__MAIN_TEXT__

Page 1

synapsis | 2014 La ciencia del futuro en tus manos

synapsis | La ciencia del futuro en tus manos


Nunca consideres el estudio como una obligaci贸n, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber. Albert Einstein


NOTAS AL EDITOR El grupo 2,4 es un salón un poco heterogéneo. Tenemos nuestros defectos pero así mismo nuestras virtudes y entre ellas están saber trabajar en equipo. A la hora de elegir los cargos dentro de la Junta Directiva, cada uno eligió el suyo sabiendo que lo mínimo que aportaría para este proyecto sería excelencia. Desde el inicio, nuestro mayor anhelo era crear algo diferente, tomando en cuenta cada detalle: desde el nombre hasta la decoración. Muchas opciones y conflictos surgieron a medida que se acercaba la fecha de publicación, sin embargo logramos superar las complicaciones y obtuvimos, esta exhibición de artículos sobre los diferentes avances en las distintas ramas de la biofísica. Artículos escritos y editados por nosotros mismos, dejando en claro que los Estudiantes de la Facultad de Medicina de la Universidad de Panamá son talentosos y no sólo se concentrar en estudiar. Dicho esto, doy las gracias a la profesora Christ-Belle Rivera por darnos la oportunidad de darnos a conocer lejos del estándar académico. Esperamos sea de su agrado.

Kimberly D. Guerra Presidenta


Generalidades de Membrana


Generalidades de la Membrana

Clara Callender

Imágenes de Lesión de la Membrana Celular y Procesos Subcelulares Implicados en la Reparación

NIH Public Access. Author Manuscript. J Vis Exp. Author manuscript; available in PMC 2014 August 28. Aurelia Defour1,*, S. C. Sreetama1,*, and Jyoti K. Jaiswal1,2. Center for Genetic Medicine Research, Children's National Medical Center. Department of Integrative Systems Biology, George Washington University.

Objetivo Para monitorear el tráfico y exocitosis de los lisosomas en respuesta a la lesión de la membrana de la célula.

Introducción La membrana celular mantiene la integridad de las células proporcionando una barrera entre la célula y el ambiente extracelular. Para sobrevivir a lesiones a la membrana, las células poseen un mecanismo eficaz para la reparación. Este mecanismo es dependiente de calcio e implica el tráfico intracelular de proteínas como anexinas y MG53 entre otros así como los compartimentos subcelulares como endosomas, lisosomas, Golgi vesículas derivadas y las mitocondrias a la membrana celular dañada. Sin embargo, los detalles involucrados en la reparación de la membrana celular sigue siendo pobremente entendida. Enfoques que permiten supervisar la reparación de la membrana celular temporal son ideales para este tipo de estudios. Para demostrar su utilidad estos enfoques se han utilizado para monitorear el tráfico y exocitosis de los lisosomas en respuesta a la lesión de la membrana de la célula. Experimento—Protocolo 1 y 2 Este protocolo permite marcar por separado las células lesionadas y las que no logran sanar.

Cuantificación de poblaciones de células - uso de tres condiciones: 1. prueba (C1) – células se permite reparar en la presencia de Ca2 +, 2. Control 1 (ninguna lesión C2) - las células se incuban en presencia de Ca2 +, pero no heridos y 3. Se permite control 2 (ninguna reparación C3) – células reparación en ausencia de Ca2 +.

Protocolo 3 y 4 Las muestras incluyen siguiendo las células cultivadas a > 50% confluencia: 1. prueba (C1) - células permitidas para reparar en la presencia de Ca2 +, 2. Control 1 (C2; No hay lesiones) - células ni heridos ni se incubaron con anticuerpos primarios y 3. Control 2 (C3; Ninguna reparación) - células permitieron reparar en ausencia de calico.

Resultados—Protocolo 1 Los resultados muestran que cuando las células se permiten reparar en la presencia de Ca2 + la mayoría de las células heridas lograron repararse y no están marcadas por TRITC dextrano y cuando las células se permiten reparar en ausencia de Ca2 +, la mayoría de los las células dañadas también están etiquetadas por el dextrano TRITC. Células que nunca fueron lesionadas no muestran ningún etiquetado con el dextrano TRITC.


Clara Callender

Generalidades de la Membrana

Protocolo 2

Protocolo 4

Los resultados muestran que las células no lesionadas en tinte FM tienen una tinción que se da al entrar el tinte y unirse a endomembranas. Una célula herida en presencia de Ca2 + es capaz de reparación, lo que provoca la entrada de tinte de FM y la fluorescencia que cesa dentro de un minuto después de la lesión. Por el contrario, una célula que se da a reparar en la ausencia de Ca2+, falla en la reparación, lo que provoca entrada de tinte de manera continua y por lo que continua la fluorescencia de tinte FM hasta 4 minutos después de la lesión.

Lisosoma lesionado seguido de exocitosis no es visible en la imagen TIRF antes de la lesión pero tras la llegada a la membrana llega a ser perceptible, que lo mejor es excitado por la iluminación TIRF y fluorescencia FITC lisosomal de dextrano alcanza valor máximo cuando el poro de fusión abra causando neutralización de pH lisosomal y así dequenching de la fluorescencia de dextrano FITC. Posteriormente el dextrano es descargada de la vesícula a la exterior de la célula causando fluorescencia FITC a extenderse lateralmente y la vesícula fluorescencia a reducir gradualmente. En la segunda categoría, el lisosoma está presente antes de lesión, permanece allí en la membrana hasta el vesícula exocytoses. Aquí los lisosomas exocytosed parcialmente dejando detrás de algunos dextrano FITC en la vesícula después de fusión. La tercera y cuarta categorías no hacen fusión de vesículas con la membrana. Los lisosomas se mueven axialmente y alejada de la membrana celular. Este lisosoma no es visible en la membrana de la célula antes de lesión, pero al acercarse a tras lesión llega a ser visible por la membrana de la célula Microscopía TIRF. Alcanzó más cercano a la membrana celular y luego se aleja sin fusión. El lisosoma en la cuarta categoría llega cerca de la membrana y se desplaza horizontalmente a lo largo de la membrana celular. Basado en la descripción sobre la cuantificación de la FITC intensidad de fluorescencia de dextrano de cada lisosoma fusión, movimiento axial o movimiento horizontal permite determinar del lisosoma respuesta a la lesión.

Protocolo 3 Las células se lesionan en presencia de dextrano TRITC, solo son etiquetadas en rojo las células dañadas. Las células no lesionadas que no son tratadas muestran un fondo de etiquetado para la superficie de la célula LAMP1. Sin embargo, cuando las células son heridas y se les da a sanar en presencia de calcio, los lisosomas se someten a exocitosis y por lo tanto hay mayor nivel de LAMP1 manchando la superficie de las células lesionadas. En ausencia de calcio el etiquetado LAMP1 es mucho menor. Esto demuestra la naturaleza calcio reguladora de la exocitosis lisosomal y por tanto el aspecto superficial de LAMP1. Así ambos, cuantifican el número de células con alta superficie LAMP1 tinción, así como el nivel de la superficie de la célula de medición LAMP1 tinción de las células dañadas individuales, medidas de capacidad de la célula para sufrir lesión provocada lisosomal exocitosis.


Generalidades de la membrana

Un modelo de doble canal alternativo para Transportadores ABC

Gisselle Ortíz

Información extraída de la revista de la Universidad de Cambridge, 2014

Los científicos Peter M. Jones y Anthony M. George de School of Medical bioscience, University of Technology Sydney, Australia hicieron una investigación acerca de los transportadores ABC y propusieron un nuevo modelo de doble canal alternativo, en el cual compararon el modelo anterior (Switch model) con el suyo.

1. Nucleótidos libes (apo) orientado hacia el interior 2. El sustrato se une a TTM y dos moléculas de ATP se unen a los NBDs. 3. NBDs dimerizan para formar un dímero sándwich con ATPs unidos en su interfaz. 4. Se desacopla de sustrato y ATP se hidroliza. 5. Estado ADP unida.

¿Qué es un transportador ABC? La familia de casete de unión a ATP, mejor conocida como la súper familia ABC, es la mayor familia de proteínas transportadoras que incluye varios cientos de proteínas de transporte de membrana diferentes que utilizan la energía de ATP para transportar un sustrato específico o grupo de sustratos a través de la membrana celular. Esta transporta sustratos como: iones, azúcares, aminoácidos, fosfolípidos, colesterol, péptidos, polisacáridos, proteínas u otros ligando.

6. ADP induce la separación de NBDs a un estado muy separado, induciendo reorientación de los TMDS a la conformación orientado hacia el interior, completando el ciclo. La disociación de ADP devuelve el transportador al estado apo, para comenzar un nuevo ciclo. Modelo de doble canal alternativo

1. EL sitio de unión al sustrato está vacía y el sitio activo es abierta y vacía. 2. El sustrato se une al sitio orientado hacia el interior y el ATP se une al sitio activo. Switch model

3. El sustrato es secuestrado en un sitio ocluido cerca del lado citoplasmático de la membrana; ATP se ocluye en el sitio activo.


Generalidades de la membrana

Gisselle Ortíz

4. Se hidroliza ATP, acoplada al sustrato translocación a un sitio ocluido cerca del lado extracelular de la membrana. 5. Apertura del sitio activo con destino a ADP corresponde al sustrato se une a un sitio extracelular. 6. El sitio de unión abierto esta hacia arriba está vacío y el sitio activo está vacío con baja afinidad.

Las funciones de la molécula como un dímero de movimiento alternativo, en el que dos mitades equivalentes realizan ciclos idénticos, 180 ° fuera de fase. Los acontecimientos de la unión del ligando (sustrato, ATP), en los TTM y NBDs están acoplados directamente, de tal manera que eventos similares ocurran en el paso.

Conclusión Genes ABC son esenciales para muchos procesos en la célula. 48 genes ABC se han reportado en los seres humanos, 16 genes se han determinado y 14 de estas están relacionadas con enfermedades presentes en los seres humanos como: fibrosis quística.

Además podemos decir que el ciclo funcional del modelo de los transportadores ABC está basado en tres premisas simples:

Sigue los siguientes pasos:

Este análisis muestra que no sólo puede ser el Modelo alternativo, sino que también con él se puede fácilmente explicar los datos; también sugiere explicaciones sencillas para la función de un número de transportadores ABC atípicos.

Este estudio representa el intento más coherente y completo a un esquema que lo abarca todo para explicar cómo funcionan estas proteínas importantes, uno que sea consistente con evidencia bioquímica y biofísica de sonido.


Generalidades de la membrana

Citocromo c produce poros en los contenedores de cardiolipina de las bicapas planas de líquidos de las membranas en presencia de peróxido de hidrógeno.

Karina Li

*M. N. Puchkov; R. A. Vassarais; E. A. Korepanova; A. N Osipov. Department of Medical Biophysics, N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia. La interacción del citocromo c con cardiolipina en presencia de peróxido de hidrógeno induce la actividad de la peroxidasa en el citocromo c y la capacidad de oxidación de los lípidos de la membrana. Estas propiedades desempeñan un papel importante en las reacciones apoptóticas. Se estudiarán las propiedades eléctricas (capacitancia específica y conductancia integral) de los contendores de cardiolipina presentes en la asolectina de la bicapa plana de lípidos de la membrana. Esta interacción da lugar a un aumento de la conductancia y capacitancia, producción de poros, mayor permeabilidad de la membrana y por lo tanto su destrucción. El objetivo de esta investigación fue determinar el efecto que produce la interacción del citocromo c con la cardiolipina y la presencia del peróxido de hidrógeno sobre la conductancia y capacitancia de la membrana.

