprana.

Actualización (12/06/2017)

  • Investigadores del Boston University Medical Centeren uno de los mayores estudios realizados hasta la fecha para utilizar la metabolómica, el estudio de los compuestos que se crea a través de diversas reacciones químicas en el cuerpo, han sido capaces de identificar nuevos compuestos circulantes en la sangre asociados con el riesgo de desarrollar demencia y la enfermedad de Alzheimer. Los resultados apuntan a nuevas vías biológicas que pueden estar implicados y podrían servir como biomarcadores de riesgo de la enfermedad. Concretamente los investigadores mencionan el alto contenido en ácido antranílico en sangre como posible biomarcador. 

Actualización (20/07/2017)

  • Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, sugieren que las medidas en sangre de la beta amiloide tienen un gran potencia como biomarcadores tempranos para identificar a las personas con niveles alterados de amiloide en sus cerebros o líquido cefalorraquídeos. Lo ideal sería que una prueba de detección basada en la sangre, identificara a las personas que comenzaron el camino hacia los años de Alzheimer antes de que pudieran ser diagnosticados en base a los síntomas. Si se realiza un análisis en combinación también con la proteína tau, los investigadores creen que se podría tener una idea más exacta de quién presenta mayor riesgo de desarrollar la enfermedad de Alzheimer.

Actualización (12/07/2018)

  • Un equipo de científicos del Instituto de Neurociencia y Salud Mental de la Universidad de Alberta, han identificado tres biomarcadores para detectar un deterioro cognitivo leve y la enfermedad de Alzheimer en muestras de saliva. Lo que supondría una opción muy poco invasiva para el diagnóstico prematuro de la enfermedad o de los deterioros cognitivos. La investigación tiene resultados prometedores para su aplicación en un entorno clínico, aunque necesita más investigaciones con un mayor número de muestras para poder confirmar los resultados.

 

Referencias:

  • Swati S. More, James M. Beach, Robert Vince. Early Detection of Amyloidopathy in Alzheimer’s Mice by Hyperspectral Endoscopy. Investigative Opthalmology & Visual Science, 2016; 57 (7): 3231 DOI: 10.1167/iovs.15-17406
  • Jack Jr. CR, Knopman DS, Mielke MM et al. Predicting the risk of mild cognitive impairment in the Mayo Clinic Study of Aging. Neurology. 2015.
  • Maestú F, Peña J-M, Garcés P, et al. A multicenter study of the early detection of synaptic dysfunction in Mild Cognitive Impairment using Magnetoencephalography-derived functional connectivity. NeuroImage Clin. 2015;9:103-109. doi:10.1016/j.nicl.2015.07.011.
  • Smell Test May Predict Early Stages of Alzheimer’s Disease. Test may offer low-cost alternative to other Alzheimer’s tests. Researchers from Columbia University Medical Center (CUMC)
  • A Hadar, E Milanesi, A Squassina, P Niola, C Chillotti, M Pasmanik-Chor, O Yaron, P Martásek, M Rehavi, D Weissglas-Volkov, N Shomron, I Gozes, D Gurwitz. RGS2 expression predicts amyloid-β sensitivity, MCI and Alzheimer’s disease: genome-wide transcriptomic profiling and bioinformatics data miningTranslational Psychiatry, 2016; 6 (10): e909 DOI: 10.1038/tp.2016.179
  • Vincent Chouraki, Sarah R. Preis, Qiong Yang, Alexa Beiser, Shuo Li, Martin G. Larson, Galit Weinstein, Thomas J. Wang, Robert E. Gerszten, Ramachandran S. Vasan, Sudha Seshadri. Association of amine biomarkers with incident dementia and Alzheimer’s disease in the Framingham StudyAlzheimer’s & Dementia, 2017; DOI: 10.1016/j.jalz.2017.04.009
  • Kirsten E. Bell, Tim Snijders, Michael Zulyniak, Dinesh Kumbhare, Gianni Parise, Adrian Chabowski, Stuart M. Phillips. A whey protein-based multi-ingredient nutritional supplement stimulates gains in lean body mass and strength in healthy older men: A randomized controlled trialPLOSONE, 2017; 12 (7): e0181387 DOI: 10.1371/journal.pone.0181387
  • Shraddha Sapkota, Tao Huan, Tran Tran, Jiamin Zheng, Richard Camicioli, Liang Li, Roger A. Dixon. Alzheimer’s Biomarkers From Multiple Modalities Selectively Discriminate Clinical Status: Relative Importance of Salivary Metabolomics Panels, Genetic, Lifestyle, Cognitive, Functional Health and Demographic Risk MarkersFrontiers in Aging Neuroscience, 2018; 10 DOI: 10.3389/fnagi.2018.00296
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El desarrollo del Alzheimer podría estar influido por el consumo del azúcar

