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Determinar una proteína importante para la coordinación de motor

Thought LeadersProfessor Jorge RuasProfessor of Molecular PhysiologyKarolinska Institutet

En esta entrevista, Noticia-Médica habla a profesor Jorge Ruas sobre la suya la última investigación en la fisiología del músculo y cómo él ha determinado una proteína importante implicada en la coordinación de motor.

¿Por favor podría usted informarnos qué inspiró su última investigación?

El proyecto que dio lugar a esta última publicación en cómo las fibras de músculo comunican con las neuronas de motor que las inervan, nació de nuestro prolongado interés en la comprensión de cómo los cambios en la función de músculo de la influencia del músculo esquelético (sacado por actividad física y ejercicio o por enfermedad) pero también la salud del organismo entero.

Nuestros proyectos apuntan determinar a los mediadores moleculares exactos de las ventajas del ejercicio para la salud humana no sólo para contribuir a nuestra comprensión de la fisiología humana pero también para desarrollar las terapias nuevas para la enfermedad.

Para que nos movamos, sonreír, exprésese, nuestros músculos necesitan recibir señales de los nervios especializados llamados las neuronas de motor. Importantemente, las características de las neuronas de motor de comunicación y las fibras de músculo (llamadas las unidades de motor) deben igualar: las neuronas de motor de la rápido-despedida inervan fibras de músculo rápidas de la contracción (con la contracción potente), y las neuronas de motor lentas de la despedida inervan las fibras de contratación lentas (que son más resistentes a la fatiga). Usted necesita ambos tipos de unidades de motor para la potencia (rápida) y la autonomía (lenta).

Las neuronas y los músculos de motor están en la comunicación constante y una señal de la neurona de motor lleva para muscle la contracción. Quisimos saber si los músculos pueden replicar, envían sus propios mensajes a las neuronas de motor, y cuáles son las consecuencias de esas señales.

Entendiendo qué comunicación mediata del neurona-músculo del motor de las señales es importante porque cuando se rompe esta comunicación (por daño, enfermedad del músculo, o enfermedad de la neurona de motor tal como ALS - esclerosis lateral amiotrófica), lleva a la debilidad muscular progresiva y a la parálisis eventual.

La salud del músculo es extremadamente importante para la salud total de la gente. ¿Cuáles son algunas de las maneras que la gente puede mantener sus músculos sanos?

Actividad, actividad, actividad. Incorporado tanta actividad física como usted puede en su vida de cada día. Recorriendo, tomando las escaleras en vez de los escaladores o de los elevadores (cuando es posible), poniéndose de pie en vez de sentarse, y así sucesivamente. Cuanto más usted utiliza sus músculos, más la energía que utilizan y más beneficiosas las moléculas secretan, que beneficia a la carrocería entera.

Entonces ejercite, la forma más estructurada de la actividad, así que usted puede entrenar a sus músculos para hacer más económico de energía y más sano. Eso le dará ventajas adicionales del ejercicio y de la salud del músculo. Éstos van de prevenir obesidad, la diabetes, y la enfermedad cardiovascular a prevenir ciertos tipos de cáncer e incluso de enfermedades neurodegenerative.

Ejercicio de la gente

Haber de imagen: Rido/Shutterstock.com

Para la gente que sufre de enfermedades del músculo, el ejercicio regular puede parecer imposible. ¿Por qué es igualmente importante que encontramos las maneras que permiten que todo el mundo reciba algunas de las ventajas del ejercicio físico?

Ése es exactamente nuestro estímulo para desarrollar estos proyectos sobre determinar las moléculas que median los efectos beneficiosos del ejercicio para la salud humana.

Si conocemos cuáles son, podemos intentar transformarlos en los agentes terapéuticos que pueden ayudar a los pacientes que tienen limitaciones en la ejecución de ejercicio (o en el ejercicio en la intensidad que traería esa subsidio por enfermedad específica).

¿Puede usted describir cómo usted realizó su última investigación en las proteínas de músculo y la función neuromuscular?

En un estudio anterior usando cultivo celular, habíamos determinado una proteína músculo-secretada llamada neurturin como factor que ascendió la formación de las uniones neuromusculares (la sinapsis entre las neuronas de motor y las fibras de músculo) in vitro.

Quisimos conocer cuál era la consecuencia biológica de estos efectos en un organismo vivo. Utilizamos rutinario el ratón como organismo modelo para estos experimentos del prueba-de-concepto. Dirigimos tan un ratón que tiene constante y niveles de Neurturin que es producido y liberado de los músculos.

También analizábamos datos humanos de la biopsia del músculo de pacientes con diversas enfermedades (o de voluntarios que realizaron diversos tipos de ejercicio físico) para entender bajo qué condiciones son neurturin liberado de los músculos.

Finalmente, utilizamos una variedad de técnicas moleculares para entender cómo el neurturin saca los efectos sobre el músculo, las neuronas de motor, y el organismo entero. También administramos el salvaje-tipo recombinante ratones del nerturin (usando vectores virales) para comenzar a evaluar el potencial terapéutico del neurturin.

Neurona de motor

Haber de imagen: Kateryna Kon/Shutterstock.com

¿Qué usted descubrió?

Se reconoce bien que las características de las neuronas de motor tienen un impacto fuerte en las características de las fibras de músculo. Por ejemplo, si usted conecta una neurona de motor de la lento-despedida con una fibra de músculo rápida de la contracción, esa fibra cambiará de la contracción rápida, potente a lento, fatiga-resistente.