Introducción La realización de estudios sobre la apoptosis molecular y los mecanismos celulares mostraron las reacciones básicas de este descubrimiento, que tienen lugar en la membrana de las mitocondrias, siendo evidente la interacción de la carga positiva (+8) del citocromo c con la -

carga negativa (-2) de los fosfolípidos de la membrana celular, formando complejos lípidos-proteínas. Esta interacción induce la actividad de la peroxidasa del citocromo c, promoviendo así la oxidación de los sustratos y lípidos de la membrana, entre los cuales se encuentra la cardiolipina de la asolectina.

Materiales y Métodos Se utilizó una disposición experimental original descrita por estos científicos. Para producir la asolectina de la membrana se utilizaron soluciones de soya en decano. La asolectina de la soya la componen iguales proporciones de fosfatidilcolina, cefalina y fosfatidilinositol, aplicada a una cámara de teflón que contenía la membrana y electrodos de Ag -Cl para medir la conductancia integral de la membrana. Esta cámara de teflón se introdujo en una solución tampón Tris-HCl, preparado a partir de agua doblemente destilada y desionizada y cloruro de potasio a 5 mM, que también incluía electrodos de Ag-Cl. La bicapa plana de lípidos de la membrana asumida fue una membrane simétricamente polarizada, presentaba un voltaje de 10 mV/ Pa, un error relativo inferior a ± 10%, una máxima frecuencia de filtrado de 0, 3 Hz y una frecuencia de señal de activación polarizada de 4 Hz.


Generalidades de la membrana

Karina Li

A este ensayo se le aplicó quimioluminiscencia en presencia de peróxido de hidrógeno y el luminal. Y se calaculó la capacitancia y la conductancia a partir de esta ecuaciones:

Cm: capacitancia, Gm: conductancia, f: frecuencia de señal, Ro: resistencia, Va: voltaje aplicado, Vc: corriente de capacitancia, Vg: corriente de conductancia. El cálculo de la distribución de los poros de la membrana y sus diámetros se realizó a través del modelo físico “agujero de membrana llenado de electrolito”.

Resultados Como se mencionó, la interacción del citocromo c con cardiolipina inducen la actividad de la peroxidasa del citocromo c formando complejos de citocromo c-cardiolipina, por lo tanto la remodelación activa de la membrana, y actúan como sustratos para producer la quimioluminiscencia. Demostraron que las alteraciones en las propiedades eléctricas de la membrana se dan solo cuando la actividad de la peroxidasa del citocromo c está presente, ya que a temperatura ambiente, la conductancia es insignificante; incrementándose la conductancia de la membrane al adicionar citocromo c y peróxido de hidrógeno a los sistemas. La formación de la membrana en presencia de citocromo c (4 mM) se da con 20% de cardiolipina y 80% de asolectin.

Descubrieron que al agregar peróxido de hidrógeno, se enriquecía la bicapa plana de lípidos de la membrane y el citocromo c, aumentaba la conductividad por acción de la peroxidasa, y la oleada amplitud de la membrane permitió calcular la distribución de los poros y sus diámetros (3,5 ± 0,4 nm).

Discusión La acción del complejo citocromo c-cardiolipina en presencia de peróxido de hidrógeno mejora la polaridad y la permeabilidad de la membrana al incrementarse la formación de poros, y aumenta sustancialmente la permeabilidad para los ions. Concluyeron que los fosfolípidos insaturados con residuos ácidos grasos linoleico y linolénico de oleovl no se oxidan, que esta interacción creaba estabilidad y conductividad simétrica catión-anión y de los poros toroidales.

CONCLUSIÓN La interacción del citocromo c con la cardiolipina en presencia de peróxido de hidrógeno juega un papel importante en la equilibrio de la célula al influir en la conductancia y la capacitancia de la membrana, debido a que incrementa la formación de poros, mejora su polaridad y por ende su conductancia, lo que conlleva a la destrucción de la membrana que induce a la apoptosis celular, muerte celular programada, necesaria para auocontrolar el desarrollo y crecimiento de la célula, evitando el desencadenamiento de enfermedades como el cáncer.


EQUILIBRIO IÓNICO Y BIOPOTENCIALES


Equilibrio iónico y biopotenciales

Modelo colectivo de difusión de iones a través de la conductancia microscópica.

Yingting Liu and Fangqiang Zhu/Biophysical Journal ,volumen 104 /Enero 2013. Indianapolis.

Nerys García

Resumen La conducción de iones a través de canales microscópicos es de importancia central en la biología y la nanotecnología. Para entender mejor la corriente-tensión (IV) la dependencia de los canales iónicos, aquí se describe y demuestra un modelo de difusión colectiva. En este estudio, se describe y demuestra un modelo de difusión colectiva análoga que relaciona el transporte de iones espontánea en el equilibrio de los flujos de iones estacionarios bajo tensiones pequeñas, y demostramos que la conductancia del canal puede determinarse a partir de equilibrio trayectorias. El modelo hace que sea posible determinar la conductancia del canal en el rango lineal IV a partir de simulaciones de equilibrio sin aplicación de un voltaje. Para validar la teoría, realizamos simulaciones.

Introducción El modelo hace que sea posible determinar la conductancia del canal en el rango lineal IV a partir de simulaciones de equilibrio sin aplicación de un voltaje. Para validar la teoría, realizamos simulaciones de dinámica molecular en dos canales-una nano poro modelo y el poro transmembrana de un a-hemolisina -tanto bajo condiciones de equilibrio y no equilibrio. Es un modelo de difusión colectiva análoga que relaciona el transporte de iones espontánea en el equilibrio de los flujos de iones estacionarios bajo tensiones pequeñas, y demostramos que la conductancia del canal puede determinarse a partir de equilibrio trayectorias.

Experimentación Las simulaciones se realizaron utilizando el modelo de agua TIP3P y el programa namd2 en las condiciones de contorno periódicas con temperatura constante (300 K) y el volumen. Electrostática completas se calculó utilizando la partícula malla método de Ewald . Se aprobó el campo CHARMM fuerza para la proteína y lípidos en las simulaciones α-hemolisina.

Resultados Pequeñas Tensiones: La concentración de ambos iones permanece en equilibrio. Grandes Tensiones: la concentración de ambos iones es menor que la del equilibrio.

Conclusiones Usando esta teoría, se puede predecir de forma fiable la porción lineal de la curva IV y la conductancia del canal a partir de simulaciones MD de equilibrio. Describe una relación cuantitativa entre el transporte de iones a través de canales espontánea en el equilibrio y la corriente iónica de estado estacionario bajo tensiones pequeñas. El modelo de difusión colectiva puede contribuir al estudio de los canales iónicos.


Equilibrio iónico y biopotenciales

Biopotencial como predictor de tamaño de la zona de ablación durante la ablación de tumores por radiofrecuencia

Abdías Palacios

Autores de la investigación: D. J. Schutt; A. P. O’Rourke; J. A. Will; D. Haemmerich Estudio realizado en: Universidades de Carolina del Sur y Wisconsin- Madison Schutt, O. W. (2011). Biopotencial como predictor de la zona de ablación durante la ablación de tumores por radiofrecuencia. Scientia Iranica, 1511-1515.

Resumen

Observaciones

Una deficiencia actual de los procedimientos de ablación de tumores es la información insuficiente sobre el tamaño de la zona de ablación durante el procedimiento y la duración del tratamiento. El biopotencial investigado puede proporcionar esta información y permite la terminación de los procedimientos de ablación cuando han alcanzado su tamaño máximo, reduciendo los largos tiempos de tratamiento actuales.

Estudios previos demostraron que en la ablación del tejido miocárdico se produce un potencial entre el electrodo activo y el de referencia gracias a los radicales libres y electrolitos liberados en la lesión al tejido.

Introducción En la actualidad, una limitación de la ablación por RF es la dificultad para determinar la extensión del daño térmico durante el procedimiento. El método utilizado es el IOUS (ultrasonido intraoperativo) que no demarca la zona de coagulación térmica. Este impedimento reduce la eficacia del tratamiento, alarga el procedimiento y requiere largos e inconcluyentes seguimientos de imágenes.

Hipótesis Un biopotencial podría desarrollarse durante la ablación del tejido hepático, de forma similar al tejido miocárdico y permitir la estimación en tiempo real de la dimensión de la zona de ablación así como la duración del tratamiento.

Materiales y metodología Usaron un generador de RF valleylab de 200 W y un electrodo con aguja calibre 17. Los signos desarrollados fueron registrados mediante un osciloscopio. Un amplificador o filtro se utilizó para aislar el biopotencial de la energía aplicada por RF.


Equilibrio iónico y biopotenciales

Abdías Palacios

¿Cómo lo hicieron? Insertaron la aguja en el hígado aplicando 30 W de potencia con tiempos al azar para crear zonas de ablación de diferentes tamaños. Para esto utilizaron puercos entre 15 a 35 kg que fueron sacrificados después de la ablación y se resecaron los lóbulos de ablación. El hígado entonces se fijó con formalina.

Gráfico volumen vs biopotencial

Discusión

Mediciones y resultados Utilizaron el coeficiente de correlación de Pearson (índice que puede utilizarse para medir el grado de relación de dos variables siempre y cuando sean cuantitativas) para analizar las relaciones entre la dimensión de la zona de ablación y el biopotencial. En la imagen de la correlación entre el cambio de biopotencial y el diámetro máximo de la zona de ablación, se observa un resultado positivo. En la correlación del volumen de la zona de ablación y el biopotencial, el cambio no fue tan fuerte, resultando así negativo.

diámetro vs biopotencial

En este trabajo se postuló y demostró que: los cambios de biopotencial pueden ayudar a predecir el crecimiento de la zona de ablación de una forma más precisa que el IOUS; el biopotencial incrementó en todos los casos durante el curso del tratamiento; incrementar el biopotencial estaba asociado con un incremento de la dimensión de la zona de ablación.

Principal resultado obtenido La señal del biopotencial puede ayudar a determinar la duración del tratamiento. Al monitorear el biopotencial, existe la capacidad de determinar cuándo cada zona de ablación ha alcanzado su tamaño máximo y terminar el procedimiento, utilizando así el tiempo óptimo de tratamiento.


SINAPSIS


Sinapsis

Los niños con autismo tienen sinapsis cerebrales adicionales

Victoria Brandao

Columbia University Medical Center: Guomei Tang y Mark S. Sonders - Agosto 2014

Objetivos: Determinar la causa de ausencia de poda neuronal en niños autistas Buscar un fármaco que restaure la poda neuronal.

Experimento No.1: Los investigadores midieron la "densidad sináptica" en una pequeña sección de la corteza cerebral de niños con autismo que habían muerto por otras causas. Trece cerebros procedían de niños de dos a 9 nueve años, y otros trece de adolescentes de 13 a 20 años. Además, se examinaron otros 22 de niños sin autismo que se utilizaron como control.

La vía de degradación, conocida como “autofagia”, que lleva a cabo la limpieza de esos residuos era muy deficiente.

Conclusión: La autofagia es regulada por una proteína llamada mTOR. Cuando mTOR es hiperactiva, las células del cerebro pierden gran parte de su capacidad de auto-ajuste. Lo que impide la autofagia, deshacerse de las sinapsis dañadas.

Experimento No.2: El equipo de Sulzer replicó la condición en ratones, y luego le administraron la rapamicina, un fármaco inmunosupresor que previene el rechazo de órganos e inhibe mTOR.

Resultados: Los investigadores pudieron restaurar la autofagia normal, y por tanto el proceso de poda sináptica, así como revertir los comportamientos similares al autismo en los ratones mediante la administración de rapamicina.

Conclusión: “La proteína mTOR hiperactiva y la reducción de la autofagia, mediante el bloqueo de la poda sináptica normal, pueden ser la base de un aprendizaje inadecuado, y una característica común de autismo”, Sulzer.

Resultados: Hacia el final de la infancia (sobre los 9 años) el número de espinas dendríticas (sinapsis) se había reducido a la mitad en los cerebros sanos, pero sólo había disminuido un 16% en los niños con autismo.