Un equipo de científicos de los Departamentos de Biología y Bioquímica, Química y el de Farmacia y Farmacología de la Universidad de Bath, en colaboración con colegas del Centro Wolfson del King’s College London para Enfermedades Relacionadas con la Edad, han establecido un conexión molecular entre el azúcar en sangre (glucosa) y el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, observando que el exceso de glucosa daña una enzima vital relacionada con la respuesta de la inflamación en las primeras etapas de esta enfermedad neurodegenerativa.

Los niveles demasiado altos de azúcar en sangre, o hiperglucemia, son bien conocidos como influyentes en la aparición de la diabetes y la obesidad, pero su relación con la enfermedad de Alzheimer es menos conocida. Sí se conocía la relación existente entre los pacientes diabéticos y un mayor riesgo de desarrollar la enfermedad de Alzheimer en comparación con los individuos sanos. De tal manera que ciertas proteínas anormales se agregan para formar placas y ovillos en el cerebro que lo dañan progresivamente y conducen a un deterioro cognitivo grave.

Los científicos ya sabían que la glucosa y sus productos de descomposición pueden dañar las proteínas de las células a través de una reacción llamada glicación, pero no se entendía el vínculo molecular específico entre la glucosa y el Alzheimer. Al estudiar muestras cerebrales de personas con y sin Alzheimer que utilizan una técnica sensible para detectar la glicación, el equipo de científicos descubrió que en las primeras etapas de la enfermedad neurodegenerativa, debido a la glicación se produce daño en una enzima llamada MIF (factor inhibidor de la migración de macrófagos) que desempeña un papel en la respuesta inmune y la regulación de la insulina. .

El MIF está involucrado en la respuesta de las células cerebrales llamadas glía, a la acumulación de proteínas anormales en el cerebro durante la enfermedad de Alzheimer, y los investigadores creen que la inhibición y reducción de la actividad del MIF causada por la glicación podría ser el “punto de inflexión” en la progresión de la enfermedad . Parece que a medida que avanza el Alzheimer, aumenta la glicación de estas enzimas.

Normalmente, el MIF sería parte de la respuesta inmune a la acumulación de proteínas anormales en el cerebro, y los científicos piensan que debido a que el daño del azúcar reduce algunas funciones del MIF e inhibe completamente otras, este podría ser un punto de inflexión que permita el desarrollo del Alzheimer.  Conocer en profundidad estos “equilibrios” moleculares podría ser vital para desarrollar una cronología de cómo progresa el Alzheimer y  podría ayudar a identificar a las personas con riesgo de Alzheimer, lo que podría favorecer el desarrollo de nuevos tratamientos o formas de prevenirlos.

Todas estas informaciones van en el sentido de afianzar la idea de que el exceso de azúcar en nuestra dieta no parece beneficioso, ya se conocía en lo que respecta a la diabetes y la obesidad, pero este vínculo potencial con la enfermedad de Alzheimer es otra razón de peso por la que debemos controlar la ingesta de azúcar en nuestras dietas.

Referencia: Omar Kassaar, Marta Pereira Morais, Suying Xu, Emily L. Adam, Rosemary C. Chamberlain, Bryony Jenkins, Tony James, Paul T. Francis, Stephen Ward, Robert J. Williams, Jean van den Elsen. Macrophage Migration Inhibitory Factor is subjected to glucose modification and oxidation in Alzheimer’s DiseaseScientific Reports, 2017; 7: 42874 DOI: 10.1038/srep42874


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