Científicos del Cice, en Xalapa, estudian el reloj biológico

En el Centro de Investigaciones Cerebrales (Cice), un equipo de especialistas estudia la relación entre relojes biológicos, enfermedades neurodegenerativas y conducta sexual. Su objetivo es evaluar el organismo ante padecimientos como epilepsia, Alzheimer y Parkinson.

La doctora Rebeca Toledo Cárdenas, profesora e investigadora del Cice, lleva a cabo estudios sobre los relojes biológicos y la forma en que rigen los eventos fisiológicos y conductuales del individuo, mediante modelos biológicos en roedores.

Los padecimientos neurodegenerativos, aunque poseen características diferentes, siempre tienen una base genética o del medio ambiente (sustancias que pueden dañar al individuo), ejemplo de ellos son la epilepsia, el Alzheimer y el autismo. A este acontecimiento los investigadores le llaman “insulto” al sistema nervioso, y es por ello que, mediante modelos biológicos, desean observar cómo se desempeña el sistema nervioso cuando existe un insulto.

¿Qué son los relojes biológicos y cómo funcionan?

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Rebeca Toledo precisó la importancia de conocer la forma en que los relojes biológicos regulan nuestro organismo.

“Los relojes biológicos son eventos fisiológicos o conductuales que se repiten en lapsos regulares y son importantes porque rigen todo en el individuo. La característica más importante se remonta desde la historia evolutiva del planeta y la forma en que los fenómenos geofísicos influencian a los individuos, pues queda impreso en su información genética”, detalló Rebeca Toledo.

Un ejemplo de ello son los ciclos del día y la noche, que regulan la conducta y fisiología de los seres vivos, y su característica rítmica sirve para desarrollar su medio, desde la reproducción, alimentación y protección ante depredadores.

Los antecedentes de esta investigación muestran que todos los seres vivos comparten la misma información genética en cuanto a los relojes biológicos, desde los insectos hasta los primates y ser humano.

Las investigaciones realizadas por el Cice se encaminan a comprender las características que rodean al ser humano, mediante modelos biológicos. Es por ello que estableció una línea de investigación orientada a estudios conductuales para reconocer la relación entre enfermedades neurodegenerativas y los relojes biológicos.

Trabajo en el laboratorio

La investigadora del Cice, Rebeca Toledo, informó que el propósito del trabajo en laboratorio es evaluar el organismo del individuo cuando se presenta una enfermedad en el sistema nervioso. Asimismo, explicó que el reloj biológico en los mamíferos se ubica en la zona del hipotálamo, particularmente en el núcleo supraquiasmático. En otros seres vivos, como las aves, se encuentra en la glándula pineal, o en el caso de los camarones, en la retina.

Para conocer la relación entre los padecimientos neurodegenerativos, particularmente la epilepsia, los especialistas del Cice están realizando estudios en ratas, observando el empleo del núcleo supraquiasmático, para responder tres interrogativas: cómo funciona, en qué momento y para qué.

El ensayo se lleva a cabo en un laboratorio aislado del ruido y con manipulación de la luz, pues son indicadores de la hora del día. Allí se trabaja en ciclos de 24 horas, con un grupo de roedores sanos y otro grupo de roedores con daño neuronal, en distintas etapas de su vida. Para causar el daño resultado de una reacción epiléptica, les han suministrado a los roedores una proteína.

“Deseamos ver cómo se expresa esta proteína en el organismo, por lo que realizamos observaciones cada cuatro o seis horas. Tenemos ventanas de tiempo muy importantes, cuando abren los ojos las ratas infantes, analizamos el núcleo supraquiasmático, del mismo modo cuando se independizan de la madre, posteriormente con las ratas maduras. Este mismo esquema se aplica en el grupo de roedores a los cuales se les provocó un insulto al sistema nervioso”, explicó la doctora Toledo.

Derivado del mismo tema, la psicóloga Georgina Jimena Ángel Sánchez Rodríguez, estudiante del doctorado en estudios cerebrales del Cice, explicó que cada proceso biológico está vinculado a un aspecto temporal, como la actividad de ciertas células, la síntesis de proteínas y la proliferación celular.

“El proceso de muerte celular (apoptosis) o el deterioro en el funcionamiento de diversas neuronas tiene una programación preestablecida. La alteración de esta programación desemboca en que estas células comiencen a detener sus funciones en periodos que no deberían, provocando alteraciones y enfermedades”.

Relojes biológicos y autismo

Jimena Sánchez trabaja con un modelo animal del trastorno del espectro autista (TEA) que, según evidencia clínica, reporta alteraciones en los ritmos circadianos de los pacientes

“Nuestro estudio busca dar una primera aproximación y explicación del impacto que tiene la exposición de un fármaco (ácido valproico) que previamente se ha relacionado con el TEA, en la sincronización de los ritmos biológicos, específicamente en un núcleo considerado el reloj maestro para llevar a cabo esta tarea: núcleo supraquiasmático”, mencionó Jimena Sánchez acerca de los objetivos de su investigación.

Precisó también que el núcleo supraquiasmático es de vital importancia para el estudio, pues a partir de él se mandan señales a distintas partes del cerebro para coordinar funciones temporales diarias.

“Contamos con núcleos y órganos que fungen como relojes biológicos, los cuales coordinan y sincronizan las distintas funciones del organismo. La alteración en alguno de ellos produce desfases en los ritmos y, consecuentemente, un desequilibrio parcial o generalizado, dependiendo la gravedad de la problemática”.

Las condiciones para el ensayo son similares al estudio realizado en roedores con daño por epilepsia. El laboratorio es de ambiente controlado, en donde se expone una fase de luz por 12 horas y las 12 restantes de oscuridad, del mismo modo, realizan un seguimiento en etapas cruciales de crecimiento, mediante técnicas de inmunohistoquímica.

La inmunohistoquímica es un proceso en el que se utilizan anticuerpos para identificar una sustancia, es una herramienta de diagnóstico para la localización de proteínas situadas en las células de un tejido.

“Esta línea unifica a los seres vivos y su relación con procesos de impacto geológico y me parece maravilloso que nuestro organismo tenga mecanismos que desencadenen un acoplamiento con este suceso para llevar a cabo sus propios procesos fisiológicos. Es una muestra muy clara del vínculo que tenemos con la tierra y sus procesos”, finalizó la psicóloga Jimena Sánchez.