Las lesiones en la cabeza pueden dañar cientos de genes en el cerebro de una manera que aumenta el riesgo de una gran variedad de trastornos neurológicos y psiquiátricos, informan científicos de la vida de la UCLA.
Los investigadores identificaron por primera vez genes maestros que creen que controlan cientos de otros genes que están relacionados con la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, el trastorno de estrés postraumático, el accidente cerebrovascular, el trastorno por déficit de atención e hiperactividad, el autismo, la depresión, la esquizofrenia y otros trastornos.
Saber cuáles son los genes maestros podría dar a los científicos objetivos para nuevos productos farmacéuticos para tratar enfermedades cerebrales. Eventualmente, los científicos podrían incluso aprender a modificar los genes dañados para reducir el riesgo de enfermedades, y el hallazgo podría ayudar a los investigadores a identificarcompuestos químicos y alimentos que combaten enfermedades al reparar esos genes.
"Creemos que estos genes maestros son responsables de lesiones cerebrales traumáticas que provocan cambios adversos en muchos otros genes", dijo Xia Yang, autor principal del estudio y profesor asociado de biología y fisiología integrativa de la UCLA.
Los genes tienen el potencial de convertirse en cualquiera de varios tipos de proteínas, y la lesión cerebral traumática puede dañar los genes maestros, lo que puede conducir al daño de otros genes.
Ese proceso puede ocurrir de dos maneras, dijo Yang, que es miembro del Instituto de Biociencias Cuantitativas y Computacionales de la UCLA. Una es que la lesión finalmente puede llevar a los genes a producir proteínas de formas irregulares. Otra es cambiar elnúmero de copias expresadas de un gen en cada célula. Cualquiera de los cambios puede evitar que un gen funcione correctamente. Si un gen se convierte en la forma incorrecta de proteína, podría provocar la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo.
"Se sabe muy poco acerca de cómo las personas con trauma cerebral, como los jugadores de fútbol y los soldados, desarrollan trastornos neurológicos más adelante en la vida", dijo Fernando Gómez-Pinilla, profesor de neurocirugía y de biología y fisiología integrales de la UCLA, y sus colegas.-autor principal del nuevo estudio: "Esperamos aprender mucho más sobre cómo ocurre esto".
La investigación aparece en EBioMedicine , una revista publicada por Celda y The Lancet .
Los investigadores entrenaron a 20 ratas para escapar de un laberinto. Luego usaron un líquido para producir una lesión cerebral similar a una conmoción cerebral en 10 de las ratas; las otras 10 no recibieron lesiones cerebrales. Cuando las ratas se colocaron nuevamente en el laberinto, los que habían resultado heridos tardaron aproximadamente un 25 por ciento más que las ratas no lesionadas para resolverlo
Para saber cómo habían cambiado los genes de las ratas en respuesta a la lesión cerebral, los investigadores analizaron genes de cinco animales en cada grupo. Específicamente, extrajeron ARN del hipocampo, que es la parte del cerebro que ayuda a regular el aprendizaje ymemoria, y de leucocitos, glóbulos blancos que juegan un papel clave en el sistema inmune.
En las ratas que habían sufrido lesiones cerebrales, había un grupo central de 268 genes en el hipocampo que los investigadores encontraron que había sido alterado, y un grupo central de 1,215 genes en los leucocitos que encontraron que habían cambiado.
"Una sorpresa fue la cantidad de cambios importantes que ocurrieron en los genes en las células sanguíneas", dijo Yang. "Los cambios en el cerebro fueron menos sorprendentes. Es una región tan crítica, por lo que tiene sentido que cuando está dañado, indiqueel cuerpo que está bajo ataque "
Casi dos docenas de genes alterados están presentes tanto en el hipocampo como en la sangre, lo que presenta la posibilidad de que los científicos puedan desarrollar un análisis de sangre basado en genes para determinar si se ha producido una lesión cerebral, y que medir algunos de esos genes podríaayudar a los médicos a predecir si es probable que una persona desarrolle Alzheimer u otros trastornos. La investigación también podría conducir a una mejor manera de diagnosticar una lesión cerebral traumática leve.
Los investigadores informan que más de 100 de los genes que cambiaron después de la lesión cerebral tienen contrapartes en humanos que se han relacionado con trastornos neurológicos y psiquiátricos. Por ejemplo, 16 de los genes afectados en las ratas tienen análogos en humanos, y esosSegún los informes del estudio, los genes también están relacionados con una predisposición a la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores también encontraron que cuatro de los genes afectados en el hipocampo y uno en los leucocitos son similares a los genes en humanos que están relacionados con el TEPT.
Yang dijo que el estudio no solo indicó qué genes están afectados por una lesión cerebral traumática y están relacionados con una enfermedad grave, sino que también podría señalar los genes que rigen el metabolismo, la comunicación celular y la inflamación, lo que podría convertirlos en los mejores objetivos para nuevos tratamientospara trastornos cerebrales.
Los investigadores ahora están estudiando algunos de los genes maestros para determinar si modificarlos también causa cambios en un gran número de otros genes. De ser así, los genes maestros serían aún más prometedores como objetivos para nuevos tratamientos. También planean estudiar elfenómeno en personas que han sufrido una lesión cerebral traumática.
En un estudio de 2016, Yang, Gómez-Pinilla y sus colegas informaron que la fructosa puede dañar cientos de genes y que un ácido graso omega-3 llamado ácido docosahexaenoico, o DHA, parece revertir los cambios dañinos producidos por la fructosa.de los genes que identificaron en ese estudio, Fmod, también se encontraba entre los genes reguladores maestros identificados en la nueva investigación.
No todas las personas con lesiones cerebrales traumáticas desarrollan las mismas enfermedades, pero las lesiones más graves pueden dañar más genes, dijo Gómez-Pinilla, quien también es miembro del Centro de Investigación de Lesiones Cerebrales de la UCLA.
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