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La ciencia no deja de asombrarnos con nuevos descubrimientos insospechados cada semana. En el podcast Ciencia Fresca, Jorge Laborda Fernández y Ángel Rodríguez Lozano discuten con amenidad y, al mismo tiempo, con profundidad, las noticias científicas más interesantes de los últimos días en diversas áreas de la ciencia. Un podcast que habla de la ciencia más fresca con una buena dosis de frescura.

Células traidoras. Visitantes estelares. Economía y desarrollo del cerebro.

Células traidoras. Visitantes estelares. Cerebro y pobreza - Ciencia Fresca Podcast - CienciaEs.com

Células traidoras

La semana pasada hablábamos de cómo a lo largo de la evolución, los microorganismos han desarrollado mecanismo para evadir la acción del sistema inmune y cómo este ha evolucionado también para evitar en la medida de lo posible esa evasión. Pues bien, esta lucha también se produce entre nuestra propias células cuando algunas se convierten en cancerosas.

El sistema inmune intenta detectar a las células tumorales “traidoras”, las cuales se han convertido en enemigos infiltrados que amenazan con acabar con la vida de todas las demás células del organismo. Por su parte, las células cancerosas intentan evitar la acción del sistema inmune. Obviamente esta guerra tiene lugar mediante mecanismos moleculares inconscientes y no intencionados por parte de las células, pero que conducen o a la victoria del sistema inmune o a la muerte. Y bien, investigadores del Centro de Investigación del Cáncer de Holanda han descubierto, y publican en la revista Nature, que determinados tipos de cáncer de mama “persuaden” a las células del sistema inmune para no atacarlas, lo que facilita la diseminación del tumor en forma de metástasis. Recordemos que en los países occidentales una de cada ocho mujeres desarrollará cáncer de mama. La enorme mayoría de las que desafortunadamente morirán por esa causa lo harán debido a que el cáncer se habrá diseminado a otras zonas del organismo.

Hace unos años se descubrió que las pacientes con un elevado número de neutrófilos en su sangre corren un mayor riesgo de desarrollar metástasis. Se desconoce la razón de este estado de cosas. Como sabemos, los neutrófilos son los glóbulos blancos o leucocitos más abundantes en la sangre, y son la fuerza celular más importante de la inmunidad innata. Los neutrófilos están armados de receptores capaces de detectar moléculas típicas de muchos patógenos, sobre todo patógenos bacterianos, y son también capaces incluso de perseguirlos, atraparlos y fagocitarlos. Los neutrófilos, junto con los macrófagos, son muy importantes en la cicatrización de heridas. El cáncer puede ser considerado como una herida que no cicatriza y los neutrófilos, y también los macrófagos, son atraídos a él. Desde hace más de una década se conoce que existen complejas interacciones entre los tumores mamarios y los neutrófilos que afectan al crecimiento tumoral.

Los neutrófilos se encuentran en la sangre y para atacar a las bacterias que han podido penetrar por la piel, o para infiltrar el tumor, deben salir de los capilares sanguíneos. Esto lo llevan a cabo gracias a que son capaces de detectar moléculas producidas por las células que se encuentran el los sitios de infección, o producidos por las células del entorno tumoral.

El hecho de que las pacientes de cáncer de mama con mayor cantidad de neutrófilos corran un mayor riesgo de metástasis resultó un descubrimiento paradójico, porque en principio una mayor estimulación de las células del sistema inmune debería protegernos del avance del tumor. Además, la paradoja es aún mayor porque los investigadores de este estudio descubren que son las células del tumor las que producen sustancias que estimulan la producción de neutrófilos a partir de las células madre que se localizan en la médula ósea, donde se producen todas las células de la sangre.

Sin embargo, los investigadores también descubren que los neutrófilos producidos gracias a la estimulación del tumor se comportan de una manera diferente. Resulta que estos neutrófilos son capaces de inhibir la acción de otras células antitumorales muy importantes: los linfocitos T citotóxicos, los cuales en muchas ocasiones son capaces de matar a las células tumorales directamente.

