‘General’

¿Nueva estrategia para bloquear la infección de virus como el caso de la COVID-19? Los péptidos de diseño.

Los péptidos diseñados mediante ingeniería química podrían resultar una nueva estrategia en la batalla contra algunos de los desafíos más impactantes en la salud humana de los últimos tiempos, como es el caso de la COVID-19.

Un equipo de investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer perteneciente a la Universidad de Troy en Nueva York, han publicado recientemente en Nature Scientific Reports, un trabajo de investigación para el diseño de péptidos capaces de unirse selectivamente y específicamente al ácido polisálico (PSA), un carbohidrato que está presente en muchas células humanas y desempeña un papel clave en diversos procesos fisiológicos y patológicos, incluido el desarrollo neurológico y la progresión de ciertas enfermedades neurodegenerativas. El equipo de Rensselaer ha trabajado con un grupo de investigadores de la Universidad de Syracuse que ha utilizado un modelado computacional para proporcionarles una visión a nivel molecular de los péptidos que  han diseñado.

Esta investigación podría sentar las bases para un estudio más amplio sobre la capacidad de estos péptidos para proporcionar un vehículo eficaz para su uso como una barrera para la infección por virusDebido a que estos péptidos se unen al PSA, pueden enmascaran ese receptor y e inhibir la unión de los virus y su entrada en las células. La idea de esta investigación, según los autores sería ver si estos péptidos podrían inhibir esa interacción y, por lo tanto, inhibir la infectividad de los virus. Los investigadores han modelado esos péptidos a partir de proteínas conocidas como la lectina de tipo inmunoglobulina que tienen  capacidad de unirse con el ácido siálico, que se unen de forma natural al PSA.

Quizás sea otra estategia a tener en cuenta junto con la tan ansiada vacuna para la lucha preventiva contra las pandemias víricas como la que está sufriendo nuestra sociedad y especialmente la población mayor.

Referencia: Divya G. Shastry, Flaviyan Jerome Irudayanathan, Asher Williams, Mattheos Koffas, Robert J. Linhardt, Shikha Nangia, Pankaj Karande. Rational identification and characterisation of peptide ligands for targeting polysialic acidScientific Reports, 2020; 10 (1) DOI: 10.1038/s41598-020-64088-z

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Estado de la I+D sobre la COVID-19 y su incidencia en el envejecimiento

La actividad que los organismos de investigación de todo el mundo llevan a cabo para estudiar el “terremoto” que ha supuesto la pandemia de la COVID-19 sobre el ser humano y sus múltiples consecuencias, en sus más amplios aspectos, se ve reflejada en una producción de artículos científicos que, ha crecido exponencialmente en lo que llevamos de 2020, como cabría esperar, superando ya la cifra de los 15.000[1] documentos científicos.

A lo largo de este artículo, intentaremos proporcionar una fotografía aproximada del estado actual de la I+D sobre la COVID-19 y qué parte de esa investigación se ocupa y preocupa de los aspectos que tienen que ver con la incidencia en el envejecimiento, empleando para ello el análisis bibliométrico de los documentos científicos publicados y los datos suministrados por la Web of Science.

En primer lugar, vamos a ubicar la actividad investigadora en el contexto internacional y cómo se posiciona la producción científica en España. Para ello, podemos observar un mapa coroplético en el que por intensidad de una paleta de colores se aprecia qué países centran en mayor medida la intensidad investigadora en el ámbito de la COVID-19 en general sin focalizarlo todavía sobre aquellas investigaciones que tengan que ver con el envejecimiento:


Como se puede observar Estados Unidos (EEUU), China, Italia e Inglaterra lideran en ese orden la producción investigadora acumulando casi el 20% de los documentos científicos producidos en todo el mundo. España se encuentra en el puesto duodécimo de la producción científica con un 0,8% de la producción mundial.

Las instituciones de investigación con mayor producción científica son la Universidad de Londres (1,09% de la producción mundial), la Universidad de Harvard (0,8%), la Universidad de California (0,7%) y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong en China (0,61%) como las cuatro primeras instituciones con mayor porcentaje de publicaciones científicas relacionadas con la COVID-19 y destacadas sobre el resto. La primera institución española que aparece por producción científica en este ámbito es la Universidad de Barcelona (UB), seguida del CIBER (Centro de Investigación Biomédica en Red).

Tratando de obtener una imagen de la investigación en relación con la incidencia de la COVID-19, podemos relacionar la producción científica de cada país con su prevalencia de casos durante la pandemia[1]. Así, podríamos tener una idea de si los países con más casos han invertido más esfuerzo en producir ciencia encaminada a paliar las consecuencias del coronavirus.


