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El suplemento dietético simple mejora rasgos esquizofrénicos en ratones

Un suplemento dietético simple reduce síntomas del comportamiento en ratones con una mutación genética que cause esquizofrenia. Después de experimentos adicionales, incluyendo la visualización del filo de baile fluorescente manchado de neuronas no maduras, los investigadores concluyeron que el suplemento protege probablemente las proteínas que construyen los esqueletos celulares de las neuronas.

La betaína del suplemento primero fue aislada de las remolachas y se asocia a menudo a sabor del dulzor o del umami. Los niveles sanos de betaína vienen de fuentes externas de la comida y de síntesis interna en la carrocería. Los suplementos de la betaína se utilizan ya clínico para tratar el homocystinuria metabólico de la enfermedad.

“No animo a cualquier persona que tome la betaína por ninguna razón, si un doctor no la ha recomendado. Pero, sabemos que esta droga es ya clínico usado, tan repurposing la para tratar esquizofrenia debe ser segura,” dijo a profesor Nobutaka Hirokawa, M.D., Ph.D. del proyecto, de la universidad de la escuela de Tokio del remedio que llevó el proyecto de investigación reciente. Hirokawa ha sido una pieza de la academia de Japón, una organización honoraria nacional que reconocía el logro científico, desde 2004 y recibió a una persona del premio al mérito cultural del gobierno japonés en 2013.

La esquizofrenia se estima para afectar a cerca de 1 en 100 personas global y es una de las 15 causas principales superiores de la incapacidad por todo el mundo.

Hay tratamientos para la esquizofrenia, pero tienen efectos secundarios y lamentablemente todavía no hay droga efectiva para que los pacientes tomen que podemos explicar bioquímico porqué trabaja.”

Nobutaka Hirokawa, M.D., Ph.D., profesor del proyecto, universidad de la escuela de Tokio del remedio

Los estudios genéticos de la gente diagnosticada con esquizofrenia han encontrado eslabones posibles entre la enfermedad y las variaciones en el gen de la familia 3b (kif3b) del kinesin así como otro gen implicados en la síntesis interna de la carrocería de la betaína.

Hirokawa y sus piezas del laboratorio han categorizado a las 45 piezas de la superfamilia del kinesin de genes en mamíferos, más cuyo codifique las proteínas del motor que mueven los materiales en la célula. Normalmente, la proteína de KIF3B conecta así como otra proteína de la superfamilia del kinesin y transporta el cargamento en una neurona viajando arriba y abajo del esqueleto de la célula.

Los ratones usados en la investigación reciente tenían solamente una copia funcional del gen de kif3b y son de uso frecuente como modelo animal de la esquizofrenia. Estos ratones evitan acciones recíprocas sociales y muestran la misma reacción débil que los pacientes humanos con esquizofrenia en una prueba llamada la inhibición del prepulse, que las dimensiones cómo están asustados están al lado de un sonido súbito, ruidoso precedieron por un sonido más reservado.

Los ratones del mutante de Kif3b criados en una dieta complementaron con tres por el periodo normal de betaína tenían comportamiento normal, indicando que los suplementos de la betaína podrían tratar síntomas de la esquizofrenia.

Para imaginar porqué la betaína tenía este efecto sobre ratones, los investigadores crecieron las células nerviosas con la mutación de kif3b en el laboratorio y las escrituras de la etiqueta fluorescentes adicionales así que podrían mirar la forma esquelética celular de la toma.

La forma de una neurona sana es evocadora de un árbol: una carrocería de célula rodeada por los brazos, las dendritas, sujetadas a un enlace largo, el axón. Las neuronas del mutante de Kif3b crecidas en el laboratorio tienen una estructura inusual, hyperbranched con demasiadas dendritas. Las neuronas hyperbranched similares también se ven en las muestras del cerebro donadas por la gente con esquizofrenia, sin importar qué tratamientos o medicaciones tomaron mientras que estaban activas.

Durante el revelado sano de la neurona, la carrocería principal de la célula llena de un componente esquelético llamado tubulin. Mientras tanto, el cono de incremento delantero de las estructuras de la célula hacia fuera en una danza de punta, errática debido a los movimientos de otro componente esquelético llamó la actinia filamentosa. En mutantes de kif3b, se enmascara este movimiento del baile, a que los expertos refieren como dinámica lamellipodial, perceptiblemente se reduce y la división entre el tubulin y la actinia.

La actinia en el esqueleto celular de una neurona es montada en parte por otra proteína llamada CRMP2. Los análisis químicos de los cerebros de los ratones del mutante de kif3b y de los pacientes humanos de la esquizofrenia revelan daño químico importante a CRMP2, que hace las proteínas agrupar junto.

La betaína se sabe para prevenir el tipo de daño químico, la tensión del carbonyl, que causa esta disfunción CRMP2.

“En cerebros post mortem de los pacientes de la esquizofrenia, CRMP2 está la proteína en el cerebro con la mayoría de la tensión del carbonyl. La betaína elimina probablemente la porción de la tensión del carbonyl de la ecuación de la esquizofrenia,” dijo Hirokawa.

Protegiendo CRMP2 contra daño, el tratamiento de la betaína permite que las neuronas del mutante de kif3b construyan las estructuras apropiadas. Con estructural un esqueleto de los sonidos a navegar, la proteína funcional restante de KIF3B puede ir y el cargamento alrededor de la célula. Otros experimentos del tubo de ensayo revelaron que KIF3B y CRMP2 pueden vincular, pero su lazo exacto sigue siendo no entendible.

“Sabemos que la cantidad de betaína disminuye en los cerebros de los pacientes de la esquizofrenia, así que este estudio sugiere fuertemente que la betaína podría ser terapéutica por lo menos algunas clases de esquizofrenia,” dijo Hirokawa.

El equipo de investigación de UTokyo está proyectando las colaboraciones futuras con las compañías farmacéuticas y los estudios clínicos de los suplementos de la betaína como tratamiento para la esquizofrenia.

Source:
Journal reference:

Yoshihara, S., et al. (2021) Betaine ameliorates schizophrenic traits by functionally compensating for KIF3-based CRMP2 transport. Cell Reports. doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108971.