¿A qué se debe esta diferencia de comportamiento? Como siempre, a la acción de una molécula. Los científicos identifican a una molécula responsable, la interleucina 17 (IL-17). Esta sustancia es producida por diversas células y también por unos linfocitos T particulares, llamados TH17 y por otros linfocitos. La IL-17 es capaz de estimular la producción de otra sustancia (G-CSF) que estimula la generación de neutrófilos en la médula ósea, pero al mismo tiempo cambia el comportamiento de los neutrófilos y les induce a inhibir la acción de las células T. Es como si los neutrófilos les dijeran a las células T: no os preocupéis, que ya estamos nosotros para ocuparnos de los “malos”. El problema es que ellos no son eficaces para ocuparse del tipo de “malos” que suponen las células tumorales.

Para confirmar que la IL-17 era la responsable de este estado de cosas, los investigadores utilizan un modelo de ratón de laboratorio que desarrolla tumores de mama y metástasis. Cuando los científicos inhiben la acción de la IL-17, o eliminan las células que la producen, y logran disminuir la generación de neutrófilos, los ratones desarrollan menos metástasis. Afortunadamente, esto no favoreció el crecimiento del tumor primario, por lo que parece que inhibir este mecanismo puede afectar al desarrollo de las metástasis sin causar ningún otro perjuicio.

¿Cómo inhibimos este mecanismo? Resulta que inhibir la actividad de la IL-17 ya estaba siendo investigado desde hace varios años, ya que esta molécula está implicada en procesos inflamatorios, alérgicos y autoinmunes, que incluyen la psoriasis, la artritis reumatoide y el asma. El pasado mes de enero, la FDA aprobaba el empleo en pacientes de un anticuerpo monoclonal anti IL-17 para el tratamiento de la psoriasis. Es posible que tras los consiguientes ensayos clínicos, pueda también ser usado en pacientes de cáncer de mama (1).

Visitantes estelares.

Acostumbramos a pensar que el Sol y su cohorte de objetos planetarios está demasiado lejos de otras estrellas como para que tengamos que preocuparnos. Y parece un pensamiento lógico teniendo en cuenta que la estrella más cercana, Próxima de Centauro, es una enana roja situada nada menos que a 4,22 años-luz de nosotros, una distancia enorme teniendo en cuenta que la que nos separa del Sol es recorrida por la luz en 8minutos y 20 segundos. Pero curiosamente, Próxima Centauri no ha sido siempre la más “próxima” a nosotros. No hace tanto tiempo, geológicamente hablando, hace unos 70.000 años aproximadamente, otra estrella estuvo tan cerca de nosotros que prácticamente rozó el Sistema Solar.

La mayoría de las estrellas se mueven alrededor del centro de la galaxia a velocidades tremendas que rondan los 200 km/s y tardan unos 200 millones de años en dar una vuelta. Sin embargo, no todas las estrellas se mueven en formación, guardando las distancias que las separan. Como sucede entre los cuerpos del Sistema Solar, donde nos podemos encontrar planetas que siguen órbitas casi circulares y cometas con trayectorias muy elípticas, también las estrellas de la Vía Láctea siguen órbitas diferentes. Cuando se observa el movimiento estelar con tiempo suficiente, suele ser relativamente frecuente que unas estrellas adelanten a otras en su carrera alrededor del centro de la Vía Láctea.

Averiguar cómo se mueven las estrellas y la velocidad que llevan alrededor de la galaxia es un reto muy interesante. Para hacernos una idea del por qué, imaginémonos a nosotros mismos corriendo en una carrera popular. A nuestro alrededor hay multitud de corredores, algunos van a nuestro paso, guardando las distancias, otros se acercan por detrás a mayor velocidad, nos adelantan y se alejan, y no faltan aquellos a los que nosotros adelantamos porque son más lentos. Debido a que estamos inmersos en la carrera, nuestra visión está condicionada por el lugar que ocupamos y por los corredores que tenemos en las cercanías.

El Sol es un corredor de una maratón de estrellas que giran alrededor de la Vía Láctea. Si, desde nuestra posición, en uno de los brazos espirales, echamos una mirada hacia cualquier lugar, veremos una inmensidad de corredores que mantienen relativamente sus distancias a nosotros. Si echamos un vistazo hacia atrás, vemos estrellas que se mueven en nuestra misma dirección, pero es difícil adivinar si se acercan o se alejan. Las estrellas emiten luz y cuando se acercan su luz se hace más azulada por efecto Doppler, un efecto que permite medir su velocidad. Esta velocidad de acercamiento es lo que se conoce como “velocidad radial”. Sin embargo cuando una estrella se acerca o se aleja no es fácil de detecta r porque, su posición respecto a otras estrellas del fondo galáctico cambia muy poco. En cambio, cuando una estrella nos adelanta, justo en el momento de pasarnos, vemos que su movimiento en el firmamento es muy rápido, porque se mueve en una dirección perpendicular a nuestra posición y cambia rápidamente de posición respecto al horizonte estrellado. La velocidad respecto al fondo de estrellas se conoce como “velocidad tangencial”. Ambos movimientos hay que tenerlos en cuenta cuando queremos averiguar la velocidad real a la que se mueve una estrella alrededor del centro de la galaxia.