Nuestro estudio muestra que los cambios en músculo pueden hablar de nuevo a las neuronas de motor y también afectar sus características. Específicamente, encontramos que Neurturin músculo-derivado aumenta el número de unidades lentas de la neurona del músculo-motor. Esto es determinado importante porque las unidades de motor lentas son más resistentes a la degeneración en enfermedades tales como ALS.

Era muy asombrosamente descubrir que una molécula liberada de fibras de músculo puede cambiar real la identidad de la neurona de motor, cambio las a un tipo que se asocie a más resistencia a la degeneración, que abre las posibilidades realmente emocionantes del futuro.

En un nivel sistémico, Neurturin perfeccionó el estado metabólico total del ratón y aumentó su funcionamiento de la coordinación y del ejercicio de motor. Esto sugiere que Neurturin se podría utilizar para perfeccionar el metabolismo energético del músculo, que sería ventajoso en situaciones de la diabetes, por ejemplo.

¿Qué papel la modificación genética desempeñó en su investigación?

Sin la generación del ratón transgénico genético modificado de Neurturin (el modelo del ratón dirigido para producir y para liberar niveles de Neurturin de los músculos), nunca habríamos encontrado estas actividades biológicas de Neurturin. Este tipo de investigación, que se centra en los mecanismos que dependen pesado de los órganos “que hablan” el uno al otro liberando y detectando factores tales como Neurturin, necesita ser evaluado en un organismo vivo (tal como el ratón).

De hecho, cuando damos una medicación a un paciente, actuará en un órgano de objetivo preferencial pero tendrá efectos primarios y secundarios sobre muchos otros tejidos y órganos. Necesitamos entender cuáles son estos efectos antes de que nos movamos adelante con el revelado terapéutico del neurturin.

¿Había limitaciones a su investigación? ¿Si es así cuáles eran ellos?

Necesitamos asegurarnos de que nuestras conclusión usando modelos de la célula y del ratón traduzcan bien a los seres humanos. Aunque estas moléculas y caminos se conserven muy bien entre la especie, hay siempre la posibilidad que hay las diferencias biológicas que cambian la actividad de Neurturin entre los organismos. Ahora que sabemos qué Neurturin puede hacer, conocemos qué probar para moverse adelante.

La aproximación terapéutica que utilizamos en el ratón confió en usar vectores virales modificados para entregar Neurturin en la circulación. Aunque algunos de estos vectores puedan (y sea) ser utilizados en seres humanos, usando una forma purificada de la proteína es por supuesto más fácil. Estamos probando actualmente si esta aproximación saca los mismos efectos biológicos.

(ALS)¿Cómo podía su investigación ayudar a perfeccionar las vidas de los pacientes que sufrían del músculo y de enfermedades neurológicas tales como esclerosis lateral amiotrófica?

Si los efectos de Neurturin que observamos en metabolismo del músculo, de la identidad de la neurona de motor, y de la coordinación de motor traducen bien a los seres humanos que serían enormes. Tener una pequeña proteína que se podría administrar a los pacientes con enfermedad del músculo, diabetes, o enfermedad neuromuscular, para perfeccionar su salud sería un juego-cambiador.

esclerosis lateral amiotrófica

Haber de imagen: chrupka/Shutterstock.com

¿Usted cree que su investigación se podría también utilizar potencialmente para desarrollar una nueva droga para el ALS?

Estamos probando esa idea en el momento que usa Neurturin y modelos preclínicos del ALS. El hecho de que Neurturin pudiera cambio identidad de la neurona de motor a un tipo que se sabe para ser más resistente al neurodegeneration en el ALS, hace que pensamos que puede ser útil en esta enfermedad.

¿Cuáles son los pasos siguientes para su investigación?

Este proyecto es uno de varios en curso en el laboratorio, todos con el propósito de la comprensión de porqué es que el ejercicio y el condicionamiento del músculo ascienden longevidad sana. En términos de investigación Neurturin-relacionada, ahora nos estamos trasladando a la prueba preclínica en enfermedades neurodegenerative y metabólicas.

Pero estamos probando cómo varios otros genes/moléculas/caminos contribuyen a mediar los efectos beneficiosos del ejercicio para la salud, y cómo pueden ser utilizados para desarrollar nuevas terapias.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Sobre profesor Jorge Ruas

Profesor del líder molecular de la fisiología y del grupo para el grupo de investigación molecular y celular de la fisiología del ejercicio.

Jorge Ruas recibió su grado de Pharm.D. de la universidad de Lisboa, Portugal, después de lo cual él inició el trabajo pre-doctoral en Karolinska Institutet. Durante sus estudios doctorales él investigó cómo los niveles celulares del oxígeno pueden regular la expresión génica, y recibió en 2005 su Ph.D. en célula y biología molecular.Profesor Jorge Ruas

En 2006 él se trasladó a Boston para perseguir estudios postdoctorales en la división de metabolismo y enfermedad crónica en el Dana-Farber Cancer Institute y la Facultad de Medicina de Harvard. Durante este período él se centró en el estudio de las redes transcriptivas que controlan la fisiología del músculo esquelético.

El Dr. Ruas fijó su laboratorio en el departamento de la fisiología y de la farmacología en Karolinska Institutet en julio de 2011. En 2016 él hizo profesor adjunto y en 2020 profesor de la fisiología molecular. Su grupo de investigación estudia la fisiología molecular del ejercicio físico y cómo utilizar este conocimiento para desarrollar terapias nuevas.

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

During her time at AZoNetwork, Emily has interviewed over 200 leading experts in all areas of science and healthcare including the World Health Organization and the United Nations. She loves being at the forefront of exciting new research and sharing science stories with thought leaders all over the world.

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