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Analizan la interacción entre el sistema nervioso y la testosterona para estudiar el autismo

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Un equipo de científicos cordobeses ha estudiado el efecto de la testosterona en el comportamiento del gusano  Caenorhabditis elegans con el objetivo de analizar la interacción entre la hormona testosterona y el sistema nervioso a nivel molecular. La importancia de conocer estos mecanismos radica en la relación descrita entre el desarrollo de rasgos de conducta autista en personas y los niveles de exposición a la testosterona durante el desarrollo prenatal. 

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Fundación Descubre | 01 abril 2014 12:06

<p>El profesor Manuel Ruiz Rubio (derecha) junto a su grupo de investigación. / Fundación Descubre</p>

El profesor Manuel Ruiz Rubio (derecha) junto a su grupo de investigación. / Fundación Descubre

El grupo Genética y trastornos del comportamiento del Instituto Maimónides de Investigación Biomédica (IMIBIC) y la Universidad de Córdoba ha analizado los efectos de la testosterona en el comportamiento del gusano Caenorhabditis elegans.

El interés de este estudio se debe a la existencia de investigaciones previas que establecen una relación directa entre la exposición durante el desarrollo prenatal a altos niveles de testosterona y el riesgo de desarrollar rasgos de conducta autista. Las personas diagnosticadas con trastornos del espectro autista (TEA) presentan dos tipos de síntomas bien definidos: déficits persistentes de comunicación e interacción social y patrones restringidos y repetitivos de comportamiento, actividades o intereses.

Existe una relación directa entre la exposición durante el desarrollo prenatal a altos niveles de testosterona y el riesgo de desarrollar rasgos de conducta autista

En la investigación, publicada en Frontiers in Cellular Neuroscience, los científicos han obtenido dos resultados fundamentales. Por una parte, han localizado un gen en C. elegans (denominado nhr-69) que actúa como receptor de la testosterona. Y por otra, han demostrado que esta hormona masculina produce efectos en el nematodo a través de mecanismos epigenéticos, es decir, que no afectan a la secuencia de ADN en los genes, pero sí influyen de forma estable en su expresión.

Se trataría de “cambios estables en la expresión génica por la interacción de factores ambientales y el genoma”, según indica Manuel Ruiz Rubio, responsable del equipo.

Ensayos con C. elegans

El grupo de investigación del IMIBIC ha sido pionero en el empleo de Caenorhabditis elegans como sistema experimental para analizar in vivo mecanismos neurobiológicos básicos implicados en el autismo. La principal ventaja que ofrece este gusano es su simplicidad: su organismo mide aproximadamente un milímetro, cuenta con 302 neuronas y 959 células somáticas. “Además, más del 80% de sus proteínas son homólogas a las humanas”, señala Ruiz.

Para realizar los ensayos han hecho crecer a los gusanos en presencia de testosterona en placas de Petri, donde tiene lugar todo el proceso de desarrollo de los nematodos en experimentación. A partir de ahí, han analizado dos tipos de comportamiento. El primero es de tipo mecanosensor y consiste en ‘golpear’ al gusano con un pelo de ceja, cinco veces en su parte delantera y cinco en su parte trasera. La respuesta ‘normal’ en ausencia de testosterona es retroceder cuando se le golpea delante, y avanzar cuando se le golpea detrás, en el 100% de las ocasiones. En individuos que han crecido en presencia de la hormona masculina se produce una disfunción del sistema nervioso, ya que esta respuesta se reduce entre un 20 y un 30% .

En el segundo ensayo se ha analizado una conducta que se produce en el gusano de manera involuntaria: el bombeo faríngeo, que ocurre de manera continua y posibilita su alimentación. “Sería como el funcionamiento de nuestro corazón”, señala el responsable del estudio. En ausencia de testosterona, ocurren casi 300 bombeos por minuto, pero en presencia de la hormona, el número de pulsos disminuye a unos 250.

Cómo actúa la testosterona

Los ensayos realizados permiten establecer un modelo experimental de gran simplicidad para estudiar cómo actúa la testosterona sobre el sistema nervioso. Se sabe que en humanos la hormona masculina interacciona en la célula con un receptor de andrógenos (una proteína) y después entra en el núcleo celular alterando la expresión génica. Por esta razón los investigadores buscaron en el gusano si existían genes homólogos al receptor de andrógenos humano. Encontraron varios genes en el genoma de C. elegans que tenían homología.

La testosterona actúa mediante un mecanismo epigenético, es decir, provoca cambios estables en la expresión génica

Al utilizar mutantes de C. elegans (‘gusanos’ que carecen funcionalmente de cada uno de estos genes) descubrieron que el gen nhr-69 era necesario para que se observara el efecto de la testosterona en su comportamiento. Por tanto, este gen del nematodo sería el responsable de codificar el receptor capaz de interaccionar con la testosterona. Este resultado abre una vía de investigación para conocer en profundidad qué función cumple este gen para alterar el comportamiento y establecer paralelismos en los mecanismos de acción en el genoma humano.

Otra de las conclusiones es que la testosterona actúa mediante un mecanismo epigenético, es decir, provoca cambios estables en la expresión génica. Para demostrarlo, los investigadores expusieron a una generación de ejemplares de C.elegans a testosterona. Una vez que los nematodos habían crecido en presencia de la hormona, la siguiente generación se hizo crecer en un medio libre de testosterona. Se observó que el comportamiento de estos gusanos continuaba alterado. Esto ocurría hasta la cuarta generación. Este resultado es interesante porque da una pista de los mecanismos moleculares por los que actuaría la hormona. En humanos también hay indicios de que la testosterona puede estar relacionada con mecanismos epigenéticos.

Sobre el autismo

Según la última versión del Manual Diagnóstico y Estadístico de los Trastornos Mentales (DSM-5), de la Asociación de Psiquiatras Americanos, el autismo se define como un trastorno caracterizado por dos tipos de síntomas: déficits persistentes de comunicación e interacción social y patrones restringidos y repetitivos de comportamiento, actividades o intereses.

No obstante, las personas con TEA presentan otros síntomas, que no son los mismos en todos los casos, ni ocurren con la misma intensidad. También existe una gran variabilidad en el cociente intelectual y en la capacidad de articular el lenguaje.

Respecto de sus causas, aunque los estudios con gemelos monocigóticos apuntan a que son predominantemente de origen genético, pueden existir tanto factores ambientales como factores epigenéticos implicados. “Conocer las causas y los mecanismos a nivel molecular que subyacen en estos trastornos es fundamental para poder encontrar las terapias adecuadas”, concluye Ruiz.

Referencia bibliográfica:

Gámez-Del-Estal MM, Contreras I, Prieto-Pérez R, Ruiz-Rubio M. Epigenetic effect of testosterone in the behavior of C. elegans. A clue to explain androgen-dependent autistic traits? Frontiers in Cellular Neuroscience 2014 Mar 4;8:69. doi: 10.3389/fncel.2014.00069.

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Zona geográfica: Andalucía
Fuente: Fundación Descubre

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