Observamos que no siempre se relacionan la incidencia de la pandemia con la intensidad de la actividad científica de ese país en dicho tema. En el gráfico superior, el tamaño del círculo representa la producción científica y el color rojo intenso nos indica los países con una mayor incidencia de la enfermedad medido en casos confirmados. Podemos observar que en EEUU se produce esa correlación, siendo el país con más casos y, al mismo tiempo, el que mayor producción científica desarrolla. Pero este comportamiento no se da en otros países, como el caso español, que siendo uno de los países con mayor incidencia de la pandemia en números brutos, presenta una relativamente baja producción científica comparada con países en situaciones similares. Esta es la situación de Italia que, teniendo menor incidencia en casos, desarrolla la mayor producción científica a nivel europeo. Otros ejemplos como el de China, con una incidencia de enfermedad más contenida que en España e Italia, desarrolla, sin embargo, una producción científica similar al líder en este ámbito, que es EEUU.

En cuanto a las áreas en las que se ha centrado la actividad investigadora sobre la COVID-19, destacan tres áreas de investigación por encima del resto: Enfermedades infecciosas, en primer lugar, Salud Pública, Medioambiental y Ocupacional en segundo y la tercera sobre Sistema respiratorio.

Investigación en la COVID-19 y envejecimiento

Con toda esta información podemos profundizar un poco más y analizar mediante un filtrado, cuánta de la producción científica que se está produciendo en torno a la COVID-19, se está focalizando en el ámbito del envejecimiento. Se ha aplicado un filtrado en el que se tienen en cuenta las menciones en el título o en el resumen sobre palabras clave relacionadas con envejecimiento y todas aquellas publicaciones relacionadas con el área de Geriatría y/o Gerontología. Tras analizar los resultados, se ha obtenido que, del total de investigaciones en la COVID-19, casi un 10% corresponden con temas relacionados con envejecimiento en un amplio rango de áreas científicas.

Si hacemos una comparativa por países que más producción científica desarrollan centrados en la COVID-19 y envejecimiento, es China la que sobresale por encima del resto tomando el liderato y superando a EEUU, que lideraba en la producción general en la investigación de la COVID-19. En Europa, destaca Italia como el país con una mayor preocupación en el envejecimiento dentro de esta focalización.


Este comportamiento también lo podemos ver reflejado si comparamos en el mapamundi las dos variables, es decir los países con mayores porcentajes de producción científica sobre la COVID-19 (paleta de colores azules) y aquellos que tienen más porcentaje cuando se focaliza en el envejecimiento (paleta de colores naranjas):


Otro análisis desarrollado es la localización geográfica de focos de actividad científica sobre la COVID-19 centrados en temas de envejecimiento, de tal manera que podemos analizar las instituciones que más producción investigadora desarrollan y ubicarlas en un mapamundi.


Cómo se puede observar, se localizan varios focos principales de actividad científica centrados en tres regiones fundamentalmente, como son la costa este de EEUU, la zona este de China y centro Europa. Tres universidades chinas son las instituciones con mayor actividad investigadora en este ámbito, concretamente la Universidad de Ciencia y Tecnología de HUAZHONG, la Universidad de ZHEJIANG y la Universidad de WUHAN. Este comportamiento se puede confirmar con más detalle en el siguiente gráfico de barras. Las instituciones que se encuentran en primer lugar del listado son aquellas con mayor porcentaje de actividad científica desarrollada sobre la COVID-19 y las representadas en una gama de colores naranja más oscuro representan aquellas que son líderes en el ámbito de la COVID-19 focalizado en el envejecimiento.


Si analizamos la situación española, podemos observar que se encuentra alejada de los países con más actividad científica relacionada con la pandemia y el envejecimiento (con casi un 0,97% de la producción mundial). Mientras que España se encuentra en el puesto duodécimo en producción científica general sobre la COVID-19, su foco en el ámbito concreto del envejecimiento desciende hasta el puesto decimoquinto. La institución científica más activa en este ámbito de la COVID-19 focalizada en el envejecimiento es el CIBER (Centro de investigación Biomédica en Red). Finalmente, cabe mencionar que en España el área de Geriatría y Gerontología es la que más actividad produce relacionada con la COVID-19 y el envejecimiento, diferenciándose ligeramente del patrón observado a nivel mundial, donde las investigaciones se siguen centrando en las tres áreas principales mencionadas anteriormente (Enfermedades infecciosas; Salud Pública, Medioambiental y Ocupacional; y Sistema respiratorio).