Todo lo dicho hasta aquí cobró sentido cuando Erik Mamajek, investigador de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, se encontró con Valentín Ivanov, un astrónomo del Observatorio Europeo Austral, ESO. Ivanov le comunicó que recientemente habían descubierto una estrella cercana situada a unos 20 años luz, algo realmente notable porque se supone que las estrellas que están más cerca son las más conocidas. En este caso no era solamente una estrella sino un sistema doble que se conoce provisionalmente como “Estrella de Scholz” aunque su referencia exacta es WISE J072003.20-084661.2 ¿Cómo es que no se había descubierto antes?

La respuesta es que la estrella binaria de Scholz es muy poco luminosa y además, se encuentra cerca del plano galáctico, confundida entre millones de estrellas que, aunque estén más lejos, son más brillantes. Por si esto fuera poco, además tiene una velocidad tangencial muy pequeña y se mueve poco frente al fondo de estrellas.

Mamajek y su equipo midieron, por efecto Doppler, la velocidad radial de la estrella y calcularon su trayectoria. Entonces fue cuando saltó la sorpresa, la estrella de Scholz había pasado muy cerca del Sistema Solar no hacía mucho tiempo, astronómicamente hablando. En tiempos pasados, la estrella, que se mueve mucho más rápido que el Sol, había estado detrás de nosotros, nos había alcanzado y sobrepasado hasta ponerse por delante. Los cálculos de la órbita revelaron que el momento en el que la estrella doble estuvo más cerca del Sol fue hace unos 70.000 (+- 15.000) años, una época en la que nuestros antepasados ya andaban mirando las estrellas y haciéndose las primeras preguntas.

Las simulaciones de las posibles trayectorias indican que la estrella pasó a unos 0,8 años luz, (50.000 UA) mucho más cerca que la distancia que nos separa de Próxima de Centauro. La distancia es notable pero la mayoría de las simulaciones revelan que fue suficiente como para rozar la nube de Oort, una extensa y poco densa nube de cuerpos que rodean al Sistema Solar desde los tiempos de su formación.
La estrella de Scholtz es un sistema binario, pero ambos componentes son muy poco masivos. Es uno de los sistemas binarios más pequeños que se encuentran. La estrella mayor es una enana roja cuya masa se encuentra justo por encima del mínimo necesario para que en su interior se produzcan reacciones nucleares de fusión. La compañera es una enana marrón, es decir un cuerpo que no llega a tener masa suficiente como para encender el horno nuclear. Entre las dos apenas tienen un 15% de la masa del Sol.

¿Es un hecho extraordinario? No, al menos cuando miramos al pasado con una perspectiva temporal suficiente. Se piensa que alrededor de 10 estrellas pasan cerca del Sol cada millón de años. El paso de la estrella de Scholtz parece ser el más reciente y tuvo relativamente pocos efectos por dos razones, porque la estrella era pequeña y porque la distancia de cruce fue notable. No obstante, no se descarta que en el pasado alguna estrella más masiva pasara lo suficientemente cerca como para perturbar las órbitas de los cuerpos lejanos y fríos del Sistema Solar lanzando a muchos de ellos hasta el interior como una lluvia de cometas.

Economía y desarrollo del cerebro.

Hace unos dos años un estudio dirigido por el Dr. Joan Luby, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington (en San Louis, EEUU), detectó que el volumen de diferentes regiones del cerebro estaba relacionado con los ingresos económicos de las familias. Estas regiones incluían la materia blanca, el córtex cerebral, el hipocampo y la amígdala.

El estudio reveló que la causa más probable de esta relación no era la falta de dinero, sino el pobre cuidado recibido por los padres que no pueden conseguir recursos suficientes para alimentar y educar debidamente a sus hijos y pasan largas horas fuera de casa o tienen problemas de ansiedad y depresión ante un futuro incierto. Este estudio de resonancia magnética, realizado hace varios años con 145 niños de seis a doce años de edad, ha sido ahora ampliado en profundidad en otro estudio por investigadores del hospital pediátrico de Los Ángeles, dirigidos por la Dra. Kimberly Noble.

