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Las lesiones en la cabeza pueden alterar cientos de genes
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Las lesiones en la cabeza pueden alterar cientos de genes

Lesiones en la cabeza pueden alterar cientos de genes y conducir a graves enfermedades cerebrales.

Ejemplos de redes genéticas en el hipocampo afectadas por un traumatismo cerebral. Los investigadores de la UCLA informan que los genes del "regulador maestro" (en rojo) influyen en muchos otros genes responsables de los efectos del trauma cerebral.
Crédito: Qingying Meng / UCLA
Lesiones en la cabeza pueden dañar cientos de genes en el cerebro de una manera que aumenta el riesgo de las personas para una amplia gama de trastornos neurológicos y psiquiátricos, informan los científicos de vida UCLA.

Los investigadores identificaron por primera vez genes maestros que creen que controlan cientos de otros genes que están relacionados con la enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, trastorno de estrés postraumático, accidente cerebrovascular, trastorno por déficit de atención con hiperactividad, autismo, depresión, esquizofrenia y otros trastornos.

Saber cuáles son los genes maestros podría dar a los científicos objetivos para nuevos productos farmacéuticos para el tratamiento de enfermedades cerebrales. Finalmente, los científicos podrían incluso aprender a modificar los genes dañados para reducir el riesgo de enfermedades, y el hallazgo podría ayudar a los investigadores a identificar compuestos químicos y alimentos que combaten la enfermedad mediante la reparación de esos genes.

"Creemos que estos genes maestros son responsables de la lesión cerebral traumática que provoca de manera adversa cambios en muchos otros genes", dijo Xia Yang, autor principal del estudio y profesor asociado de biología y fisiología integradora de la UCLA.

Los genes tienen el potencial de convertirse en cualquiera de varios tipos de proteínas, y la lesión cerebral traumática puede dañar los genes maestros, lo que puede provocar el daño de otros genes.

Ese proceso puede ocurrir en un par de maneras, dijo Yang, que es miembro del Instituto de UCLA para las biociencias cuantitativas y computacionales. Uno de ellos es que la lesión puede llevar finalmente a los genes a producir proteínas de formas irregulares. Otra es cambiar el número de copias expresadas de un gen en cada célula. Cualquiera de los cambios puede impedir que un gen funcione correctamente. Si un gen se convierte en la forma equivocada de proteína, podría conducir a la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo.

"Se sabe muy poco sobre cómo las personas con trauma cerebral -como los futbolistas y los soldados- desarrollan trastornos neurológicos más tarde en la vida", dijo Fernando Gómez-Pinilla, profesor de Neurocirugía de la UCLA y de biología y fisiología integradora, y co-senior Autor del nuevo estudio. "Esperamos aprender mucho más acerca de cómo esto ocurre".

La investigación aparece en EBioMedicine, una revista publicada por Cell y The Lancet.

Los investigadores entrenaron a 20 ratas para escapar de un laberinto. Luego usaron un fluido para producir una lesión cerebral similar a una concusión en 10 de las ratas; Los otros 10 no recibieron lesiones cerebrales. Cuando las ratas fueron colocadas de nuevo en el laberinto, las que habían resultado lesionadas tardaron aproximadamente 25 por ciento más que las ratas no lesionadas en resolverlo.

Para saber cómo los genes de las ratas habían cambiado en respuesta a la lesión cerebral, los investigadores analizaron genes de cinco animales en cada grupo. Específicamente, extrajeron ARN del hipocampo, que es la parte del cerebro que ayuda a regular el aprendizaje y la memoria, y de leucocitos, glóbulos blancos que juegan un papel clave en el sistema inmunológico.

En las ratas que habían sufrido lesiones cerebrales, había un grupo central de 268 genes en el hipocampo que los investigadores encontraron habían sido alterados, y un grupo central de 1.215 genes en los leucocitos que encontraron que se han cambiado.

"Una sorpresa fue cuántos cambios importantes ocurrieron a los genes en las células sanguíneas", dijo Yang. "Los cambios en el cerebro son menos sorprendentes, es una región tan crítica, por lo que tiene sentido que cuando está dañada, señala al cuerpo que está bajo ataque".

Casi dos docenas de los genes alterados están presentes tanto en el hipocampo como en la sangre, lo que presenta la posibilidad de que los científicos puedan desarrollar un análisis de sangre basado en genes para determinar si una lesión cerebral ha ocurrido y que medir algunos de estos genes podría ayudar a los médicos Predecir si es probable que una persona desarrolle Alzheimer u otros trastornos. La investigación también podría conducir a una mejor manera de diagnosticar lesión cerebral traumática leve.

Más de 100 de los genes que cambiaron después de la lesión cerebral tienen homólogos en los seres humanos que se han relacionado con trastornos neurológicos y psiquiátricos, los investigadores informan. Por ejemplo, 16 de los genes afectados en las ratas tienen análogos en los seres humanos, y esos genes están vinculados a una predisposición para la enfermedad de Alzheimer, los informes del estudio. Los investigadores también encontraron que cuatro de los genes afectados en el hipocampo y uno en los leucocitos son similares a los genes en los seres humanos que están relacionados con el TEPT.

Yang dijo que el estudio no sólo indicó qué genes están afectados por una lesión cerebral traumática y vinculados a una enfermedad grave, sino que también podría señalar los genes que gobiernan el metabolismo, la comunicación celular y la inflamación, lo que podría convertirlos en los mejores objetivos para nuevos tratamientos para el cerebro Trastornos.

Los investigadores ahora están estudiando algunos de los genes maestros para determinar si su modificación también causa cambios en gran número de otros genes. Si es así, los genes maestros serían aún más prometedores como dianas para nuevos tratamientos. También planean estudiar el fenómeno en personas que han sufrido una lesión cerebral traumática.

En un estudio de 2016, Yang, Gomez-Pinilla y sus colegas informaron que cientos de genes pueden ser dañados por la fructosa y que un ácido graso omega-3 llamado ácido docosahexaenoico, o DHA, parece revertir los nocivos cambios producidos por la fructosa. Uno de los genes que identificaron en ese estudio, Fmod, también fue uno de los genes reguladores maestros identificados en la nueva investigación.

No todo el mundo con lesiones cerebrales traumáticas desarrolla las mismas enfermedades, pero las lesiones más graves pueden dañar más genes, dijo Gomez-Pinilla, quien también es miembro del Centro de Investigación de Lesiones Cerebrales de la UCLA.


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