Fuente: Elaboración propia (programación en Python y Tableau public) con datos bibliométricos suministrados a partir de la Web of Science y datos de incidencia de la COVID-19 procedentes de worldometers.info

 


[1] Datos referidos al momento en el que se elabora este artículo.

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Análisis de tendencias en las redes sociales sobre envejecimiento (Parte1)

La popularización de las redes sociales ha cambiado la forma de comunicarse entre la sociedad actual y la influencia que tienen sobre la forma en la que los individuos se informan de las tendencias en diferentes áreas de interés. Muchas de estas redes sociales contienen una enorme cantidad de datos y vinculación que se pueden aprovechar para analizar que ámbitos temáticos tienen mayor interés y quienes son los referentes que promueven esa información.

Con esta idea, un estudio que hemos desarrollado es el análisis de la red social de Twitter para tratar de tener una fotografía de cómo se trata el ámbito del envejecimiento entre los usuarios interesados en estos aspectos. Las redes sociales se pueden considerar estructuras formadas por nodos que representan a individuos u organizaciones y enlaces de relación, por lo que el análisis pretende detectar las tendencias o temas más populares que centran el interés de los usuarios en el ámbito del envejecimiento y además en una segunda parte analizamos la polarización del sentimiento que se percibe por parte de los usuarios al tratar estas temáticas. Otro de los aspectos que se han tratado de analizar es la detección de usuarios o redes de usuarios influyentes dentro de la red social que centran el flujo de información.

Para llevar a cabo este análisis, como se mencionaba, se ha elegido Twitter como la fuente de recursos de datos debido a que es ampliamente utilizado y simple en su mecánica de difusión de tal manera que su exploración es accesible y suficientemente amplia para tener una relevancia estadística.  El análisis se ha focalizado sobre el contenido en español de la red social y sobre los usuarios que tuvieran interés en los ámbitos del “envejecimiento, longevidad y personas mayores”.

A través de la conexión con la API de Twitter y mediante la librería advertools y el uso del lenguaje de programación de Python, se descargaron unos 10.000 tweets fechados en diciembre de 2019.

Comentar que la propia API de Twitter limita la descarga de tweets a los últimos 7 días anteriores a la consulta, por lo que el análisis lo realizamos centrados en la segunda semana de diciembre de 2019 cuando se realiza la descarga masiva.

A partir de este dataset en bruto, realizamos una limpieza quedándonos con los campos más interesantes con los que desarrollar el análisis de grafos de la red. Para obtener más detalles de todo el proceso de minería de datos puede acceder a la página del proyecto en Github.

Una vez limpiado los datos, se configura el grafo para su posterior análisis. Comentar que el análisis del grafo pretende identificar comunidades principales o emergentes en los que se produce una relación más fuerte de seguimiento entre los usuarios, y que nos puede determinar la interacción de las distintas comunidades y determinar similitudes y diferencias entre ellas y determinar cuáles son las más influyentes y en qué ámbitos potencialmente tienen mayor interés. Nuestro análisis se centra en identificar a los influencers clave dentro de las distintas comunidades detectadas.

Gephi

Con el grafo configurado, lo analizamos en Gelphi bajo algunos parámetros e indicadores.

Tratamos de identificar quienes son estos usuarios más influyentes en las redes en la temática de envejecimiento. Podemos observar el top 5 de los usuarios que más menciones reciben de otros usuarios dentro de los tweets, por lo que podríamos mencionar que tienen credibilidad entre la comunidad de usuarios interesados en estas temáticas.

También podríamos destacar el top 5 de los más relevantes en la red, es decir la capacidad de influir un nodo en la red.

Si realizamos un filtrado por la modularidad[1] de los nodos obtenemos 5 principales comunidades de usuarios o subredes que presentan mayor interacción entre ellas. Sí etiquetamos esas redes para identificarlas y las filtramos por su influencia en la red obtenemos el siguiente grafo:

Vamos a focalizar sobre las comunidades más relevantes dentro de la red y detectar qué usuarios son los influyentes dentro del ámbito temático analizado.

Sin duda el que forma una comunidad más definida con un mayor número de seguidores es la de color rojo, cuyo centro neurálgico de la actividad se centra en el usuario @sninobecerra que corresponde al perfil de twitter del economista Santiago Niño Becerra, catedrático de ‘Estructura Económica’ en IQS de la Universidad Ramon Llull de Barcelona y que dispone de 184.000 seguidores. Sí realizamos un procesamiento del texto para eliminar las palabras vacías de información mediante el corpus de “stopwords” disponible en la librería nltk de Python y lo añadimos a una nube de palabras para mejorar la visulización obtenemos, que la temática que más preocupa en esta red de alta influencia trata sobre los ámbitos económicos que influyen en el envejecimiento poblacional concretamente aspectos relacionados con la baja natalidad, la productividad laboral y la influencia sobre el PIB nacional.

