Departamento de Neurofarmacología
Investigadora en Ciencias Médicas “F”
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Líneas de investigación
Melatonina una alternativa en el tratamiento de las demencias: Del conocimiento básico a la aplicación clínica.
Caracterización del citoesqueleto del epitelio olfatorio de pacientes con esquizofrenia y trastorno bipolar.
Proyectos de Investigación
Modulación del citoesqueleto neuronal por la melatonina. Mecanismos de acción y vías de señalización involucradas
La melatonina es una indolamina secretada por la glándula pineal que actúa como un protector del neurocitoesqueleto. El mecanismo de acción involucrado en este efecto se conoce parcialmente. En las células N1E-115, la melatonina induce la polimerización de los microtúbulos y el alargamiento de las neuritas por medio del antagonismo de la calmodulina (CaM). En ensayos in vitro y en el orden de minutos, esta indolamina inhibe la actividad de la CaM-cinasa II y su autofosforilación. Además, la melatonina induce la redistribución de la CaM en las células MDCK y duplica la cantidad y la actividad de esta proteína en la fracción citoesqueleto-membranal.. Estas evidencias, sugieren que la melatonina puede tener un efecto bimodal opuesto sobre las actividades enzimáticas dependientes de CaM. La CaM-cinasa II participa en la dendritogénesis, que es estimulada en el proceso de neuroprotección. Esta cinasa multifuncional fosforila residuos de serina y de treonina y se localiza en las densidades postsinápticas del hipocampo, además de interaccionar con el citoesqueleto y las proteínas asociadas a éste.
La isoforma beta (b) de la CaM-cinasa II se asocia con la actina en las postsinápsis, en tanto que la isoforma alpha (a) se localiza en el citoplasma y no interacciona con proteínas de la postsinápsis. En ausencia del complejo Ca2+/CaM, ambas isoformas pierden su actividad y se distribuyen en el citoplasma . Sin embargo, cuando se activan por Ca2+/CaM se trasladan hacia la postsinápsis en el término de segundos. Esta indica que ambas isoformas están involucradas con la arquitectura dendrítica y la plasticidad sináptica para participar en procesos de memoria y aprendizaje.
Objetivo General
Estudiar los efectos de la melatonina sobre la actividad de la CaM-cinasa II y su participación en el proceso de dendritogénesis en cultivos organotípicos de hipocampo tratados con ácido ocadáico.
Objetivos particulares
1. Caracterizar los efectos de la melatonina sobre el citoesqueleto en cultivos organotípicos de hipocampo de rata incubados con el vehículo o con ácido ocadáico.
2. Evaluar el efecto de la melatonina sobre la dendritogénesis en cultivos organotípicos de hipocampo de rata incubados con el vehículo o con ácido ocadáico.
3. Cuantificar el grado de fosforilación de las proteínas STOP y MAPs que son sustratos de la CaM-Cinasa II, y que participan en la dendritogénesis y en el mantenimiento de las sinapsis en cultivos organotípicos de hipocampo de rata incubados con el vehículo o con ácido ocadáico.
Biomarcadores de rasgo de esquizofrenia y trastorno bipolar en neuronas sensoriales del epitelio olfatorio.
La imposibilidad, tanto por razones éticas como metodológicas, de obtener neuronas “in vivo” para el estudio de las enfermedades psiquiátricas, ha derivado en la utilización de células periféricas y de fluidos corporales como modelos que reflejen los cambios neuroquímicos y estructurales que se producen en el SNC. Una desventaja que tienen estos modelos es que derivan de una estirpe muy alejada a las neuronas. Por lo anterior y dado que las enfermedades psiquiátricas son diagnosticadas por apreciación clínica es necesario buscar biomarcadores moleculares para un diagnóstico basado en pruebas biológicas.
Recientemente, se han utilizado biopsias del neuroepitelio olfatorio (NEO) obtenidas de pacientes con EZ y TB. El NEO es análogo al tubo neural que da origen al SNC y está constituido por varios tipos de células: las basales, las subtentaculares, las globosas o células multipotenciales, los neuroblastos y las neuronas sensoriales que establecen contacto con el medio ambiente a través del dominio somatodendrítico y con el bulbo olfatorio a través del dominio axona. Las neuronas sensoriales se regeneran continuamente debido a la proliferación de las células multipotenciales que residen en el NEO y que se diferencian en neuronas olfatorias. A la fecha se han implementado las condiciones para cultivar explantes del NEO obtenido de pacientes, bajo anestesia. En estos cultivos se genera un crecimiento mixto de progenitores neuronales y de neuronas en desarrollo, conteniendo además células multipotenciales. Estas características, hacen del NEO un modelo adecuado para investigar aspectos celulares y moleculares de la neurogénesis y del neurodesarrollo de los pacientes con EZ y/o TB. Además, se ha demostrado que un cierto número de pacientes con EZ y con TB tienen disminuida la percepción de los olores y presentan alteraciones en el bulbo olfatorio y otras áreas del sistema límbico tales como el hipocampo, la amígdala y la corteza prefrontal
Esta deficiencia funcional sugiere que en estos pacientes hay alteraciones en el olfato y por lo tanto en la polaridad morfofuncional y en el citoesqueleto de las neuronas que la forman. El estímulo olfatorio, captado por los receptores localizados en las dendritas de las neuronas sensoriales del NEO, genera un impulso que viaja a través de un axón el cual hace sinapsis directamente con las células mitrales del bulbo olfatorio. Estas células a su vez mandan tractos axonales a las estructuras del sistema límbico. Esta característica apoya que el NEO es un modelo adecuado para estudiar biomarcadores funcionales relacionados con la percepción de sustancias odoríferas.