“Desafortunadamente, el medicamento no es ideal para su uso potencial en el ser humano en el corto plazo. Es, sin embargo, un comienzo alentador. El hecho de que podamos ver cambios en el comportamiento sugiere que el autismo puede todavía ser tratable después de que se diagnostica a un niño, si podemos encontrar una mejor droga", Sulzer.


Sinapsis

Hallan mecanismo clave de la sinapsis

Astrid Ruíz

Instituto Leloir, Argentina, 2013. Por: Doctora Graciela Boccaccio, jefa del Laboratorio de Biología Celular del RNA. Publicado en la revista The Journal of Cell Biology.

¿Qué es una sinapsis?: Es una unión intercelular especializada entre neuronas o entre una neurona y una célula efectora (glandular o muscular). En estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso. Se inicia con una descarga química que origina una corriente eléctrica en la célula presináptica; luego la propia neurona segrega neurotransmisores que se encargan de excitar o inhibir la acción de la célula post sináptica.

Figura 1: Sinapsis entre neuronas. Objetivo e Introducción de la investigación: Desde hace mucho tiempo se sabe que en la dendrita se fabrican localmente proteínas que fortalecen la sinapsis. inactivos, a los cuales llamaron “focos de silenciamiento de mensajeros”

Trabajando con neuronas del hipocampo para “descubrir el cómo se da la sinapsis y de qué depende en realidad”, un equipo de investigación logró identificar la presencia de paquetes de ARN mensajero temporalmente .

¿Qué son estos focos de silenciamiento y qué se hizo?: Cada proteína es expresada a partir de un RNA mensajero específico. El silenciamiento es un mecanismo que reduce y regula la concentración de RNA mensajero dentro de la célula y por lo tanto la formación de una proteína. Aquí los ARN mensajeros no pueden liberarse ni cumplir su misión: transmitir las instrucciones del núcleo para que se fabriquen proteínas en el resto de la célula. Se realizaron estudios in vitro en neuronas de rata. Estimularon esas neuronas con un neurotransmisor, NMDA, que está involucrado con la consolidación de la memoria. Y observaron que NMDA disolvió los focos de silenciamiento y, acto seguido, los ARN mensajeros almacenados fueron liberados y permitieron la síntesis de proteínas y se produjo y reforzó la sinapsis.


Sinapsis

Astrid Ruiz

Otros hallazgos y conclusión: Aunque los focos de silenciamiento a primera vista, son como “obstáculos” para la eficiente acción de los ARN mensajeros, su ausencia tiene efectos dramáticos sobre el funcionamiento de las sinapsis. El grupo del Leloir, identificó la proteína, Smaug 1, que resulta fundamental para la formación de estos focos de silenciamiento en las sinapsis. Bloquearon o “apagaron” el gen que la codifica esta proteína. Observaron que se producía un defecto sináptico muy serio. Las neuronas se desarrollaban de forma incompleta, con sinapsis muy pequeñas que no respondían en absoluto al estímulo procedente de las neurona de al lado. Por lo que ya es clara la esencialidad que tiene la expresión y síntesis de proteínas específicas en la producción y desarrollo de la sinapsis intercelular.

Figura 2: Proceso de silenciamiento de ARN mensajeros y la síntesis de proteínas específicas para reforzar y estimular la sinapsis.


Sinapsis

Carol Caicedo

Statistical connectivity provides a sufficient foundation for specific functional connectivity in neocortical neural microcircuits Sean L. Hill, Yun Wang, Imad Riachi, Felix Schürmann, Henry Markram W. M. Keck Center for Integrative Neuroscience, San Francisco, CA, August 13, 2012 Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

http://www.pnas.org/content/109/42/E2885.lon

Objetivo

Resultados

Crear un modelo en 3D de la sinapsis

El microcircuito se compuso de 10 000 neuronas, y se logró establecer exactamente dónde se forman las sinapsis. Conclusión

Materiales y Métodos Se utilizaron cortes neocorticales (plano sagital) de 300μm, del cerebro de roedores. Las células fueron teñidas utilizando el sistema Neurolucida (Micro Bright Field Inc.) y vistas desde un microscopio óptico de campo claro (Olympus). La tinción redujo el grosor del corte aproximadamente en un 25%, entonces se reparó morfológicamente con el algoritmo. La identificación de los 1ros pares de neuronas sinápticamente acoplados se obtuvo con la técnica de Patch-Clamp.

La supresión de un gran número de neuronas o la alteración en su orientación no cambia la posición de la sinapsis.


Biofísica del Músculo


Biofísica del musculo

Mecanismo para evitar el envejecimiento muscular

Investigadores: Pura Muñoz Cánoves, Pedro Souza Victor, Antonio Serrano, Eusebio Perdiguero.

Joel Bruno

Publicación, revista NATURE, Universidad Pompeu Fabra, Barcelona (12 de febrero de 2014). La investigación trata sobre el descubrimiento de la presencia del gen P16 en ratones muy ancianos, para el posterior silenciamiento de este gen y de esta manera provocar la generación de la función regenerativa de las células madres implantadas en los ratones mayores de 29 meses. Necesariamente para el éxito de la investigación fue necesaria del envejecimiento total de los ratones ya que en los de edad de 24 meses hacia abajo el gen no se expresaba lo cual no rendía un total parecido a los músculos humanos que es el fin que radica en esta investigación, ya que de esta forma se podrán rejuvenecer los músculos de personas de mayores y no solo tejido muscular sino también epitelial y posiblemente nervioso, lo cual podría ayudar a combatir enfermedades neurodegenerativa, es decir la fuente de la juventud.

El gen p16 es común verlo en células cancerígenas y tumores acelerando la propagación de estas, es por esto que el seguimiento de esta investigación y descubrimiento aportaría grandes resultados en el campo de la medicina y genética en cuanto a combatir enfermedades.


BIOMECÁNICA


Biomecánica

CPWalker - Plataforma robótica para la rehabilitación y trenamiento de la marcha en pacientes con Parálisis

en-

Marge Atencio

Publicado por la Revista de Biomecánica del Instituto de Biomecánica de Valencia

Objetivos El principal objetivo de CPWalker es desarrollar y validar una plataforma robótica que sirva de apoyo a las terapias de rehabilitación post-quirúrgica SEMLS y reduzca el tiempo de rehabilitación. Integrada por andador inteligente más un exoesqueleto más neuroprótesis.

Interacción Humano-Robot

Andador inteligente y exoesqueleto El sistema está construido sobre el dispositivo NFWalker de la compañía made for movement, que colabora en el proyecto al dispositivo original se le ha dotado de actuación en la tracción y en el soporte del peso del paciente. Con ello se consigue que el apoyo que recibe el paciente durante las fases de la marcha sea regulable y las fases de rehabilitación puedan ajustarse al nivel funcional del paciente.

La interacción entre el paciente y la plataforma robótica se realiza a través de una interfaz multimodal Humano-Robot (MHRI) compuesta por: (1) una unidad de análisis electroencefalográfico (EEG), (2) una unidad inercial (IMU), (3) un sistema electromiográfico (EMG) inalámbrico, (4) sensores de fuerza. La razón para la integración de esta interfaz multimodal es integrar el sistema nervioso periférico (SNP) y el sistema nervioso central (SNC) en la estrategia


Marge Atencio

Biomecánica

Actualmente el sistema puede funcionar en modo “Causa-Efecto” tomando como comando de actuación la señal cerebral. La relación entre el pensamiento de una acción y que esta acción se ejecute (movimiento del robot), refuerza los canales de comunicación entre el SNP y SNC (facilitación asociativa) con lo que el impacto de la rehabilitación es mayor. Además de la señal EEG, el sistema puede ser puesto en marcha con la actividad muscular mediante un dispositivo electromiográfico (EMG) o mediante el movimiento de alguna extremidad, empleando unidades de medida inercial (IMU).

La Figura muestra una fotografía de un paciente realizando una experimentación en el Hospital Niño Jesús. En ella se trabaja con un entorno virtual donde el usuario puede controlar, mediante la actividad cerebral, cuando un avatar empieza a caminar.

Conclusión Se ha presentado una plataforma robótica para la rehabilitación de la marcha en personas con parálisis cerebral tras una operación quirúrgica multinivel. En definitiva se espera que está plataforma acelere el progreso rehabilitador y aumente la implicación del paciente a través de escenarios más motivadores y complementarios al tratamiento tradicional.


Biomecánica

Mano Biónica

Noemí De León

Investigador: Silvero Micena y su equipo de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne, en Suiza y la Escuela Superior Santa Anna, en Italia. Publicada en la revista Science Translational Medicine, el 5 de febrero de 2014.

Objetivo Permite al paciente amputado vuelvan sentir y reconocer objetos, mediante impulsos eléctricos interpretados por los nervios del paciente.

Funcionamiento de la mano biónica El dispositivo estimula mediante electrodos ultrafinos de gran precisión dos de los tres principales nervios del brazo del paciente, el cubital y el mediano. La fuerza detectada en las yemas de los dedos de la mano artificial se transforma en estímulos eléctricos que son transmitidos a los nervios del brazo prácticamente en tiempo real. Los investigadores mejoraron el prototipo de mano artificial con sensores capaces de registrar información del tacto en sus diferentes grados de tensión gracias a los tendones biónicos que controlan los movimientos de los dedos de la mano. Uno de los inconvenientes a los que se enfrentó el equipo fue la incompatibilidad de la señal eléctrica con el sistema nervioso del cuerpo humano. Para ello, los científicos utilizaron algoritmos informáticos para transformar la señal eléctrica en un impulso que los nervios sensoriales fueran capaces de interpretar.

Finalmente se consiguió devolver con éxito el sentido del tacto a los nervios del paciente, mediante el envío digital de la señal refinada a través de cables conectados a cuatro electrodos que se implantaron quirúrgicamente en los nervios cubital y mediano. Asimismo, el diseño de la prótesis no solo se enfocó en el nivel de sensibilidad del dispositivo; los especialistas también tuvieron que desarrollar versatilidad en el movimiento. De este modo, se establece un canal directo bidireccional de intercambio de información sensorial entre el cerebro del paciente y la prótesis. Como explica Micera, "Es la primera vez que se ha restaurado la retroalimentación sensorial en las neuroprótesis y que la ha utilizado un amputado en tiempo real para controlar una prótesis".


Biomecánica

Noemí De León

Utilización en tiempo real Un prototipo de esta tecnología biónica se puso a prueba en febrero de 2013 durante un ensayo clínico en Roma, bajo la supervisión de Paolo Maria Rossini en el Hospital Gemelli (Italia), realizada con Dennis Sorensen, un danés de 36 años, perdió la mano izquierda en un accidente con pirotécnicos.

El mismo fue identificando con una efectividad de 88% entre diversas formas como botellas, bates de baseball o mandarinas, y en un 78% la dureza en pruebas que hacían diferenciar entre madera, plástico y algodón.

La mano biónica todavía se encuentra en fase de prototipo, sobre todo por las restricciones de seguridad impuestas en los ensayos clínicos. En un entorno de laboratorio con los ojos vendados y tapones para los oídos, Sorensen fue capaz de detectar la intensidad con la que estaba agarrando las cosas, así como la forma y la consistencia de los diferentes objetos que cogió con su prótesis. Durante este mes pudieron acceder de forma casi instantánea a aplicaciones eficaces de su tacto recuperado.


Biomecánica

Sistema Runalytics

Melane Loaiza

Este avance fue presentado por Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) en la Feria Internacional de Deporte de Munich (Alemania)

Objetivos Runalytics es resultado de "la dilatada experiencia" del IBV en el análisis de la carrera y la biomecánica deportiva El sistema Runalytics analiza en 3D la pisada del corredor con el fin de ayudarles a elegir la zapatilla de running adecuada.