Si nos centramos en la Comunidad verde, que podríamos considerar cómo el segundo centro de actividad más relevante, se observa que este flujo de información está liderado también por un nodo o usuario denominado @elbotiquinmx con 36.000 seguidores y que corresponde con una publicación mejicana dedicada a difundir temas de prevención de la salud y bienestar. Si volvemos a fijarnos en las palabras más repetidas en todos los tweets de la comunidad verde, las temáticas en las que se centran es en el debate sobre qué momento se inicia el envejecimiento o hábitos saludables para ralentizarlo.

La comunidad morada aparece muy aislada en las aristas o vínculos que se unen con el resto de la red, lo que hace sospechar que puede tratarse de una temática no directamente relacionada con el ámbito que nos ocupa. Al analizar su nodo más influyente, comprobamos que la temática que se trata corresponde con las recientes protestas hacia Evo Morales y su aspecto envejecido, lo que hace que descartemos esa comunidad para el interés de este análisis.

Por último, revisamos la comunidad naranja y azul, que, siendo menos influyentes en la red completa, pero destacan dentro del resto de subredes. En el caso de la comunidad naranja, se destacan dos nodos más influyentes por un lado comentando aspectos relacionados con el ejercicio y a través de nodos puente conectados con otro de los nodos influyentes que se centra en temas de nutrición y cómo influye esto en el envejecimiento.

 

 

 

En el caso de la Comunidad azul, se encuentra más desperdigada, pero con más enlaces con el resto de nodos por lo que seguramente las temáticas tratadas sean más amplia y no centradas en un solo tema. En este caso se aprecian varios nodos influyentes, entre los que destacan @GrandesAmigos_ que es un ONG dedicada a prevenir la soledad en las personas mayores, @FPilares que es una Fundación para apoyar la dignidad a lo largo de la vida, entre otros.

 

 

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 [1] La modularidad es una medida de la estructura de las redes o grafos. Fue diseñado para medir la fuerza de la división de una red en módulos (o comunidades). Las redes con alta modularidad tienen conexiones sólidas entre los nodos dentro de los módulos, pero escasas conexiones entre nodos en diferentes módulos.
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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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Nuevos métodos permitirían mejorar el diagnóstico y tratamientos más precisos del Alzheimer

Diagnosticar con precisión la enfermedad de Alzheimer puede ser complicado y llevar más tiempo del que todos quisiéramos, ya que muchas otros condicionantes pueden causar síntomas similares. Un nuevo método basado en imágenes cerebrales puede facilitar la detección de deposiciones de proteínas tau específicas, que son exclusivas de los casos de Alzheimer.

Hay dos proteínas que se conoce sobradamente que están relacionadas con la enfermedad de Alzheimer: beta-amiloide, que forma lo que se conoce como placa en el cerebro, y tau, que forma ovillos dentro de las células del cerebro. El beta-amiloide se disemina por todo el cerebro en una etapa temprana, décadas antes de que el paciente note los primeros signos de la enfermedad. Tau, por otro lado, comienza a diseminarse en una etapa posterior, desde los lóbulos temporales a otras partes del cerebro. Es esta última etapa de formación de tau cuando comienza a extenderse, cuando las neuronas comienzan a morir y el paciente experimenta los primeros síntomas de la enfermedad. Si en este momento se escanea el cerebro de un paciente con dificultades de memoria y demuestra tener mucha tau en el cerebro, se sabe con un alto grado de probabilidad que se trata de un caso de Alzheimer.

Esta investigación es parte de un estudio internacional con más de 700 pacientes y liderado por un grupo de científicos de la Universidad de Lund en Suecia, y recientemente publicado en JAMA (Revista de la Asociación Médica Americana).  En este estudio se mostró que el nuevo método de tau-PET tenía una gran sensibilidad y especificidad: detectó del 90 al 95 por ciento de todos los casos de Alzhéimer y solo dio unos pocos resultados positivos falsos en pacientes con otras enfermedades relacionadas. El método tau-PET tenía una precisión diagnóstica claramente superior en comparación con la MRI (Imagen por Resonancia Magnética), y menos resultados falsos positivos que el PET beta-amiloide, dos métodos que se usan de forma rutinaria en la actualidad. Por lo tanto, la Tau-PET debería ser de gran utilidad en la investigación de pacientes con problemas de memoria, tan pronto como el método sea aprobado para uso clínico. El método tau-PET también podría ser valioso en los ensayos de nuevos medicamentos contra el Alzheimer, ya que puede mostrar si los nuevos medicamentos han tenido éxito en la prevención de la propagación de tau en el cerebro.