Recientemente se demostró una señalización anormal del calcio en neuronas receptoras olfatorias obtenidas de biopsias de epitelio olfatorio (EO) de pacientes con TB. Por otra parte se ha demostrado que existe un número significativamente mayor de mitosis en cultivos de pacientes con EZ, y una mayor muerte celular en cultivos de pacientes con TB. Con estos datos y debido a que la información proveniente de la investigación genética muestra que los pacientes con EZ y con TB tienen factores genéticos comunes de susceptibilidad, es evidente que el estudio de marcadores genéticos de rasgo es susceptible de ser realizado en las células del NEO obtenidas de estos pacientes en comparación con sujetos controles. Adicionalmente, debido a que las alteraciones descritas en biopsias de EO obtenidas de pacientes con EZ y TB son procesos citoesqueleto-dependientes (mitosis, proliferación, adhesión, apoptosis y diferenciación), se justifica el estudio profundo y detallado de la organización del citoesqueleto en neuronas del epitelio mencionado como marcadores estructurales de rasgo.
Los antecedentes descritos anteriormente sugieren la siguiente hipótesis:Si la EZ y el TB son enfermedades que se caracterizan por una disminución en la olfación y que se asocian a genes de suceptibilidad que codifican a proteínas asociadas a los microtúbulos (DISC-1, Disbindina, STOPs y MAPs) y considerando que las neuronas del NEO se conectan directamente con el sistema límbico, entonces el aislamiento y cultivo de células del NEO constituye un buen modelo para identificar y caracterizar a los biomarcadores estructurales, genéticos y funcionales de estas enfermedades y también para el estudio de la formación de neuronas nuevas así como el estudio del neurodesarrollo en la EZ y el TB. Finalmente el contar con un modelo de células aisladas del NEO, permitirá desarrollar nuevos fármacos para el tratamiento de estas enfermedades.
Objetivo General
Identificar y caracterizar biomarcadores de la esquizofrenia y el trastorno bipolar en las células del neuroepitelio olfatorio.
Objetivos específicos
1. Aislar y cultivar las células del NEO obtenidas de pacientes con EZ, TB y sujetos control (SC).
2. Evaluar la viabilidad de las células aisladas del NEO.
3. Determinar las condiciones de cultivo óptimas para las células aisladas del NEO.
4. Establecer bancos de células del NEO de pacientes con EZ, TB y SC.
5. Identificar los tipos celulares que se desarrollan en cultivo a partir de una muestra de exfoliado del NEO de pacientes con EZ, TB y SC.
6. Calcular las proporciones de células neuronales, gliales y epiteliales en los cultivos de células del NEO de pacientes con EZ, TB y SC.
7. Caracterizar el arreglo del citoesqueleto (biomarcador estructural) en las células del NEO de pacientes con EZ, TB y SC.
8. Caracterizar la distribución subcelular de las proteínas STOPs y MAPs (biomarcadores moleculares) así como su nivel de fosforilación en los cultivos de NEO obtenidos de pacientes con EZ y TB.
9. Determinar el umbral de detección de sustancias odoríferas en los pacientes con EZ y TB (biomarcador sensorial).
10. Caracterizar el fenotipo electrofisiológico de las neuronas del NEO en reposo y estimuladas con sustancias odoríferas de los pacientes con EZ y TB (biomarcador funcional).
11. Evaluar el cambio en la concentración de calcio intracelular y la activación de corrientes de calcio en neuronas olfatorias en cultivo obtenidas de pacientes con TB o EZ incubadas con el vehículo o con una mezcla de sustancias odoríferas (biomarcador funcional).
12. Estudiar el neurodesarrollo en los cultivos del NEO de los pacientes con EZ y TB en condiciones basales y en presencia de fármacos psicoactivos utilizados en el tratamiento de estas enfermedades y en los cultivos de células aisladas de NEO de SC.