Sistema Runalytics Se trata de un sistema 3D de análisis experto de la pisada que permite, a través de una sencilla prueba realizada sobre un treadmill o en pasillo de carrera y en menos de cinco minutos, clasificar a un corredor según su patrón de carrera en pronador, neutro o supinador. Este análisis permite recomendar al usuario un tipo de calzado que se adapte a su patrón de carrera con un porcentaje de efectividad superior al 95%, a través de un entorno sencillo y amigable. En general, la mayoría (70-80%) de las lesiones que sufren los corredores se dan principalmente en el tobillo y el pie.

Además, las lesiones por sobrecarga (daño tisular que resulta de la demanda repetitiva a lo largo del tiempo) representan el 50-75% de todas las lesiones derivadas del running. Estas lesiones están originadas en su mayoría por errores en el plan de entrenamiento, tener una técnica de carrera incorrecta, o utilizar un calzado inadecuado. La mayoría de estas causas pueden detectarse a través de la medida de parámetros biomecánicos (los impactos, la presión, los ángulos de movimiento. mientras se corre) y a través de la identificación de determinados patrones característicos con la utilización de sistemas como Runalytics.

Conclusión Como explican desde el Instituto de Biomecánica de Valencia, el sistema Runalytics ayuda a que “el calzado, en su interacción con el pie , reduzca las fuerzas de impacto y las vibraciones que afectan a nuestras articulaciones, así como a evitar un movimiento excesivo en la articulación del tobillo que se relacionan con las lesiones de ligamentos y tendones.


Biof铆sica de la Respiraci贸n


Biofísica de la respiración

Davil González

Transformando pulmones viejos a nuevos con el uso de ibuprofeno

Joanne Turner profesora de investigación microbial. 2 de Octubre de 2014 Fuentes: Science Daily Ohio State University

Un nuevo estudio revela que los pulmones se inflaman con la edad y que el uso de ibuprofeno puede disminuir esta inflamación. El estudio demostró que en ratones viejos los pulmones se rejuvenecieron y cambio la respuesta inmune hacia la tuberculosis. El estudio trata sobre utilizar ratones viejos(18 meses) y ratones jóvenes (3meses) para ver y comparar el estado de sus pulmones y el cambio del ibuprofeno en estos. Encontraron que los ratones viejos tienen genes que producen proteínas pro-inflamatorias (citocinas) más activo que los ratones jóvenes. Las citocinas son interleukin-1 (IL-1), interleukin-6 (IL-6) y tumor necrosis factor-alpha (TNF-a). El experimento lo hicieron Comparando las células de ratones viejos y nuevos.

En un tubo de ensayo expusieron los macrófagos de los pulmones de los ratones a la tuberculosis; se dieron cuenta que las células de los ratones viejos atacan más rápido a la bacteria de la tuberculosis sin embargo no cuenta con la capacidad necesaria para destruirla. Las células de ratones jóvenes atacan más lento pero efectivamente destruyen a la bacteria de la tuberculosis. Al agregar el ibuprofeno a los pulmones de los ratones viejos la inflamación disminuye y las células del sistema inmune logran destruir la bacteria. Durante dos semanas le suministraron ibuprofeno a los ratos viejos en su comida. Los resultados fueron asombrosos los pulmones de los ratones viejos se podían comparar a los de los jóvenes. También se le agrego ibuprofeno a los ratones jóvenes pero estos no vieron ningún cambio. Se busca estudiar mejor el ibuprofeno y sus efectos en los pulmones de ratones antes de empezar los estudios en humanos. Aunque se desarrollé un método para la utilización humana se recomienda una buena dieta y ejercicio pues esto evita la inflamación de los pulmones.


Biofisica de la respiración

Pulmón artificial: ¿Pronto algo mas que aire? Que aire?

Lucia Flores

Científicos dirigido por Joseph Potkay, de la División para Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, Ohio, publicó en la revista Lab on a Chip una reseña sobre un pulmón artificial que no precisa de oxígeno añadido, sino que funciona con aire normal. 19. septiembre 2011.

El pulmón artificial implantable constituye una de las grandes visiones de la biónica, la ciencia del ser humano artificial. Un grupo de científicos en Cleveland ha dado un paso importante hacia ese objetivo: le enseñaron a un pulmón artificial a conformarse con respirar aire.

Los mayores obstáculos a los que se enfrenta el “hombre biónico” son los problemas relativos a la obtención de la energía y la tolerancia tisular de los materiales empleados, que suele distar de ser óptima. La consecuencia: la portabilidad de los órganos artificiales no resulta demasiado satisfactoria.

Este pulmón sólo se alimenta de aire Existen diversas vías técnicas para reemplazar un pulmón: en una de ellas es la oxigenación por membrana extracorpórea que representa en cierto modo el bypass completo. Pero no debería considerarse un pulmón artificial en sentido estricto, porque un auténtico pulmón artificial debería ser capaz de reproducir el intercambio gaseoso fisiológico de forma mecánica con el fin de que en algún momento se pueda integrar directamente en el tórax.

Uno de los principales problemas de los pulmones artificiales reside en el hecho de que no son capaces de “respirar” aire normal, de modo que se los debe conectar a pesadas botellas de oxígeno, que a su vez han de transportarse. Un grupo de científicos dirigido por Joseph Potkay, crean un pulmón artificial que utiliza aire normal para funcionar. Esto es posible gracias a que el intercambio de gases en el pulmón inventado por Potkay resulta mucho más eficaz que en los pulmones artificiales anteriores: pruebas realizadas con sangre de cerdo han demostrado que el valor de absorción de oxígeno fue entre tres y cinco veces más alto. Cuando se alimentó el pulmón artificial de Potkay con aire normal se alcanzó un nivel de oxígeno en sangre que hasta ahora sólo podía obtenerse en los pulmones artificiales estándares con oxígeno puro. “En base a los resultados actuales, estimamos que el tamaño de un dispositivo concebido para su aplicación en humanos debería ser de aproximadamente seis por seis por cuatro pulgadas”, explica Potkay. Esto equivale a 15 x 15 x 10 centímetros, un volumen que cabría dentro de un tórax humano amplio. “Esto permitiría conectar el dispositivo al corazón, de modo que no le haría falta una bomba propia”, afirma Potkay.


Caucho de silicona + nanotecnología = alvéolos pulmonares El pulmón artificial de Potkay está elaborado exclusivamente con caucho de silicona, modelado mediante técnicas de micro y nanotecnología en forma de una especie de sistema artificial de capilares. Tanto el tamaño de los capilares como el ancho de la membrana que separa el compartimiento sanguíneo del compartimiento aéreo reproducen las condiciones naturales del cuerpo humano.

Potkay asevera que todavía serán necesarios por lo menos entre ocho y diez años hasta que el pulmón artificial basado en su tecnología pueda aplicarse a estudios clínicos en seres humanos. La mayor complicación radica en el encaje mecánico del pulmón en el interior del tórax. Un pulmón artificial que respira aire está muy bien, pero la movilidad sólo se podrá obtener cuando sea posible adaptarlo a la mecánica de la respiración. El pulmón artificial insertado en la hermética cavidad pleural debería ser tan flexible que permita la entrada de suficiente oxígeno a través de la tráquea. Y a continuación, el sistema no debería colapsar por completo, sino sólo hasta un punto tal que la reapertura no requiera de un excesivo trabajo respiratorio. Por supuesto, también falta por resolver el problema de la biocompatibilidad, que se presentará cuando se llegue al estadio de la implantación en el tórax. De modo que todavía faltan algunas cosas por hacer en el camino hacia una respiración completamente biónica.


Hidrostรกtica Bรกsica y Aplicada


Hidrostática básica y aplicada al ser humano

Generación de presión compartimentada por un pistón nuclear regula la motilidad celular en una matriz 3D

Hillary Valdés

Ryan J. Petrie, Hyun Koo, Kenneth M. Yamada/ Universidad de Pensilvania, Instituto Nacional de

Resumen Las células utilizan la contractilidad de actomiosina para moverse a través matrices extracelulares tridimensionales. La contractilidad afecta el tipo de salientes que utilizan las células para migrar en matrices 3D, pero los mecanismos no están claros. En este trabajo, hemos encontrado que la contractilidad generada de alta presión da lugar a la formación de salientes lobopodiales en células humanas al migrar en una matriz 3D. En estas células, el núcleo físicamente divide el citoplasma en compartimentos delantero y trasero. La contractilidad de actomiosina con la

Las células que se mueven en una matriz 2D (panel superior) se mueven mediante un mecanismo diferente al de las células en una matriz 3D (panel inferior).

Métodos Los científicos utilizaron una técnica innovadora para estudiar cómo las células se mueven en una matriz tridimensional, similar a la estructura de ciertos tejidos, tales como la piel. El equipo estudió los fibroblastos, el tipo más común de célula que se encuentra en el tejido conectivo. En estudios anteriores se utilizó una matriz de fibroblastos-creados para probar cómo las células migraban a través de una estructura tridimensional. La matriz estaba reticulada, lo que significa que sus fibras son resistentes a la flexión a medida que las células se mueven a través de la misma. Los estudios de fibroblastos en superficies bidimensionales indicaron que la forma más típica de movimiento involucraba salientes llamados lamellipodia, creado por la polimerización de la proteína actina en fibras que empujan la membrana celular hacia adelante. En 2012, sin embargo, Petrie y Yamada demostraron que cuando los fibroblastos migran pueden cambiar a una estrategia de movi- ¿Sabias Qué ? miento diferente cuando Existen células ciliadas o con se coloca en una matriz flagelos que con los mismos son capaces de moverse a tridimensional, usando diversos sitios. Pues estos salientes romos llamados son parte de su fisionomía. Lobopodia. Pero ¿cómo se formaron estos Lobopodia?. Ante la sospecha de que podrían generarse a partir de aumento de la presión intracelular, el equipo utilizó microelectrodos sofisticados (técnica de Patch Clamp) para medir la presión hidrostática del fluido dentro de la célula.


Hidrostática básica y aplicada al ser humano

Hillary Valdés

Resultados Ellos encontraron que la presión hidrostática fue significativamente mayor en las células que se mueven en una matriz extracelular tridimensional en comparación con las células que se mueven a lo largo de una superficie de dos dimensiones o en una matriz tridimensional que no fue reticulada como la matriz de derivado de fibroblastos. Usando microscopía confocal de células vivas, se observó que el núcleo podría ser empujado hacia delante, lejos de la parte trasera de la celda, con el núcleo dividiendo la célula en compartimentos de baja presión y de alta presión.

Conclusión Encontraron que el núcleo está realmente empujado hacia delante por los filamentos de actina que conectan el núcleo a la parte delantera de la célula. Este movimiento "presuriza" a la célula. Descubrieron un nuevo tipo de movimiento de las células mediante el cual el núcleo ayuda a propulsar células a través de la matriz como un pistón en un motor, generando la presión hidrostática que empuja la membrana plasmática de la célula hacia adelante.

Finalmente este equipo ha descubierto que el núcleo puede actuar como un pistón que se compartimenta físicamente el citoplasma de la célula y aumenta la presión hidrostática manejando la motilidad de las células dentro de una matriz 3D. Debido a que esto sólo ocurrió a las células que se mueven en la matriz celular creada en tres dimensiones y no las células se mueven en otros sustratos, los investigadores señalan que las células deben estar sintiendo su entorno físico para determinar qué tipo de movimiento a utilizar. Este tipo de migración de las células podría ser común en otros tejidos del cuerpo, señalaron los investigadores.