Al mismo tiempo en referencia a la enfermedad de Alzheimer, un grupo de investigadores del King’s College de Londres un descubrieron un circuito de retroalimentación subyacente a la degeneración cerebral en la enfermedad de Alzheimer que puede explicar por qué tantos ensayos clínicos con medicamentos prometedores han fallado. El estudio también identifica un medicamento clínicamente aprobado que rompe con este círculo vicioso y protege contra la pérdida de memoria en modelos animales de Alzheimer.

Muchos medicamentos dirigidos al beta-amiloide han fallado en la práctica en los ensayos clínicos. El beta-amiloide ataca y destruye las sinapsis, las conexiones entre las células nerviosas del cerebro, lo que da como resultado problemas de memoria, demencia y finalmente la muerte. En este nuevo estudio, publicado en Translational Psychiatry , los investigadores descubrieron que cuando el beta-amiloide destruye una sinapsis, las células nerviosas producen más beta-amiloide y generan de nuevo más sinapsis para destruir, por lo que el conocimiento de este circuito es un gran avance en nuestra comprensión de la enfermedad y que resalta la importancia de la intervención terapéutica temprana.

Los investigadores también encontraron que una proteína llamada Dkk1, que estimula potentemente la producción de beta-amiloide, es fundamental para que se produzca este ciclo de retroalimentación. Investigaciones previas de este grupo de investigación identificaron a Dkk1 como un jugador protagonista en el Alzheimer, y aunque Dkk1 es apenas detectable en el cerebro de los adultos jóvenes, su producción aumenta a medida que envejecemos. 

Por tanto estos estudios apuntan a que en vez de el beta-amiloide en sí, la proteína Dkk1 podría ser una mejor diana terapéutica para detener el progreso de la enfermedad de Alzheimer al interrumpir el círculo vicioso de la producción de beta-amiloide y la pérdida de sinapsis.

Los investigadores encontraron que en ratones diseñados para desarrollar grandes depósitos de beta-amiloide en sus cerebros a medida que envejecen, solo dos semanas de tratamiento con fasudil redujeron drásticamente los depósitos de beta-amiloide. Investigadores del King’s College London están buscando financiación para llevar a cabo un ensayo en pacientes con Alzheimer en etapa temprana para determinar si el fasudil mejora la salud del cerebro y previene el deterioro cognitivo.

Referencias:

1. Ossenkoppele R, Rabinovici GD, Smith R, et al. Discriminative Accuracy of [18F]flortaucipir Positron Emission Tomography for Alzheimer Disease vs Other Neurodegenerative DisordersJAMA, 2018; 320 (11): 1151–1162 DOI: 10.1001/jama.2018.12917

2. Christina Elliott, Ana I. Rojo, Elena Ribe, Martin Broadstock, Weiming Xia, Peter Morin, Mikhail Semenov, George Baillie, Antonio Cuadrado, Raya Al-Shawi, Clive G. Ballard, Paul Simons, Richard Killick. A role for APP in Wnt signalling links synapse loss with β-amyloid productionTranslational Psychiatry, 2018; 8 (1) DOI: 10.1038/s41398-018-0231-6

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Personas mayores con problemas para identificar olores, aumenta la probabilidad de demencia

Un estudio desarrollado a largo plazo con una muestra poblacional de casi 3.000 adultos, de entre 57 y 85 años de edad, ha descubierto patrones similares en aquellos individuos que no podían identificar al menos cuatro de cada cinco olores comunes. De tal manera que estos presentaban más del doble de probabilidades de desarrollar demencia en los cinco años próximos.

Aunque el 78% de los examinados presentaban comportamientos normales en la identificación de dichos olores, el 14% sólo podía identificar tres de cinco, el 5% podía identificar sólo dos, el 2% identificaba sólo uno y 1% de los sujetos del estudio no fueron capaces de identificar ningún olor.

Cinco años después de la prueba inicial, casi todos los sujetos del estudio que no pudieron nombrar un único olor habían sido diagnosticados con demenciaCasi el 80% de los que proporcionaron sólo una o dos respuestas correctas también tuvieron demencia, con una correlación entre el grado de pérdida de olor y la incidencia de demencia.

Estos resultados muestran que el sentido del olfato está estrechamente relacionado con la función cerebral y la salud. Se cree que la capacidad del olfato podría ser un marcador sencillo en etapas tempranas para identificar a las personas con mayor riesgo de demencia y aumentar su seguimiento neurológico.

