Para saber qué hacen las diferentes células, los científicos las encienden y apagan y observan cuáles son los efectos. Existen muchos métodos que hacen esto, pero todos tienen problemas: demasiado invasivos, demasiado lentos o no lo suficientemente precisos. Ahora,Un nuevo método para controlar la actividad de las neuronas en ratones, ideado por científicos de la Universidad Rockefeller y el Instituto Politécnico Rensselaer, evita estas caídas mediante el uso de fuerzas magnéticas para controlar de forma remota el flujo de iones en células específicas.
Jeffrey Friedman, profesor de Marilyn M. Simpson y jefe del Laboratorio de Genética Molecular, y sus colegas emplearon con éxito este sistema para estudiar el papel del sistema nervioso central en el metabolismo de la glucosa. Publicado hoy en línea en Naturaleza , los resultados sugieren que un grupo de neuronas en el hipotálamo desempeña un papel vital en el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre.
"Estos resultados son emocionantes porque proporcionan una visión más amplia de cómo se regula la glucosa en la sangre; enfatizan cuán crucial es el cerebro en este proceso", dice Friedman. "Y tener un nuevo medio para controlar la actividad neuronal, uno que noNo requiere un implante y le permite obtener respuestas rápidas, llena un nicho útil entre los métodos que ya están disponibles ".
También puede ser posible adaptar este método para aplicaciones clínicas, dice Jonathan Dordick de Rensselaer. "Dependiendo del tipo de célula a la que nos dirigimos y la actividad que mejoramos o disminuimos dentro de esa célula, este enfoque tiene potencial en el desarrollo de terapias terapéuticasmodalidades, por ejemplo, en enfermedades metabólicas y neurológicas "
Control mental magnético
El trabajo previo dirigido por Friedman y Dordick probó un método similar para activar la producción de insulina en ratones diabéticos. El sistema acopla una partícula natural de almacenamiento de hierro, ferritina y una etiqueta fluorescente a un canal iónico llamado TRPV1, también conocido como el chile capsaicinareceptor de pimienta. La ferritina puede verse afectada por fuerzas tales como ondas de radio o campos magnéticos, y su presencia ligada a TRPV1 puede cambiar la conformación del canal iónico.
"Normalmente, las ondas de radio o los campos magnéticos, a estas intensidades, pasarán a través del tejido sin tener ningún efecto", dice la primera autora Sarah Stanley ahora profesora asistente de medicina, endocrinología, diabetes y enfermedad ósea en la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai". Pero cuando esta ferritina modificada está presente, responde y absorbe la energía de la radiofrecuencia o los campos magnéticos, produciendo movimiento. Este movimiento abre el canal y permite que los iones entren en la célula. Dependiendo de los iones que fluyen a través del canal, esto puedeya sea activar o inhibir la actividad de las células "
Este estudio es el primero en activar y desactivar las neuronas de forma remota con ondas de radio y campos magnéticos. TRPV1 normalmente permite la entrada de iones positivos, como calcio o sodio, que activa las neuronas y transmite señales neuronales. Los investigadores fuerontambién capaz de lograr el efecto opuesto, la inhibición neuronal, al mutar el canal TRPV1 para permitir que los iones negativos de cloruro fluyan a través de él.
"El canal TRPV1 modificado fue dirigido específicamente a las neuronas sensibles a la glucosa usando una técnica genética conocida como expresión dependiente de Cre", dice Stanley. "Para probar si un campo magnético podría modular estas neuronas de forma remota, simplemente colocamos los ratones cerca del electromagnéticobobina de una máquina de resonancia magnética "
interruptor de azúcar en la sangre
Utilizando este nuevo método, los investigadores investigaron el papel que juegan estas neuronas sensoras de glucosa en el metabolismo de la glucosa en sangre. Las hormonas liberadas por el páncreas, incluida la insulina, mantienen niveles estables de glucosa en la sangre. Una región del cerebro llamada hipotálamo ventromedial erase pensó que desempeñaba un papel en la regulación de la glucosa en sangre, pero no fue posible con métodos anteriores descifrar qué células estaban realmente involucradas.
Friedman y sus colegas descubrieron que cuando activaban estas neuronas con fuerzas magnéticas, aumentaba la glucosa en sangre, disminuían los niveles de insulina, y conductualmente, los ratones comían más. Cuando inhibían las neuronas, por otro lado, ocurría lo contrario, y la sangreglucosa disminuida
"Tendemos a pensar que la glucosa en sangre está bajo el control del páncreas, por lo que fue sorprendente que el cerebro pueda afectar la glucosa en sangre en cualquier dirección en la medida de lo posible", dice Friedman. "Ha estado claro por un tiempoque la glucosa en sangre puede aumentar si el cerebro detecta que es baja, pero la solidez de la disminución que vimos cuando se inhibieron estas neuronas fue inesperada ".
posibilidades polares
El sistema de los investigadores tiene varias ventajas que lo hacen ideal para estudios en otros circuitos en el cerebro o en otros lugares. Se puede aplicar a cualquier circuito, incluidas las células dispersas como las involucradas en el sistema inmune. Tiene una escala de tiempo más rápidaque las herramientas quimiogenéticas similares, y no requiere un implante como es el caso de las llamadas técnicas optogenéticas.
Además de su utilidad como herramienta de investigación, la técnica también puede tener aplicaciones clínicas. "Aunque está muy lejos, esta técnica puede ofrecer una alternativa a la estimulación cerebral profunda o la estimulación transmagnética", dice Friedman ".Nos gustaría explorar la posibilidad de que esto pueda proporcionar algunos de los beneficios de estos sin un procedimiento tan invasivo o un dispositivo engorroso ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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