Hidrostática básica y aplicada al ser humano

Melissa Concepción

Impacto de la exposición aguda al aumento de la presión hidrostática y la reducción de la velocidad de cizallamiento sobre la función endotelial de las arterias conducto: una respuesta especifica acerca del impacto en las extremidades. *Padilla, D. Sheldon, M. Sitar , Newcomer. Department of Biomedical Sciences, University of Missouri, Columbia, Missouri; and 2Department of Health and Kinesiology, Purdue University, West Lafayette, Indiana. A diferencia de los cuadrúpedos, los seres humanos presentan una presión hidrostática mayor en las extremidades inferiores en comparación con los miembros superiores durante una parte importante del día. Es plausible que los episodios repetidos de presión elevada en las piernas pueden impactar negativamente en el endotelio, por lo tanto, contribuir a la mayor predisposición de la aterosclerosis en las piernas

Hipótesis Los científicos pusieron a prueba la hipótesis de que una exposición aguda a un aumento de la presión hidrostática induciría conducto disfunción endotelial de las arterias.

Método El presente estudio consistió en dos protocolos diseñados para examinar el impacto de la exposición aguda al aumento de la presión hidrostática en el conducto de la arteria vasodilatación dependiente del endotelio. Protocolo 1, transitoriamente la arteria braquial sometidos a un gradiente de presión hidrostática por verticalmente colgando del brazo.* diseñado para imitar, aunque en menor magnitud, las fuerzas hemodinámicas presentes en las extremidades inferiores durante la postura erguida en un recipiente (arteria braquial) que es relativamente no expuesta a la presión hidrostática elevada En el protocolo 2, se evaluaron directamente la función endotelial de la arteria poplítea, antes y después de un episodio de la postura erguida, determinando así el efecto de la presión hidrostática en un buque que recurrentemente expuesto a presiones más altas. La hipótesis de que tanto el breve período de brazo colgante y la postura erguida resultaría en el deterioro de la función braquial y la arteria poplítea endotelial, respectivamente.

no obesos (índice de masa corporal <30 kg / m2), los no fumadores, físicamente activos, y no tenía antecedentes familiares de enfermedades del corazón En el protocolo 1, dilatación braquial mediada por flujo de la arteria (FMD), un índice no invasiva de la función endotelial, se evaluó en ambos brazos antes y después de una intervención de 3 h. Durante esta intervención, el sujeto se coloca en decúbito prono con un brazo colgando verticalmente, mientras que el brazo opuesto se mantuvo al nivel del corazón para servir como control. El brazo que se colgará fue aleatorio a través de temas. En el protocolo 2, arteria poplítea de la fiebre aftosa se midió en la pierna izquierda antes y después de una 3h de estar en posición vertical (inferior de las piernas perpendiculares al suelo) y de control (posición supina) intervención. Las intervenciones se llevaron a cabo en días separados (<1 semana de diferencia), y el orden de las intervenciones se asignaron al azar. Durante ambos protocolos, los individuos fueron instruidos a reportar al laboratorio en ayunas durante 4 h, se abstienen de suplementos de cafeína y vitaminas durante 4 horas, y se abstienen de la actividad física extenuante durante 12 h. Los sujetos fueron posicionados en decúbito supino con comodidad en un clima controlado habitación oscura y silenciosa (22-24 ° C). Cada sujeto fue sometido a una fase de aclimatación de ~ 60 minutos para obtener un estado de equilibrio hemodinámico. Las mediciones de la presión arterial braquial y la arteria poplítea, diámetro arterial, y velocidad de la sangre fueron tomadas periódicamente (cada hora) durante todo el período de estudio. Lecturas de la presión de sangre fueron auscultados por el mismo investigador experimentado mediante un esfigmomanómetro de mercurio. Inmediatamente después de las intervenciones de 3 h, En el protocolo 1, para capturar los efectos inmediatos del desafío.


Hidrostática básica y aplicada al ser humano

Melissa Concepción

Análisis Estadísticos Se utilizó estadística descriptiva para resumir la información demográfica. A un solo sentido repetida medida ANOVA se utilizó para evaluar el curso temporal de la presión arterial, el diámetro arterial, y la velocidad de cizallamiento. Un 2 × 2 (brazo × tiempo; protocolo 1) y un 2 × 2 (intervención × tiempo; protocolo 2) de medidas repetidas ANOVA se empleó en las siguientes variables dependientes: la fiebre aftosa, la fiebre aftosa normalizaron a trasquilar tasa, diámetro arterial basal, cizalla tasa AUC, la dilatación de tiempo a pico, presión arterial media y la frecuencia cardíaca. Una comparación posterior a la intervención planificada de antemano pre vs se realizó dentro de los miembros de todas las variables dependientes.

Discusión Un aumento significativo de la presión arterial y máxima de cizallamiento se observaron en el brazo colgante. Tras la intervención, la arteria braquial fue mitigado en el brazo colgando , pero sin alteraciones en el brazo de control. Consistentemente, se normalizó a velocidad de cizalladura, se observó una respuesta reducida en el brazo colgante , pero no en el brazo de control. La Figura 3A ilustra el curso temporal de la presión medida de la arteria poplítea en la sangre, el diámetro arterial, y la velocidad de cizallamiento a lo largo de los 3-H intervenciones de estar y de control en posición vertical. Similar a los datos de brazo, se observó un aumento significativo de la presión arterial y una reducción en la media, máximo y mínimo de la velocidad de cizallamiento durante sentado en posición vertical. Sin embargo, contrariamente a brazo colgando, de estar en posición vertical no afectó la arteria poplítea. Como se ha señalado, la ligera tendencia hacia una diferencia se eliminó por completo después de la normalización de la fiebre aftosa a la velocidad de cizallamiento.

Conclusión La aparente protección de la arteria poplítea contra un desafío hidrostática podría atribuirse al hecho de que la pierna está expuesta crónicamente a presiones más altas y, por lo tanto, adaptaciones, pueden haber desarrollado para hacer frente a estas influencias hidrostáticas particulares. Asimismo, el aumento de la sensibilidad en la arteria braquial puede ser debido a su menor exposición natural a la presión hidrostática. El impacto de la exposición aguda al aumento de la presión hidrostática en el conducto de la arteria vasodilatación dependiente del endotelio. En primer lugar, presentamos transitoriamente la arteria braquial a un gradiente de presión hidrostática por verticalmente colgando del brazo. Este modelo fue diseñado para imitar, aunque en menor grado, las fuerzas hemodinámicas presentan en las extremidades inferiores durante la postura erguida. En segundo lugar, directamente evaluamos la función endotelial de la arteria poplítea después de un breve período de estar en posición vertical. De acuerdo con nuestra hipótesis, la vasodilatación de la arteria braquial dependiente del endotelio se deteriora después de un gradiente hidrostática de ~ 15 mmHg impuestas por el brazo colgando. Sin embargo, contrariamente a nuestra premisa, la función endotelial de la arteria poplítea se alteró después de un episodio corto plazo de estar en posición vertical durante el cual se creó un gradiente de presión de ~48 mmHg. Por lo tanto, los brazos y las piernas de los bebés o los cuadrúpedos de rastreo deben exhibir la función vascular similares al inicio y en respuesta a una perturbación hemodinámica dado. Se necesitan investigaciones futuras para poner a prueba esta hipótesis interesante. Existen en este avance distintas especulaciones o propuestas que aseguran que se debería continuar estudiando e indagando en el mismo pues : 1 = mientras que el modelo colgante brazo parecía reproducirse con éxito las fuerzas hemodinámicas presentes en la pierna durante la postura erguida, un período de 3 h puede no ser suficiente para representar plenamente las respuestas fisiopatológicas.


Principios de Ă&#x201C;ptica


Óptica

Aderlin Barnett

¿Es un lunar o Melanoma Ocular?

Así como crecen lunares en la piel, también pueden crecer lunares en los ojos, mejor conocidos como nevos. Estos al igual que los lunares en la piel, se pueden convertir en melanoma, el cual es un tipo de cáncer que se desarrolla a partir de células denominadas melanocitos. El melanoma ocular comienza en la mitad de las tres capas de la pared del ojo. La capa exterior que incluye la esclerótica y la córnea. La capa interna donde se encuentra la retina, que es un sensor de la luz y envía imágenes a través del nervio óptico hacia el cerebro. La capa del medio donde se forma el melanoma ocular, se llama úvea o conducto uveal, y tiene tres partes: el iris

Las células mutantes se acumulan en el ojo y forman un melanoma. Los factores de riesgo para el melanoma ocular son los siguientes: 1.

Tener piel clara que incluye pecas o se broncea fácil, no se broncea mal.

2.

Ojos de color azul, verde u otros colores claros.

3.

Tener edad avanzada.

4.

Ser de piel blanca.

Síntomas y diagnóstico El melanoma intraocular podría no ocasionar signos o síntomas tempranos. Algunas veces este se identifica durante un examen ocular periódico cuando el médico dilata la pupila y examina el ojo. Se puede presentar: Visión borrosa u otro cambio en la vista, cuerpos flotantes (manchas que se mueven en su campo de visión) o relámpagos de luz, una mancha oscura en el iris, cambios en el tamaño o la forma de la pupila., cambio en la posición del globo ocular en la cuenca del ojo. La principal forma de diagnóstico es el examen directo del tumor por un profesional experimentado, pero hay estudios que son indispensables para estudiar cada caso.

Causa y factores de Riesgo La razón por la cual se producen los melanomas oculares no es clara. Los científicos sugieren que existe un fuerte componente genético en la enfermedad. El melanoma ocular ocurre cuando el ADN de las células saludables del ojo emite errores que causan una multiplicación celular fuera de control.


Óptica

Técnicas de Diagnóstico

Aderlin Barnett

principal estudio en tumores intraoculares, que nos permite medir la altura exacta del tumor y estudiar su consistencia por dentro, así como para descartar que no haya invadido estructuras vecinas por fuera del ojo.

La fotografía digital: Es muy útil para documentar el aspecto y bordes del tumor, especialmente para poder compararlo en el futo y poder decir si se produjeron pequeños cambios de forma o tamaño, haya o no sido tratado. Angiografía con fluoresceína: Aunque no nos da un diagnóstico preciso del tumor, puede ayudar a descartar otras causas de masas pigmentadas del fondo del ojo, como ser maculopatías, hemorragia y otras.

Consiste en una placa metálica de oro en la que se pegan semillas de Yodo activado (I125) u otro material radioactivo.

Resección Local: extraer quirúrgicamente, conservando el globo ocular y sin aplicar radiación.

Termo terapia transpupilar (TTT) con láser infrarrojo: se utiliza como complemento de la radiación.

Enucleación: Es la extracción completa del globo ocular, que es reemplazado por una esfera del tamaño del ojo, que permanece unida a los músculos y tiene movilidad.

Exeteración: Es la remoción quirúrgica del globo ocular junto con todo el contenido de la órbita.

Conclusiones En presencia de nevo es importante visitar al oftalmólogo cada cuatro o seis meses para que éste pueda examinar el ojo, tomar fotografías y ultrasonido con el fin de documentar cualquier cambio en el tamaño del nevo

Tratamiento Los objetivos del tratamiento en primer lugar nos interesa salvar la vida del paciente, y solo si no se aumenta el riesgo de vida, preocuparnos por salvar el globo ocular, y con el, la mejor visión posible. Placa radioactiva (Braquiterapia): Es el tratamiento más frecuentemente utilizado para melanomas de coroides que no sean demasiado grandes.


Óptica

Imágenes mosaicos de la retina en el ojo viviente

Este articulo fue publicado en la revista EYES, marzo 2011. Autores EA Rossi, M Chung, A Dubra, JJ Hunter, WH Merigan and DR Williams. Universidad de Rochester, New york, EU.

Lusia Cheng

Introducción La óptica adaptativa se ha convertido en una importante herramienta para los científicos básicos y clínicos, ya que ha permitido junto con nuevos métodos obtener imágenes de estructuras celulares del ojo de forma no invasiva, de manera que faciliten la información acerca de sus funciones, irregularidades y afectaciones en cuanto al sistema de visión humano. Su implementación ha sido una importante herramienta para la formación de imágenes no invasivas de las células individuales del ojo.

permitiendo la detención precoz de enfermedades de la retina, revelando la perdida de células antes de que aparezcan síntomas clínicamente observables. Se diseñó el instrumento Rochester AOSLO (oftalmoscopia laser de barrido y óptica aplicada), combinado con la última tecnología de espejos deformables y los nuevos métodos de registro de imágenes, proporcionando imágenes mosaicos completas incluyendo los conos de fóvea.