El nervio olfativo es el único nervio craneal directamente expuesto al medio ambiente. Las células que detectan olores conectan directamente con el bulbo olfatorio en la base del cerebro, exponiendo potencialmente el sistema nervioso central a peligros ambientales como la contaminación o distintos patógenos. Los déficit olfativos son a menudo un signo temprano de la enfermedad de Parkinson o de Alzheimer. Estas deficiencias olfativas se pueden  agravan con la progresión de la enfermedad.

El sistema olfativo también tiene células madre para auto-regenerarse, por lo que una disminución en la capacidad de olor puede señalar una disminución en la capacidad del cerebro para reconstruir componentes clave que están disminuyendo con la edad, dando lugar a los cambios patológicos con la potencial aparición de muchas diferentes demencias.

Referencia: Dara R. Adams, David W. Kern, Kristen E. Wroblewski, Martha K. McClintock, William Dale, Jayant M. Pinto. Olfactory Dysfunction Predicts Subsequent Dementia in Older U.S. AdultsJournal of the American Geriatrics Society, 2017; DOI: 10.1111/jgs.15048

Recursos gráficos: Flickr

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Los dos hemisferios cerebrales aumentan la comunicación para compensar el envejecimiento

El aumento de la comunicación entre las distintas regiones del cerebro ayudaría a los adultos mayores a compensar los aspectos negativos del envejecimiento, según un nuevo estudio publicado en Human Brain Mapping.

Un cerebro en proceso de envejecimiento tiende a mostrar una comunicación más bilateral que un cerebro joven. Si bien este proceso se ha observado muchas veces en distintas investigaciones, no ha quedado claro si este fenómeno es útil o nocivo y hasta ahora no se había realizado un estudio en profundidad.

Este estudio intenta proporcionar una prueba explícita de algunas ideas polémicas sobre cómo el cerebro se reorganiza a medida que envejecemos. Estos resultados sugieren que el envejecimiento del cerebro mantiene una función cognitiva saludable mediante el aumento de la comunicación bilateral.

Los investigadores usaron una técnica de estimulación cerebral conocida como “estimulación magnética transcraneal” (TMS) para modular la actividad cerebral de una muestra de adultos mayores sanos mientras realizaban una tarea de memorización. Cuando los investigadores aplicaron la técnica de TMS a una frecuencia que deprimía la actividad en una región de la memoria en el hemisferio izquierdo, la comunicación aumentó en la misma región del hemisferio derecho, lo que sugiere que los hemisferios compensaban su comunicación para ayudar con esta tarea.

En contraste, cuando el mismo lugar del cerebro prefrontal fue excitado, la comunicación se incrementó sólo en la región del hemisferio izquierdo. Esto sugiere que la comunicación entre los hemisferios es un proceso deliberado que se produce “según sea necesario”.

Además, cuando los investigadores examinaron los caminos de las conexiones entre estas regiones bilaterales, los participantes con fibras de sustancia blanca* más fuertes que conectaban los hemisferios izquierdo y derecho, demostraron mayor comunicación bilateral, evidenciando que se produce una fuerte neuroplasticidad estructural que mantiene el cerebro trabajando eficientemente en un periodo posterior.

Estos resultados sugieren que una mayor bilateralidad en la corteza prefrontal podría ser el resultado del envejecimiento del cerebro para adaptarse al daño sufrido durante su vida útil, en un esfuerzo por mantener una función normal. Futuras técnicas de estimulación cerebral podrían apuntar a este efecto bilateral en el esfuerzo para promover la comunicación entre los dos hemisferios para obtener una cognición saludable a lo largo de la vida útil.

*La sustancia blanca se encuentra en los tejidos más profundos del cerebro (subcorticales). Contiene fibras nerviosas (axones), las cuales son extensiones de las células nerviosas (neuronas). Muchas de estas fibras nerviosas están rodeadas por un tipo de envoltura o capa llamada mielina. La mielina le da a la sustancia blanca su color. También protege a las fibras nerviosas de una lesión. Además, mejora la velocidad y la transmisión de las señales eléctricas de los nervios.

