Los gusanos no se mueven cuando tienen la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, algo ayudó a los gusanos con la enfermedad a mantener su movimiento en el laboratorio de la profesora Jessica Tanis en la Universidad de Delaware.
Al resolver el misterio, Tanis y su equipo han aportado nuevas pistas sobre el impacto potencial de la dieta en el Alzheimer, la temida enfermedad cerebral degenerativa que afecta a más de 6 millones de estadounidenses.
Hace unos años, Tanis y su equipo comenzaron a investigar los factores que afectan el inicio y la progresión de la enfermedad de Alzheimer. Estaban haciendo una investigación genética con C. elegans , un diminuto gusano que habita en el suelo y que es objeto de numerosos estudios.
La expresión de beta amiloide, una proteína tóxica implicada en la enfermedad de Alzheimer, paraliza a los gusanos dentro de las 36 horas posteriores a la edad adulta. Mientras que los gusanos en una placa de Petri en el laboratorio de Tanis quedaron completamente inmóviles, los gusanos de la misma edad en el Petri adyacenteplato todavía tenía su meneo, documentado como "curvas del cuerpo", por los científicos.
"Fue una observación que hizo la estudiante de mi maestría, Kirsten Kervin", dijo Tanis, profesora asistente en el Departamento de Ciencias Biológicas de la UD. "Repitió el experimento una y otra vez, con los mismos resultados".
Después de años de investigación, el equipo finalmente descubrió una diferencia importante, dijo Tanis. Si bien todos los gusanos se cultivaron con una dieta de E. coli, resulta que una cepa de E. coli tenía niveles más altos de vitamina B12 queel otro. Aunque el trabajo de Tanis se centró en factores genéticos en ese momento, redirigió su investigación para examinar esta vitamina y su función protectora.
Aprendiendo de los gusanos
C. elegans es un nematodo, un gusano delgado y transparente de solo un milímetro de largo, que vive en el suelo, donde se alimenta de bacterias. Desde la década de 1970, este gusano ha sido visto como un organismo modelo, objeto de numerosos estudios porque es unsistema mucho más simple que nosotros los humanos para estudiar la biología celular y las enfermedades.
"Como seres humanos, tenemos una inmensa diversidad genética y dietas tan complejas que hace que sea realmente difícil descifrar cómo un factor dietético está afectando la aparición y progresión de la enfermedad de Alzheimer", dijo Tanis. "Ahí es donde los gusanos son asombrosos. Los gusanosusamos todos tienen exactamente el mismo trasfondo genético, reaccionan a la beta amiloide como lo hacen los humanos, y podemos controlar exactamente lo que comen, por lo que realmente podemos llegar a los mecanismos moleculares en funcionamiento ".
En los cerebros de los seres humanos con Alzheimer, la acumulación de beta amiloide a lo largo de los años provoca efectos tóxicos en las células, lo que resulta en una reducción de la energía, la fragmentación de las mitocondrias, las plantas de energía de las células, y el estrés oxidativo por un exceso de radicales libres.. Lo mismo ocurre en C. elegans , dijo Tanis, pero en cuestión de horas. La beta amiloide causa parálisis en los gusanos.
"La lectura es en blanco o negro; los gusanos se mueven o no se mueven", dijo Tanis. "Cuando les dimos vitamina B12 a los gusanos que tenían deficiencia de vitamina B12, la parálisis se produjo mucho más lentamente, lo que de inmediatonos dijeron que la B12 era beneficiosa. Los gusanos con B12 también tenían niveles más altos de energía y menor estrés oxidativo en sus células ".
El equipo determinó que la vitamina B12 depende de una enzima específica llamada metionina sintasa para funcionar. Sin la presencia de esa enzima, la B12 no tiene ningún efecto, dijo Tanis. Además, agregar la vitamina a la dieta solo funcionó si los animales tenían deficiencia deB12. Dar más B12 a animales con niveles saludables no los ayuda de ninguna manera. El equipo también demostró que la vitamina B12 no tenía ningún efecto sobre los niveles de beta amiloide en los gusanos.
poder del equipo Tanis
Tanis da crédito a sus estudiantes por su arduo trabajo y contribuciones. El primer autor del artículo de investigación, Andy Lam, está cursando una doble titulación en la UD: un doctorado en ciencias biológicas y una maestría en administración de empresas. Pasó años trabajando enlos protocolos de laboratorio críticos para el estudio. Realizó docenas y docenas de experimentos y documentó observaciones durante la noche en numerosas ocasiones.
Un objetivo futuro es automatizar estos experimentos utilizando un sistema de alto rendimiento en el Centro de Bioimagen de la UD junto con un análisis de aprendizaje profundo para detectar si los gusanos se están moviendo o no. Eso permitiría al equipo examinar más rápidamente las interacciones entre la dietay genética.
"Básicamente hemos identificado esta vía molecular y estamos buscando ver qué más activa", dijo Tanis. "¿Puede la B12 proteger contra múltiples enfermedades neurodegenerativas como la ELA y el Parkinson? Lo estamos investigando".
Si bien Kirsten Kervin se graduó de la UD con su maestría y ahora es científica investigadora en WuXi AppTec en Filadelfia, fue su astuta observación sobre C. elegans lo que puso en marcha el proyecto.
"Esa observación inicial abrió un mundo completamente diferente", dijo Tanis, "que de alguna manera es la historia de mi carrera investigadora aquí en la UD. Vine aquí pensando que estaría estudiando una cosa, pero ahora estoy estudiando otra.Por lo tanto, no ha sido sencillo, pero ha abierto un área de investigación completamente nueva que estamos buscando ".
Que "nosotros" trabajando en este proyecto ahora incluye dos estudiantes de posgrado, un asociado de investigación posdoctoral, tres estudiantes de pregrado y colaboraciones con el Centro de Bio-Imágenes y varios laboratorios de la UD.
"En este momento, no existe un tratamiento eficaz para la enfermedad de Alzheimer", dijo Tanis. "Hay ciertos factores que no se pueden cambiar; no se puede cambiar el hecho de que envejecemos y no se puede cambiar una predisposición genética a la enfermedad de Alzheimer".Pero una cosa que puede controlar es lo que come. Si las personas pudieran cambiar su dieta para afectar la aparición de la enfermedad, sería fantástico. Eso es algo que mi laboratorio está emocionado de seguir explorando ".
El trabajo fue apoyado a través de subvenciones de la Fundación de Investigación de la Universidad de Delaware y el programa Delaware INBRE financiado por los NIH, donde Tanis era un investigador piloto, y una subvención complementaria para el Alzheimer financiada por los NIH.
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