Componentes claves: -Sensor de Frente de Onda: mide las aberraciones del ojo. - Corrector de frente de Onda: espejo deformable.

Pigmentario de la retina implementando la Óptica Adaptativa Se llevó a cabo a través de la Fluorescencia de la óptica adaptativa oftalmoscopia laser de barrido (FAOSLO) que supera las limitaciones de resolución de los instrumentos clínicos actuales, permitiendo formar imágenes de las células del epitelio pigmentario de la retina. Esta técnica es una herramienta valiosa en la comprensión de enfermedades tanto en la foto toxicidad, la patogénesis y la progresión de enfermedades implicadas en la disfunción de las células del epitelio pigmentario de la retina como lo es la degeneración de la mácula.

Imágenes de Fotorreceptores implementando la Óptica Adaptativa Las primeras imágenes obtenidas utilizando esta tecnología de óptica adaptativa fueron los fotorreceptores conos.

Células individuales del EPR de macacos. Escala de 100 micras.


Lusia Cheng

Óptica

Imágenes de Células Ganglionares

Imágenes de Vasculatura Retinal

Las células ganglionares son celdas de la retina que transportan las señales directamente al cerebro. Residen en la retina interna no han sido reveladas directamente.

La alta resolución obtenida usando la AO también se puede usar para visualizar las estructuras finas de los vasos sanguíneos dentro de la retina interna. Para esto se utiliza la angiografía con fluorescencia, combinado con la AO de imágenes FAOSLO. Se han obtenido imágenes de los capilares más pequeños cerca de la zona vascular foveal.

Algunas de estas células se han visualizado en ojos de ratas vivas utilizando FASOLO; sin embargo esta técnica sería demasiado invasiva para el uso en seres humanos.

Vasos sanguíneos alrededor de la zona vascular foveal. Células ganglionares fotografiadas con FAOSLO. Escala de 100 micras

Conclusión La óptica Adaptativa de alta resolución de imágenes de la retina es una promesa significativa para el estudio de las enfermedades humanas en escala microscópica. Gracias a estas tecnologías se ha podido evaluar enfermedades como la telangiectasia macular, distrofia de conos y bastones, retinitis pigmentosa y la degeneración macular.

Simulador visual de óptica adaptativa. Universidad de Murcia, España

Las ventajas del uso de la óptica adaptativa han permitido revelar cambios en la retina en enfermedades que no se pueden observar a través de cualquier método y controlar la eficacia de las intervenciones clínicas.


Termometría

Ricardo Castillo

Temperatura e Intolerancia Ortostática

Seguramente se preguntarán qué significa intolerancia ortostáctica. Éste es un término sofisticado para referirse a la aparición de síntomas cundo estamos de pie, pero que cesan una vez nos sentamos, nos acostamos o caemos al piso. Los científicos han descubierto una relación directa entre la temperatura y éste fenómeno. Primero debemos tener claro que a mayor temperatura, menor velocidad en las arterias cerebrales. Esto se logró traducir a que con un incremento de temperatura, venía un incremento en la intolerancia ortostática. Lo que nos interesa es el efecto opuesto: a menor temperatura, menos intolerancia ortostática. Esto se comprobó realizando tres pruebas diferentes.

La primera fue una prueba de normotermia, donde al sujeto se le garantizaba una temperatura normal de 34˚C. Éste no demostró cambios abruptos. El segundo sujeto sufrió un incremento de temperatura corporal acompañado con un enfriamento craneal focalizado. Nuevamente, este sujeto no demostró cambios. Lo interesante ocurrió con el tercer sujeto. Al sufrir un calentamiento corporal total, y un calentamiento craneal simultáneo, la intolerancia ortostática se disparó. Esto significa que para contrarrestar los síntomas que aparecen al tomar una posición bípeda, debemos mantener una baja temperatura en la bóvedacraneal, para así mantener un flujo sanguíneo óptimo


Termometría

Mapeo Intracelular Térmico con Termómetro Polimérico Fluorescente

Amir Lee

NIH Public Access Authors Kohki Okabe, Noriko Inada, Chie Gota, Yoshie Harada, Takashi Funatsu & Seiichi Uchiyama Funciones celulares están reguladas fundamentalmente por la temperatura intracelular, que influye en las reacciones bioquímicas dentro de una célula. A pesar de las importantes contribuciones a las aplicaciones biológicas y médicas que ofrecería, la cartografía de la temperatura intracelular no se ha logrado. Aquí se demuestra el primer mapeo de temperatura intracelular basado en un polímero fluorescente termómetro y vida de fluorescencia de imágenes de microscopía.

Introducción Hemos desarrollado un novedoso termómetro polimérico fluorescente (FPT) que podrían difundirse por toda la célula y lo aplicamos a la cartografía de la temperatura intracelular, donde se adoptó la vida de la fluorescencia de FPT como una variable dependiente de la temperatura. En la cartografía temperatura intracelular, el tiempo de vida de fluorescencia permite una medición precisa de la temperatura, ya que es independiente de las fluctuaciones en las condiciones experimentales, como la concentración de FPT en un lugar determinado dentro de una célula o la fuerza de la fuente de excitación. Específicamente, se utilizó el recuento de fotón único correlacionado con el tiempo (TCSPC) sistema basado en imagenologia microscópica de tiempo de vida de fluorescencia. (FLIM) en nuestra termometría intracelular para medir el tiempo de vida de fluorescencia dependiente de la temperatura de FPT con la más alta precisión. Nuestra nueva metodología termométrica usando FPT y TCSPC-FLIM tenía una alta resolución espacial y temperatura.

Experimentación La experimentación consta de tres etapas. Estudio de las propiedades del FPT en extracto de una célula COS7. Uso de un copolimero control sin termosensibilidad en extracto de celula COS7. Mapeo intracelular de extracto de celula COS7 y celulas COS7 vivientes con FPT y copolimero control sin termosensibilidad

Resultados La característica más notable de las distribuciones de temperatura resultante es la diferencia de temperatura entre el núcleo y el citoplasma, como se observa en numerosas células. En una célula representativa, la temperatura del núcleo, evaluado a partir de la vida de la fluorescencia en cada píxel en la imagen, fue significativamente mayor que la del citoplasma (Fig. 1b). Análisis de muchas muestras de células (n = 62) reveló que la diferencia media de temperatura entre el núcleo y el citoplasma fue de 0,96 ° C (Fig. 1c). Esta piscina termal en el núcleo puede proceder de sus actividades, tales como la replicación del ADN, la transcripción y el procesamiento del ARN, así como su separación estructural por el membrana nuclear. Sorprendentemente, se encontró que esta brecha de temperatura entre el núcleo y el citoplasma era dependiente del ciclo celular: el núcleo era más cálido (por 0,70 ° C en promedio) en células sincronizadas a la fase G1 (Fig 1d.), Mientras que hubo poca temperatura brecha en S / G2 células de fase (Fig. 1e) Fig. 1


Amir Lee

Termometría

Otra característica notable de la temperatura de formación de imágenes (Fig. 1a) era un solo punto en la región perinuclear (puntas de flecha). Este lugar, observada en 56% de las células fotografiadas, se identificó como un centrosoma por la colocalización con γ-tubulina. Temperatura de formación de imágenes con FPT por TCSPC-FLIM reveló que el centrosoma es también significativamente más caliente (por 0,75 ° C en promedio) que el citoplasma, con considerable variación de célula a célula. Esta termogénesis-centrosoma específica podría estar asociado con sus diversas funciones, tales como la mitosis y la organización de microtubules. La hidrólisis de GTP tubulina, el movimiento impulsado por la ATP de las proteínas motoras (por ejemplo, la dineína y la kinesina), y la fosforilación / desfosforilación de proteínas centrosomales por la quinasa / fosfatasa son posibles fuente de calor en el centrosoma Fig.2

Las mitocondrias liberan energía sobrante en forma de calor a través de la respiración. Para esta imagen termogénesis locales, la distribución y ubicación de las mitocondrias temperatura fueron co-visualizado por FPT y un indicador de las mitocondrias, respectivamente (Fig. 2a). La imagen de vida de fluorescencia ampliada mostró claramente la termogénesis localizada cerca de la mitocondria (Fig. 2a, puntas de flecha). Como resultado, agregada FNT se encontró a residir cerca de las mitocondrias, pero no cerca de otros orgánulos, incluyendo lisosomas, ER y el aparato de Golgi. Por lo tanto, se podría concluir que la temperatura local cerca de la mitocondria es mayor que la

temperatura del resto del espacio en el citosol (aparte del centrosoma).

Discusión El tiempo de vida de fluorescencia de FPT en las células vivas es potencialmente influenciado por cambios en la viscosidad del medio ambiente. Aquí, nos indican que la vida de fluorescencia heterogénea de FPT en las imágenes de vida de la fluorescencia de las células vivas no se originó a partir de las variaciones en la viscosidad. La imagen de fluorescencia de FPT dispersa en células COS7 células COS7 y la recuperación de la señal de fluorescencia en el FRAP (FRAP) experimentos con FPT vivir y vivir) mostró que FPT micro inyectado en células podría mover libremente en el citoplasma y el núcleo sin ninguna restricción en orgánulos. El mapa de temperatura intracelular que dibujamos en este estudio demuestra la existencia de un gradiente de temperatura en el interior de una célula viva. Además, esta distribución de la temperatura no homogénea está intrínsecamente relacionada con los procesos celulares fundamentales, tales como el ciclo celular y la estimulación de las mitocondrias. En comparación, nuestra metodología de formación de imágenes temperatura intracelular es distinta de la superioridad con respecto a la sensibilidad, la resolución espacial, la independencia funcional y capacidad de funcionar dentro de las células vivas. Estos resultados tienen un impacto significativo en la comprensión de la función de las células en diferentes aspectos de la estructura molecular y celular, y proporciona una visión de los mecanismos de regulación de la señalización intracelular.

Conclusión Se estableció un método para obtener imágenes de la distribución de temperatura en el interior de células vivas mediante la realización de TCSPC-FLIM de nuestra novela FPT. Mediante la explotación de la alta resolución espacial de FPT, el mapeo intracelular térmico reveló los perfiles térmicos de las células vivas, es decir, las temperaturas más altas del núcleo, centrosoma y las áreas cerca de las mitocondrias.


Biofísica de la Audición IMAGEN DE TÍMPANO


Biofísica de la audición

Sistema auditivo humano “viola”

Melany Waugh

el principio de incertidumbre clásico

Primero que todo, nuestro sistema auditivo para procesar, una onda sonora las ondas de presión (azul) llegan al oído externo (rojo) y se transmiten a la cóclea o caracol (amarillo), donde se convierte en vibraciones mecánicas que son percibidas por las células auditivas (verde). Después, a partir de algún tipo de análisis espectral complejo (violeta), se generará la señal nerviosa (naranja) que percibe nuestro cerebro. El principio de incertidumbre establece que la extensión temporal típica de la señal original (Δt, el tiempo que dura el portazo) y la extensión de su descomposición en el espacio de frecuencias (Δf, la anchura típica del intervalo de frecuencias puras que tendríamos que superponer para reproducir dicho sonido) siempre deben satisfacer una relación del estilo.