Referencia: Simon W. Davis, Bruce Luber, David L.K. Murphy, Sarah H. Lisanby, Roberto Cabeza. Frequency-specific neuromodulation of local and distant connectivity in aging and episodic memory functionHuman Brain Mapping, 2017; DOI: 10.1002/hbm.23803

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Identificada una nueva molécula “multipotente” para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer

Un equipo multidisciplinar europeo liderado desde el Instituto de Química Orgánica General de Madrid, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España, ha identificado la molécula MBA354 como un potente agente neuroprotector en modelos experimentales in vitro e in vivo de la enfermedad de Alzheimer. El trabajo, publicado en la revista Angewandte Chemie, International Edition, confirma el potencial terapéutico de esta molécula y abre nuevas perspectivas para el inicio de los estudios pre-clínicos para evaluar su potencial uso en la terapia de la enfermedad de Alzheimer.

“Los datos globales de 2015 indican que 44 millones de personas se vieron afectadas por la enfermedad de Alzheimer, número que se estima se duplicará en 2030. Desgraciadamente, todavía no se ha encontrado un fármaco eficaz para su terapia, siendo los inhibidores de las enzimas colinesterasas (Aricept ®, Exelon ®, Reminyl®) o un antagonista del receptor NMDA (Ebixa®), los únicos disponibles en clínica, pero con un efecto limitado y paliativo, que no cura ni detiene el avance de la enfermedad”, explica el doctor José L. Marco- Contelles, investigador del Instituto de Química Orgánica General.

La enfermedad de Alzheimer es una patología neurodegenerativa y de la edad, caracterizada por una pérdida progresiva de la memoria y otros déficits cognitivos, para la que todavía no hay una terapia eficaz. Su incidencia es abrumadora, y su efecto, devastador, en todos los órdenes, ya sea individual, familiar, sanitario como socio-económico. “En la búsqueda de nuevos fármacos para su tratamiento, por tratarse de una patología extremadamente compleja y multifactorial, el diseño de moléculas multipotentes, capaces de actuar simultáneamente en diversos sistemas enzimáticos o receptores implicados en el progreso y desarrollo de la enfermedad, es sin duda una de las estrategias terapéuticas preferidas, adoptada ya en numerosos laboratorios de investigación”, detalla el doctor Marco-Contelles.

“De hecho, las hipótesis clásicas para tratar la enfermedad de Alzheimer, como la colinérgica, del beta-amiloide y de la proteína tau, no han sido capaces hasta ahora de identificar una molécula eficaz y eficiente, y no lo harán posiblemente mientras no se aborde su diseño integrando en una sola molécula motivos farmacóforos, funcionales y estructurales, que sean capaces de desencadenar, simultáneamente, respuestas positivas en diversas dianas biológicas implicadas en la enfermedad”, añade el investigador.

La pregunta -advierte Marco-Contelles- estriba en decidir cuáles y cuántas dianas biológicas se van a seleccionar para su diseño, partiendo de unas premisas simples y generales, como, por ejemplo, que sea una pequeña molécula, permeable, antioxidante, con capacidad antagonista de biometales, y neuroprotectora. “Esta pregunta la hemos abordado diseñando moléculas TRIpotentes, que sean capaces de inhibir las colinesterasas (enzimas que catalizan la hidrólisis del neurotransmisor acetilcolina, en la sinapsis, en colina y ácido acético), y las monoamino oxidasas A/B (enzimas que catalizan la oxidación de monoaminas y la degradación de neurotransmisores, como serotonina, noradrenalina), y que fueran antagonistas del receptor de histamina H3R, cuya regulación es bien sabido que permite la liberación de estos neurotransmisores, tanto en condiciones normales como patológicas, lo que supone que las moléculas que actúen sobre H3R pueden tener uso terapéutico en la enfermedad de Alzheimer”.

“Esta apuesta original nos ha permitido identificar la molécula MBA354, con el perfil farmacológico in vitro deseado, equilibrado, y con potencias de inhibición o interacción a nivel nanomolar, y como un compuesto-hit, pues, permeable a la barrera hematoencefálica, antioxidante y neuroprotector”, explica el investigador. “La molécula ha mostrado un significativo efecto pro-cognitivo en un modelo in vivo de la enfermedad de Alzheimer, resultado que nos van a permitir ulteriores desarrollos encaminados a encontrar un compuesto-lead para su terapia”, concluye.

Fuente: CSIC

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¿Cuando será el punto de inflexión del envejecimiento poblacional?

Envejecimiento de la población podría alcanzar su punto máximo de crecimiento en el 2040 en el caso de Alemania y en el 2070 en China, de acuerdo con un nuevo estudio publicado en la revista PLoS ONE , que combina las nuevas estrategias de medición del envejecimiento con las proyecciones de población de la ONU.

El envejecimiento de la población ha sido una gran preocupación para muchos países. Son amplios los debates sobre el número creciente de personas mayores en comparación con los más jóvenes que pueden crear tensiones de sostenibilidad en los sistemas financieros, sociales y de salud actuales debido a que un mayor número de personas mayores son dependientes de una proporción cada vez menor de personas en edad laboral.

