Martes, 01 de Abril de 2014 12:06

Investigan la interacci�n entre el sistema nervioso y la testosterona en el gusano C. elegans como modelo para estudiar el autismo

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El grupo de Gen�tica y trastornos del comportamiento El grupo de Gen�tica y trastornos del comportamiento Fundaci�n Descubre

Un equipo de cient�ficos cordobeses ha estudiado el efecto de la testosterona en el comportamiento del gusano Caenorhabditis elegans, con el objetivo de analizar la interacci�n entre la hormona masculina y el sistema nervioso a nivel molecular. La importancia de conocer estos mecanismos radica en la relaci�n descrita entre el desarrollo de rasgos de conducta autista en personas y los niveles de exposici�n a la testosterona durante el desarrollo prenatal. La investigaci�n ha sido publicada en Frontiers in Cellular Neuroscience bajo el nombre Epigenetic effect of testosterone in the behavior of C. elegans. A clue to explain androgen-dependent autistic traits?

Un grupo de psic�logos

El grupo de Gen�tica y trastornos del comportamiento, del Instituto Maim�nides de Investigaci�n Biom�dica (IMIBIC) y la Universidad de C�rdoba, ha analizado los efectos de la testosterona en el comportamiento del nematodo (�gusano�) Caenorhabditis elegans. El inter�s de este estudio se debe a la existencia de investigaciones previas que establecen una relaci�n directa entre la exposici�n 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 s�ntomas bien definidos: d�ficits persistentes de comunicaci�n e interacci�n social y patrones restringidos y repetitivos de comportamiento, actividades o intereses.


En la investigaci�n, publicada en la revista Frontiers in Cellular Neuroscience bajo el nombre Epigenetic effect of testosterone in the behavior of C. elegans. A clue to explain androgen-dependent autistic traits?, los cient�ficos han obtenido dos resultados fundamentales. Por una parte, han localizado un gen en C. elegans (denominado nhr-69) que act�a como receptor de la testosterona. Y por otra, han demostrado que esta hormona masculina produce efectos en el nematodo a trav�s de mecanismos epigen�ticos, es decir, que no afectan a la secuencia de ADN en los genes, pero s� influyen de forma estable en su expresi�n. Se tratar�a de �cambios estables en la expresi�n g�nica por la interacci�n de factores ambientales y el genoma�, indica a la Fundaci�n Descubre Manuel Ruiz Rubio, responsable del equipo.

Ensayos con C. elegans
El grupo de investigaci�n del IMIBIC ha sido pionero en el empleo de Caenorhabditis elegans como sistema experimental para analizar in vivo mecanismos neurobiol�gicos b�sicos implicados en el autismo. La principal ventaja que ofrece este gusano es su simplicidad: su organismo mide aproximadamente un mil�metro, cuenta con 302 neuronas y 959 c�lulas som�ticas. �Adem�s, m�s del 80% de sus prote�nas son hom�logas a las humanas�, se�ala el profesor 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 experimentaci�n. A partir de ah�, han analizado dos tipos de comportamiento. El primero es de tipo mecanosensor y consiste en �golpear� al gusano con un pelo de ceja, 5 veces en su parte delantera y 5 en su parte trasera. La respuesta �normal� en ausencia de testosterona es retroceder cuando se le golpea delante, y avanzar cuando se le golpea detr�s, en el 100% de las ocasiones. En individuos que han crecido en presencia de la hormona masculina se produce una disfunci�n 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 far�ngeo, que ocurre de manera continua y posibilita su alimentaci�n. �Ser�a como el funcionamiento de nuestro coraz�n�, se�ala el responsable del estudio. En ausencia de testosterona, ocurren casi 300 bombeos por minuto, pero en presencia de la hormona, el n�mero de pulsos disminuye a unos 250.

C�mo act�a la testosterona
Los ensayos realizados permiten establecer un modelo experimental de gran simplicidad para estudiar c�mo act�a la testosterona sobre el sistema nervioso. Se sabe que en humanos la hormona masculina interacciona en la c�lula con un receptor de andr�genos (una prote�na) y despu�s entra en el n�cleo celular alterando la expresi�n g�nica. Por esta raz�n los investigadores del IMIBIC buscaron en el gusano si exist�an genes hom�logos al receptor de andr�genos humano. Encontraron varios genes en el genoma de C. elegans que ten�an homolog�a.

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 ser�a el responsable de codificar el receptor capaz de interaccionar con la testosterona. Este resultado abre una v�a de investigaci�n para conocer en profundidad qu� funci�n cumple este gen para alterar el comportamiento y establecer paralelismos en los mecanismos de acci�n en el genoma humano.


Otra de las conclusiones importantes derivada de este estudio es que la testosterona act�a mediante un mecanismo epigen�tico, es decir, provoca cambios estables en la expresi�n g�nica. Para demostrarlo, los investigadores expusieron a una generaci�n de ejemplares de C.elegans a testosterona. Una vez que los nematodos hab�an crecido en presencia de la hormona, la siguiente generaci�n se hizo crecer en un medio libre de testosterona. Se observ� que el comportamiento de estos gusanos continuaba alterado. Esto ocurr�a hasta la cuarta generaci�n. Este resultado es interesante porque da una pista de los mecanismos moleculares por los que actuar�a la hormona. En humanos tambi�n hay indicios de que la testosterona puede estar relacionada con mecanismos epigen�ticos.

Sobre el autismo
Seg�n la �ltima versi�n del Manual Diagn�stico y Estad�stico de los Trastornos Mentales (DSM-5), de la Asociaci�n de Psiquiatras Americanos, el autismo se define como un trastorno caracterizado por dos tipos de s�ntomas: d�ficits persistentes de comunicaci�n e interacci�n social y patrones restringidos y repetitivos de comportamiento, actividades o intereses.
No obstante, las personas con TEA presentan otros s�ntomas, que no son los mismos en todos los casos, ni ocurren con la misma intensidad. Tambi�n 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 monocig�ticos apuntan a que son predominantemente de origen gen�tico, pueden existir tanto factores ambientales como factores epigen�ticos implicados. �Conocer las causas y los mecanismos a nivel molecular que subyacen en estos trastornos es fundamental para poder encontrar las terapias adecuadas�, concluye el responsable de la investigaci�n.

Referencia Bibliogr�fica:
G�mez-Del-Estal MM, Contreras I, Prieto-P�rez 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.