Investigación realizada por los biofísicos de la Universidad Rockefeller J. N. Oppenheim y M. Magnasco

Desarrollo del Experimento Parte 1 En un trabajo reciente se ha planteado si la habilidad humana para juzgar la duración y el intervalo de frecuencias de un sonido satisface o no dicho principio. Para comprobarlo, sometieron a varios sujetos a una serie de tests de agudeza auditiva, con el objetivo de determinar los umbrales con los que los probandos eran capaces de precisar intervalos de tiempo y de frecuencia. Para su sorpresa, los investigadores hallaron que los correlatos perceptivos sobre la extensión temporal de la onda y sobre su dispersión en el espacio de frecuencias violaban, en la gran mayoría de los casos, la cota impuesta por el principio de incertidumbre clásico. Es más, algunos individuos lograron superar dicha cota por un factor de más de 10. Los resultados tienen implicaciones sobre la manera en que nuestro cerebro procesa las señales acústicas.


Biofísica de la audición

Melany Waugh

¿Emplea nuestro sistema auditivo algún método alternativo? El principio de incertidumbre es un teorema matemático, y, como tal, no puede «violarse». No obstante, hace referencia a una forma muy particular de analizar señales: describirlas como una superposición de ondas de frecuencia pura; lo que en términos matemáticos corresponde a realizar una transformada de Fourier. Sin embargo, en teoría de la señal hace ya tiempo que se conocen métodos alternativos al análisis de Fourier para describir una onda en el espacio de tiempos y frecuencias.

Desarrollo del Experimento Parte 2 En su experimento, los autores sometieron a 12 sujetos a una batería de tests en los que debían decidir si una nota de prueba sonaba antes o después que cierta nota de referencia y, también, si la primera era más aguda o más grave que la segunda. Si los probandos acertaban, se incrementaba la dificultad de la prueba y el experimento se repetía una y otra vez hasta que los individuos comenzaban a cometer un número considerable de fallos. A partir de estos datos, los investigadores extrajeron dos cantidades, δt y δf, correspondientes a los respectivos umbrales con los que cada probando podía resolver su percepción del estímulo.

Tipos de Sonidos Empleados Los autores emplearon dos tipos de sonidos: un paquete gaussiano y otro con la envolvente característica de una nota musical real; es decir, con un ataque abrupto seguido de un lento decrecimiento exponencial. El paquete gaussiano saturaba la cota de incertidumbre de Fourier (con la definición de Δt y Δf empleada arriba, Δt Δf = 1), mientras que el sonido de tipo nota la superaba en un factor de casi 6 (Δt Δf ≈ 6).

Resultados En la gran mayoría de los casos, la actuación de los probandos batió la cota de Fourier con independencia del tipo de estímulo; es decir, los umbrales perceptivos de los probandos satisfacían δt δf < 1. De hecho, dos individuos con formación musical (un músico profesional y un técnico de sonido de música electrónica) alcanzaron valores del orden de δt δf ≈ 1/10. En general, las mejoras con respecto a la cota de Fourier se debieron a que los probandos mostraban, sobre todo, una elevada agudeza auditiva en la localización temporal de los sonidos.

Conclusión Los resultados implican que nuestro cerebro emplea un método más complejo que el análisis de Fourier para descomponer las ondas sonoras. Es más, los investigadores explican en su artículo que, dado que cualquier filtrado lineal de señales debe respetar la cota clásica, el hecho de que esta se supere demuestra que el análisis que efectúa nuestro sistema auditivo ha de ser necesariamente no lineal. Ello invalidaría buena parte de los modelos que se venían usando hasta ahora para describir el procesamiento de señales sonoras en el cerebro.


Biofísica de la Audición

Un nuevo tratamiento para el tinnitus y el tinnitus relacionado a dificultades cognitivas por medio de un entrenamiento cognitivo y D-cicloserina

JAMA, Journal of the American Medical Association/ JAMA Otolaryngol Head Neck Surg / 30 de octubre 2014

Krishna Durán

James G. Krings, MD; Andre Wineland, MD; Dorina Kallogjeri, MD, MPH; Thomas L. Rodebaugh; PhD; Joyce Nicklaus, RN, BSN, CRNC; Eric J. Lenze, MD; Jay F. Piccirillo, MD.

El tinnitus es la percepción de un " zumbido o silbido " de sonido en ausencia de un estímulo acústico. Para un subconjunto importante de esta población, el tinnitus puede ser muy angustiante y dar lugar a una variedad de impedimentos físicos, funcionales, cognitivas y emocionales.

Intervenciones

Estudios recientes de neuroimagen han demostrado que los pacientes con tinnitus demuestran anomalías no sólo en el vía auditiva central, sino también en áreas no auditivas del cerebro involucradas en la asignación de la atención, la percepción y los procesos emocionales.

La D-closerina es una sustancia con propiedades antibióticas que inicialmente se había empleado en humanos para el tratamiento de la tuberculosis. Puede llegar al cerebro donde actúa como agonista parcial de los receptores NMDA del glutamato.

Importancia: El tinnitus afecta a más de 40 millones de personas en los Estados Unidos, y las dificultades cognitivas son algunos de los síntomas más comúnmente asociados.

Objetivo: Probar la viabilidad y la efectividad del uso de un medicamento, D-cicloserina, para mejorar la neuroplasticidad y para mejorar la tinnitus molesta y dificultades cognitivas relacionadas.

Diseño Ensayo clínico aleatorizado en un centro médico académico ambulatorio de 34 participantes de entre 35 y 65 años con subjetiva, unilateral o bilateral tinnitus, no pulsátil de al menos 6 meses de duración.

5 semanas de EC dos veces por semana por computadora, ya sea con 250 mg de D cicloserina o placebo por vía oral antes de las sesiones de EC.

El receptores NMDA (N-metil-D-aspartato) se activan por la acción del neurotransmisor glutamato, el cual permite la apertura de canales que dejan pasar iones como el Ca2+ , Na+ , K+, necesarios para la activación neuronal. Para la apertura de estos canales se requiere también de la coacción de otro aminoácido, la glicina. La DCS actúa precisamente en el lugar de unión de la glicina en los receptores NMDA y así potencia la actividad glutamatérgica. La acción del glutamato a través de estos receptores está estrechamente relacionada con procesos de aprendizaje y memoria, por lo tanto su potenciación podría constituir un buen método para facilitar los procesos cognitivos.


Biofísica de la Audición

Metodología

Krishna Durán

Los participantes fueron asignados al azar al grupo de tratamiento que recibe el Programa de Acondicionamiento Físico del cerebro a quienes se les suministraron 250 mg de D-cicloserina o al grupo de control que recibe el Programa de Acondicionamiento Físico del cerebro y un placebo de apariencia idéntica. Fueron instruidos para trabajar en el Programa de Acondicionamiento Físico del cerebro 1 hora al día, 2 días a la semana, durante 5 semanas consecutivas, tomando sus pastillas asignadas 1 hora antes de trabajar en el programa de formación. El primer tratamiento del estudio se llevó a cabo en la Universidad de Washington para asegurar la adherencia inicial y la comodidad con el Programa de Acondicionamiento Físico del cerebro y observar los efectos adversos potenciales. Posteriormente, todos los participantes hicieron uso de la medicación de estudio o placebo en el país y trabajaron en el Programa de Acondicionamiento Físico del cerebro en su ordenador personal. El grado de adherencia se evaluó en varias formas por medio de preguntas abiertas al final del estudio, y la información facilitada por el software del PAF del cerebro. A los participantes se les considera que han completado el tratamiento si el 90% (9 de 10) de las sesiones recomendadas del programa se terminaron y la medicación del estudio o placebo Resultados Treinta participantes fueron incluidos en el análisis. El grupo D - cicloserina más EC mostró una mejoría significativa en la puntuación mediana del TIF y el déficit cognitivos autoreportados, pero el grupo de placebo no lo hizo. Después de controlar por la edad y la duración del tinnitus, no hubo diferencia significativa en

el cambio de puntuación del TFI entre los 2 grupos (p = 0,41). Después que los factores de confusión fueron controlados, el grupo D - cicloserina demostró una mejoría significativamente mayor en los déficits cognitivos auto-reporte, en comparación con el grupo placebo (p = 0,03).

Conclusión El uso de un programa de EC con un fármaco sensibilizante de neuroplasticidad, D cicloserina, viendo que este era factible y bien tolerado. Con el tamaño limitado de la muestra, el uso adyuvante de la D- cicloserina fue más efectivo que el placebo para mejorar la tinnitus molesta. El hallazgo de que el uso de D- cicloserina fue más eficaz que el placebo en la mejora de las dificultades cognitivas de auto-reporte podría ser importante dado el alto índice de preocupación por los déficits cognitivos en los pacientes con tinnitus.


Generalidades de la membrana

Restauración de las respuestas evocadas auditivas por humanos ES derivadas de células progenitoras ópticos

Elías Barrios

Información extraída de BBC de Londres y la revista Nature, 2012 Los científicos Wei Chen, Nopporn Jongkamonwiwat, Leila Abbas, Sarah Jacob Eshtan, Stuart L. Johnson, Stephanie Kuhn, Marta Milo, Johanna K. Thurlow, Peter W. Andrews, Walter Marcotti, Harry D. Moore & Marcelo N. Rivolta (líder de la investigación). Realizaron estudios sobre la pérdida auditiva y dieron un gran paso en el tratamiento de la sordera después de que células madre se utilizaran para restaurar la audición en animales por primera vez para posteriormente hacer pruebas en humanos. El objetivo de los investigadores de la Universidad de Sheffield, en Inglaterra, era reemplazar estas células, conocidas como neuronas del ganglio espiral, con otras nuevas.

¿Qué son las células madre? Las células madre son una clase de célula que tiene la capacidad de diferenciarse en un tipo de célula especializada (por ejemplo, células de la piel, músculo, hueso, etc.). Las células madre proceden de dos fuentes principales: las células madre embrionarias, que se forman durante el desarrollo embrionario y las células madre adultas pueden dividirse o renovarse indefinidamente, lo que les permite generar regenerar el órgano original por completo. Se considera generalmente que las células madre adultas tienen una capacidad limitada para diferenciarse en base al tejido original del que proceden. No obstante, las células madre embrionarias son las más potentes ya que pueden convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo.

Metodología Las células madre utilizadas en la investigación fueron extraídas del caracol o cóclea aún en desarrollo procedente de fetos de entre 9 y 11 semanas de gestación. A las células madre se les agregó una sopa química que las convirtió en células similares a las neuronas del ganglio espiral. Luego fueron delicadamente inyectadas en los oídos internos de 18 jerbos sordos que presentaban pérdida auditiva. Los jerbos fueron utilizados porque son capaces de oír el mismo rango de sonidos que la gente, a diferencia de los ratones que escuchan tonos de alta frecuencia. Posteriormente se dio un seguimiento de 10 semanas.


Elías Barrios

Generalidades de la membrana

Resultados

Conclusión

El equipo de Rivolta descubrió que el 56 por ciento de las células desarrollaron con rapidez la capacidad de percibir sonidos. Otras células desarrollaron las propiedades propias de las neuronas auditivas, las células nerviosas capaces de transmitir los impulsos nerviosos del oído al cerebro. A lo largo de diez semanas su audición mejoró. En promedio, al final del estudio, 45% de su capacidad auditiva fue restablecida. Alrededor de un tercio de los jerbos respondieron de muy buena forma al tratamiento. Algunos de ellos recuperaron hasta el 90% de su capacidad auditiva, mientras que poco menos de un tercio apenas respondieron al experimento.

Han conseguido crear (a través de la modificación de determinadas células madre del oído interno) nuevas células sensoriales capaces de recibir sonidos. Además, han logrado también regenerar las neuronas necesarias para procesar esta información y que, finalmente, la audición sea efectiva.

El descubrimiento científico tiene su velocidad propia, y eso es muy difícil de cambiar, aunque también es verdad que el campo de la audición ha sido siempre la cenicienta de la investigación biomédica, porque compite con otras, en teoría, más importantes, como la investigación del cáncer o de otras enfermedades terminales", afirmó este especialista.

El mayor problema en realidad es llegar a la parte del oído interno donde se va a hacer algún bien. Es muy pequeña y muy difícil de llegar y que será un reto realmente formidable. No es una cura completa, no serán capaces de escuchar un suspiro, pero sin duda serían capaces de mantener una conversación en una habitación”, agrega el Doctor Marcelo Rivolta.