En este sentido las proyecciones de población tradicionales categorizan la “vejez” como un corte poblacional a partir de los 60-65 años, pero como la esperanza de vida ha aumentado, también lo han hecho los años que la gente puede estar más saludable, activa y productiva. En la última década, los investigadores del International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) han publicado una gran cantidad de investigaciones que intentan demostrar que el límite de la “edad avanzada” debe cambiar en función de los cambios en la esperanza de vida, y pretenden introducir nuevas medidas de envejecimiento que se basan en características de la población, dando una más amplia visión del envejecimiento de la población.

Este estudio combina estas nuevas medidas del envejecimiento con las proyecciones probabilísticas de población de la ONU para producir una nueva serie de proyecciones sobre la estructura de edades aplicadas a cuatro países: China, Alemania, Irán, y los EE.UU. Estos países fueron elegidos para el proyecto debido a que tienen muy diferentes estructuras de población y por tanto sus proyecciones esperadas pueden ser igualmente diferentes.

“Ambas técnicas demográficas son relativamente nuevas, y trabajando juntas nos dan una imagen muy diferente, y más detallada de lo que el futuro del envejecimiento podría traernos” dice Warren Sanderson, un investigador en la Universidad de IIASA y Stony Brook en los EE.UU., que escribió el artículo con Sergei Scherbov, líder del Proyecto Re-Aging en IIASA, y Patrick Gerland, jefe de la sección de la mortalidad de la División de Población de Naciones Unidas. 

Una de las medidas utilizadas en el proyecto analiza la esperanza de vida, así como los años vividos para ajustar la definición de la vejez. Las proyecciones probabilísticas producen una gama de miles de escenarios posibles, de modo que pueden mostrar un gran abanico de posibilidades en los resultados del envejecimiento demográfico.

Para China, Alemania y los EE.UU., el estudio mostró que el envejecimiento de la población llegaría a su punto de inflexión y comenzando posteriormente a disminuir progresivamente antes del final del siglo.

Referencia: Sanderson W, Scherbov S, & Gerland P (2017). Probabilistic Population Aging. PLoS ONE 12 (6): e0179171. DOI:10.1371/journal.pone.0179171.

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La música como herramienta antienvejecimiento

Tony and EddieUn reciente estudio desarrollado por la academia de ciencias de la salud de Baycrest (Universidad de Toronto) concluye que aprender a tocar un instrumento musical puede ayudar a personas mayores a conservar sus habilidades auditivas y retrasar el declive cognitivo relacionado con la edad. Este hallazgo podría llevar al desarrollo de intervenciones de rehabilitación neuronal a través de la formación musical.

El estudio, publicado en Journal of Neuroscience, intenta demostrar que aprender a tocar un instrumento musical altera las ondas cerebrales de una manera que influye en mejorar las capacidades auditivas y de concentración de una persona a corto plazo. Este cambio en la actividad cerebral demuestra la capacidad del cerebro para generar nuevas conexiones neuronales y compensar las lesiones o alteraciones que pueden dificultar la capacidad de una persona para realizar distintas tareas que pueden ser más propias de una edad avanzada.

Desde hace muchos años se conoce o intuye que la música tiene efectos beneficiosos en el cerebro, pero existe una comprensión limitada de por qué se produce. El estudio pretende demostrar que aprender el proceso necesario para reproducir un sonido en un instrumento cambia la percepción del sonido del cerebro de una manera que no se produce al escuchar simplemente música.

Los siguientes pasos del estudio incluyen el análisis de la recuperación entre pacientes con Ictus con formación musical en comparación con la fisioterapia y el impacto de la formación musical en los cerebros de los adultos mayores. Con fondos económico adicionales, el estudio podría abordar el desarrollo de programas de rehabilitación de formación musical para otras condiciones que impactan la función motora, como la lesión cerebral traumática.

Los científicos de la academia Baycrest tienen un importante historial de investigaciones sobre cómo el fondo musical de una persona impacta sobre las capacidades de audición y la función cognitiva a medida que se envejece. Los investigadores de esta institución continúan explorando cómo los cambios cerebrales durante la audición impactan sobre el envejecimiento.

Referencia: Bernhard Ross, Masihullah Barat, Takako Fujioka. Sound-making actions lead to immediate plastic changes of neuromagnetic evoked responses and induced beta-band oscillations during perceptionThe Journal of Neuroscience, 2017; 3613-16 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3613-16.2017

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