En este caso, los investigadores estudian también por resonancia magnética los cerebros de 1.099 niños y adolescentes de tres a veinte años de edad. Un primer resultado que encuentran al determinar la superficie de varias regiones del cerebro de los participantes es que pequeños incrementos de ingresos económicos en la escala mas baja de la población están relacionados con cambios importantes en la superficie de varias zonas del cerebro que son importantes para el éxito académico. Estos cambios fueron más importantes regiones relacionadas con el lenguaje hablado, con la lectura, con funciones ejecutivas (toma de decisiones) y habilidades espaciales.

En cambio, entre los niños de las familias más adineradas, las diferencias económicas entre ellas se asociaban a muchos menores cambios en la superficie de las mismas zonas cerebrales. Por consiguiente parece que las diferencias en la zona baja de ingresos están asociadas a cambios cerebrales mucho más importantes que las diferencias en las zonas altas, pero en todos los casos los ingresos más elevados están asociados a mejores capacidades cognitivas. Este tipo de estudios supera a los clásicos estudios de psicología, en los que se pueden determinar habilidades o capacidades cognitivas concretas y su asociación con los ingresos familiares, porque ahora asocian las diferencias en esas habilidades a diferencias en el desarrollo de estructuras cerebrales determinadas.

Para evitar en lo posible los sesgos genéticos, los investigadores tienen en cuenta determinadas variantes génicas asociadas con el desarrollo cerebral. Es claro que a lo largo de las generaciones, si los pobres se casan con las pobres y los ricos con las ricas por razones genéticas (es decir, si los genes influyen de manera importante en los ingresos futuros), este factor por sí solo podría explicar las diferencias observadas.

¿Por qué podría estar el nivel económico de las familias relacionado con el desarrollo del cerebro de los niños? Es obvio que el nivel de ingresos tiene que ver no solo con la cantidad de alimentación, sino también con la calidad de la misma, con el entorno educativo, la cantidad y calidad de juegos y juguetes, el tiempo que puedan pasar los padres con sus hijos o incluso con la calidad del aire, es decir, con un menor nivel de contaminación. En suma, los ingresos tienen que ver con los medios para conseguir un desarrollo óptimo del cerebro, que pasa por una alimentación y ambiente educativo correctos, además de por genes sanos.

Sin embargo, estos estudios son solo asociativos y no permiten establecer una relación causa efecto. De hecho, no sabemos si los bajos ingresos familiares causan problemas en el desarrollo cerebral o si, al contrario, los problemas en el desarrollo cerebral de los niños causan los bajos ingresos familiares o, peor aún, no sabemos si una tercera causa oculta causa ambas cosas al mismo tiempo.
¿Cómo podemos averiguarlo? Haciendo un experimento social. La Dra. Noble y sus colegas han iniciado un estudio piloto en el cual se concede a las familias bien una elevada cantidad de dinero mensualmente (unos 330 dólares), bien una cantidad más pequeña (20 dólares). Esperan reclutar a 1.000 familias y poder determinar, ahora sí, si unos ingresos más elevados se asocian a un mejor desarrollo cerebral y a mejores habilidades cognitivas.

Si los investigadores demuestran que existe una relación causa-efecto entre ingresos y desarrollo cerebral y cognitivo, la Dra. Noble cree que eso supondrá un importante paso adelante para refutar el argumento de que la pobreza es una consecuencia de, entre otras cosas, que los padres no educan correctamente a sus hijos y no les confirieron los valores de disciplina, determinación y tesón en el trabajo necesarios para conseguir ingresos más elevados (3).

REFERENCIAS

(1). Seth B. Coffelt et al. (2015). IL-17-producing γ:δ T cells and neutrophils conspire to promote breast cancer metastasis, DOI: 10.1038/nature14282.
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14282.html

(2) The closest known flyby of a star to the solar system. Eric E. Mamajek1 et al, Astrophysical Journal Letters, 800, L17

(3). Kimberly G Noble, et a. (2015). Family income, parental education and brain structure in children and adolescents. Nature Neuroscience. doi:10.1038/nn.3983. http://www.nature.com/neuro/journal/vaop/ncurrent/full/nn.3983.html

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