Biof铆sica de Radiaci贸n


Biofísica de las radiaciones

Radiación de los celulares como tratamiento a la enfermedad de Alzheimer

Mihally Concepción

* Gary Arendash* Takashi Mori Universidad del sur de la Florida, de Saitama Medical Center de Japón. Publicado en la revista en línea en el Diario de la Enfermedad de Alzheimer y Parkinson.

Resumen Un reciente estudio realizado por la universidad del sur de florida reveló que las ondas de los celulares tendrían efectos positivos sobre el cerebro de personas que sufren enfermedades, como el mal de Alzheimer.

Términos clave Ondas emitidas por celulares: las ondas emitidas por los celulares son ondas de radiofrecuencia u ondas de radio Radiación no ionizante: aquella onda o partícula que no es capaz de arrancar electrones de la materia. Radiación ionizante: son aquellas radiaciones con energía suficiente para ionizar la materia, extrayendo los electrones de sus estados ligados al átomo, provocando ruptura de enlaces. Alzheimer: daño en la sinapsis de las neuronas en el hipocampo.

Hipótesis La exposición a las fuerzas electromagnéticas que se encuentran en los teléfonos celulares comunes activa las neuronas en los cerebros de ratones con predisposición a la enfermedad de Alzheimer, lo que ayuda a mejorar sus funciones cerebrales. puede proteger a los ratones de Alzheimer de deterioro de la memoria y puede revertir la pérdida de memoria en ratones que ya tenían la enfermedad.

Experimentación Los cerebros de ratones de Alzheimer y ratones normales fueron expuestos por dos meses de tratamiento electromagnético diario - tratamiento que era idéntico a la exposición electromagnética experimentada por los usuarios de teléfonos celulares

Resultados Se observó un aumento significativo del 21 por ciento en la actividad neuronal tanto en los cerebros de ratones de Alzheimer y ratones normales. Más importante aún, la actividad neuronal mejorada ocurrió en un área críticamente importante para la memoria llamada la corteza entorrinal del cerebro, informaron los científicos

Conclusiones Este nuevo campo de la neuro-modulación cognitiva nos obliga a encontrar el mejor conjunto de ajustes electromagnéticos en los animales antes de cualquier ensayo humanos. Según los investigadores, los ajustes de nivel de teléfonos celulares usados hasta ahora, probablemente, no son óptimas para proporcionar beneficios de memoria.


Radiación

Mecanismo Termal de Ondas Milimétricas para la estimulación de las células excitables Mikhail G. Shapiro, Michael F. Priest, Peter H. Siegel, Francisco Bezanilla Biophysical Journal, Vol. 104, Issue 12, p2622 –2628

Gabriela Navarro

Published in issue: June 18, 2013

Se estudiaron estimulaciones de MMW en una preparación simplificada que comprende ovocitos de Xenopus laevis que expresan proteínas que subyacen excitabilidad de la membrana.

http://www.cell.com/biophysj/fulltext/S0006 -3495(13)00570-5

Objetivo: Bando u onda Milimétrica es una frecuencia extremadamente alta, es la banda de frecuencias más alta en la gama de las radiofrecuencias. Comprende las frecuencias de 30 a 300 gigahercios. Las interacciones entre las ondas milimétricas (MMWs) y sistemas biológicos han recibido cada vez más atención debido a la creciente utilización de la radiación MMW en tecnologías que son utilizadas en la vida cotidiana que van desde dispositivos médicos, las telecomunicaciones inalámbricas y los escáneres de seguridad en los aeropuertos, etc. Los estudios han demostrado que la exposición MMW altera la función celular, especialmente en las neuronas y los músculos. Sin embargo, los mecanismos biofísicos que conllevan a estos efectos son aún poco conocidos. Debido a la alta absorbancia acuosa de MMW (coeficiente de extinción ≈ 182 cm-1 a 60 GHz), los mecanismos térmicos son probables. Sin embargo, también se han postulado los mecanismos no térmicos basados en efectos de resonancia.

Al usar registros electrofisiológicos simultáneamente con la estimulación 60 GHz, se observó cambios en la cinética y los niveles de actividad de los canales de sodio y potasio voltaje-dependientes y la bomba de sodio-potasio que son consistentes con un mecanismo térmico. Además, se observó que la estimulación de MMW aumentó significativamente el potencial de acción en los ovocitos. Estos resultados sugieren que la estimulación MMW produce efectos significativos térmicamente mediadas por células excitables a través de mecanismos termodinámicos básicos que deben tenerse en cuenta. Aunque con este experimento no se puede excluir formalmente, no se observó efectos no térmicos obvios en el sistema. Por lo que futuros estudios son necesarios para construir los aspectos térmicos de respuesta MMW en sistemas más complejos.

Experimento: Para estudiar los efectos MMW, se construyó un montaje experimental combinando electrofisiología de ovocitos y las mediciones de temperatura locales con estimulación 60 GHz.

Las biomoléculas específicas responsables de la excitabilidad neuronal pueden tener diferentes valores en diferentes especies, las respuestas MMW pueden ser específico de la especie.


Biofísica de las radiaciones

Kimberly Guerra

RADIOTERAPIA EN PANAMÁ Centro Internacional de Radiocirugía y Radioterapia Oncológica La terapia mediante el uso de radiación utiliza partículas u ondas de alta energía, como rayos X, rayos gamma, rayos de electrones o protones, para destruir o dañar las células cancerígenas. La radiación es energía que es transportada por medio de ondas o un flujo de partículas, la misma daña el ADN en las células. Cuando esto ocurre, la célula cancerígena no puede crecer y dividirse; con el tiempo, muere. La fase del ciclo celular es importante en el tratamiento del cáncer porque por lo general la radiación mata primero las células que se están dividiendo activamente. Es el tratamiento más común contra el cáncer de cabeza y cuello, vejiga, pulmón, y enfermedad de Hodgkin. Muchos otros tipos de cáncer también son tratados con radioterapia. Actualmente, además del Instituto Oncológico Nacional, el Centro Médico Paitilla, el Hospital Punta Pacífica y el Hospital Nacional cuentan con la tecnología para ofrecer servicios de radioterapia. Sin embargo, el monopoli es controlado por el Hospital Nacional ya que es el único con el sistema Trilogy que incorpora sofisticadas herramientas de guía por imágenes controladas a través de un ordenador que permiten al personal clínico ubicar el tumor y confirmar que están atacando en la dirección correcta inmediatamente antes de cada sesión; también pueden controlar y compensar cada movimiento del tumor que ocurra durante el tratamiento. Además, se implementó la tecnología Varian para la planificación y aplicación de tratamientos de braquiterapia de alta tasa de dosis. Esto implica tratar el cáncer desde adentro del cuerpo al ubicar fuentes de radiación pequeñas directamente en el tumor o el área en la que el cáncer fue removido quirúrgicamente. Los primeros pacientes en beneficiarse de esta nueva tecnología fueron un hombre de 69 años con cáncer de próstata y un hombre de 24 años con tumores en el cerebro y la médula.

1. Radioterapia con RapidARC Combina las más sofisticadas tecnologías, tales como IGRT (Image Guided Radiation Therapy), OBI (On Board Imaging) y CBCT (Cone Beam CT Scanning) con lo cual se logra una reducción significativa en los tiempos de tratamiento y el tiempo que los pacientes están expuestos a las radiaciones. El sistema RapidArc™ resulta de gran utilidad para los tratamientos de las lesiones de cabeza y cuello ya que se logra disminuir la inmovilización del paciente a solo tres minutos. Las lesiones de próstata, las cuales anteriormente requerían de 15 minutos para cada sesión, ahora pueden realizarse en tratamientos diarios de aproximadamente 90 segundos. Durante una sesión de 90 segundos con RapidArc™ existe una menor probabilidad de que la próstata cambie de posición que en un tratamiento convencional de 15 minutos.

2. Radioterapia Conformada con Planificación 3D (RTC3D) Es una modalidad de tratamiento que usa sistemas de computación en la radioterapia moderna por lo que hace posible determinar el plan óptimo de tratamiento mediante la obtención de campos de radiación muy ajustados al volumen del tumor, lo cual posibilita incrementar la dosis sobre la lesión a la vez que se reduce la exposición de los tejidos sanos circundantes y mejora el control local de la enfermedad. La misma ha demostrado ser de gran utilidad en el tratamiento de diversas lesiones en el sistema nervioso central, así como en tumores de cabeza y cuello, carcinomas de pulmón, tumores abdominales y con una mayor significancia en carcinomas de próstata.


Biofísica de las radiaciones

Kimberly Guerra

3. Radioterapia con Intensidad Modulada (IMRT) Permite la modificación de la intensidad de los elementos integrantes de un haz de radiación, denominados “haces elementales” (Beamlets), usando aceleradores lineales de rayos x controlados por computadora para administrar dosis de radiación precisas a un tumor maligno o áreas específicas dentro del tumor, logrando variar la fluencia del haz del modo más conveniente. Esta técnica permite la administración de una alta dosis al tumor (PTV), protegiendo al máximo los tejidos sanos. Resulta indispensable cuando la superficie del PTV presenta concavidades o invaginaciones. En la actualidad la IMRT se está aplicando con resultados satisfactorios en carcinomas de cabeza y cuello, carcinomas de nasofaringe, carcinomas de próstata, tumores del sistema nervioso central y tumores pediátricos.

4. Radioterapia Guiada por Imágenes (IGRT) Es una técnica de captación de imágenes en tiempo real o justo antes de cada tratamiento, que ayuda a los médicos a localizar y enfocar los tumores en movimiento con una increíble precisión. CIRRO cuenta con un sistema OBI™ (On Board Imager), el cual produce imágenes radiográficas, fluoroscópicas y de TC de haz cónico (Cone Beam CT), usando un sofisticado software para la reconstrucción tomográfica. El dispositivo On- Board Imager utiliza brazos robóticos que operan a lo largo de tres ejes móviles para ubicar un tubo de rayos-x y los convierte electrónicamente en imágenes de alta calidad que aparecen de forma instantánea en un monitor. Estas imágenes son comparadas con las imágenes de referencia (previamente adquiridas para la planificación), para determinar si el paciente debe moverse para alinear el tumor con el haz de tratamiento.

5. Radioterapia Compensatoria de Movimiento – Radioterapia de Cuarta Dimensión Ésta tecnología de última generación emplea el sistema RPM de Varian Medical Systems, el cual utiliza una cámara infrarroja y un dispositivo con reflectores infrarrojos ubicado en el abdomen superior del paciente. La respiración se puede monitorear a la vez que se toman imágenes de tomografía computarizada en las diversas fases del ciclo respiratorio (TC-4D) para planificar el tratamiento y durante las sesiones del tratamiento. De esta forma los médicos pueden elegir el momento más adecuado en el ciclo respiratorio del paciente para activar el haz de radiación.

6. Radiocirugía Estereotáctica Técnica de tratamiento radiante, particularmente útil para tratar tumores craneales, de igual precisión y efectividad que la cirugía, pero sin requerir apertura del cráneo o incisión alguna en el paciente. Es un procedimiento no invasivo, el cual permite el tratamiento de lesiones sumamente pequeñas o aquellas vecinas a estructuras muy críticas como el nervio óptico o el tallo cerebral. La misma ha demostrado ser beneficiosa para el tratamiento de ciertas lesiones del sistema nervioso central tales como: malformaciones arteriovenosas, meningiomas, neuralgia del trigémino.


Profile for SYNAPSIS

Revista Synpasis - Edición 2014  

Compilación de artículos sobre los diferentes avances en las ramas de la biofísica

Revista Synpasis - Edición 2014  

Compilación de artículos sobre los diferentes avances en las ramas de la biofísica

Profile for synapsis9
Advertisement