Depois de Lucy Walsh, contrariando os genes de seu progenitor — Joe Walsh, guitarrista do Eagles — e dando sequência à série a ciência não explica!, o caso científico da filha de Simon Le Bon.

Nos anos 80, o sucesso e a falta de beleza do vocalista do Duran Duran o levou às capas de revistas no mundo todo!

E essa é Amber Le Bon, 20 anos, que trabalha como modelo e, nota-se facilmente…

Que não herdou os genes new wave e/ou synthpop do papai!

Dit is het vervolg op de eerdere studie betreffende de morfologie van skeletspier-fragmenten van CVS-patiënten (‘Struktuur en funktie van skelet-spieren gewijzigd bij CVS’). In feite gaat het over dezelfde groep patiënten en experimenten die gelijktijdig werden ondernomen.

Samengevat: er werd bij CVS-patiënten veranderde gen-expressie in de spieren gevonden en deze wijzigingen bleken terug te brengen naar de volgende processen en mechanismen: energie-produktie, oxidatieve stress, spierweefsel-morfolgie (vezel-type), spier-groei/-afbraak en geleiding van zenuwprikkels naar de spieren.

Wederom dank aan dr Tiziana Pietrangelo voor de reprint.

International journal of immunopathology and Pharmacology, 22(3):795-807 (2009)

Transcription profile analysis of vastus lateralis muscle from patients with Chronic Fatigue Syndrome

Pietrangelo T, Mancinelli R, Toniolo L, Montanari G, Vecchiet J, Fanó G, Fulle S

Department of Basic and Applied Medical Sciences (BAMS), Centre for Excellence on Aging (CeSI), University G. d’Annunzio Chieti-Pescara, Chieti, Italy

Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) is een invaliderende aandoening gekarakteriseerd door onverklaarde chronische vermoeidheid die de normale aktiviteiten schaadt. Vele lichaam-systemen zijn aangetast en de etiologie werd nog niet geïdentificeerd. Naast immunologische en psychologische aspekten, zijn skeletale spieren symptomen prominent bij CVS-patiënten. In een poging vast te stellen welke mechanismen mogelijks betrokken zijn bij de aanvang en ontwikkeling van spier-symptomen, gebruikten we algemene transcriptoom [verzameling van alle boodschapper-RNA (mRNA) molekulen - ‘transcripten’ , tot expressie komende genen - geproduceerd in een cel of populatie van cellen] -analyse om genen te identificeren die differentieel tot expressie komen in de vastus lateralis spier [spier aan de voorzijde van het dijbeen, deel van de quadriceps] van vrouwelijke en mannelijke CVS-patiënten. We vonden dat de expressie van genen die een sleutel-rol spelen bij mitochondriale funktie en oxidatief evenwicht, inclusief superoxide-dismutase 2, was gewijzigd, net zoals genen betrokken bij energie-produktie, musculaire groei/ontwikkeling en bepaling van het vezel-fenotype. Belangrijk was dat de expressie van een gen coderend voor een component van de nicotine-cholinergische receptor-bindingsplaats verminderd was, wat een gestoorde neuromusculaire transmissie suggereert. We argumenteren dat deze belangrijke biologische processen betrokken kunnen zijn bij en/of verantwoordelijk voor de spier-symptomen van CVS.

[…]

Het is niet verrassend dat skelet-spieren het meest onderzochte orgaan zijn bij studies die zich richten op de lage tolerantie voor inspanning. Oxidatieve stress, door anderen en ons eigen laboratorium voorgesteld als een mogelijke bijdrage tot de pathofysiologie en klinische symptomen van CVS, is het brandpunt voor research geworden. [zie artikels van het lab van S. Fulle] Een studie vond dat reaktieve zuurstof soorten [ROS] niet enkel verantwoordelijk zijn voor molekulaire schade maar ook fungeren als belangrijke signalisering-molekulen die de samentrekbaarheid moduleren in niet-vermoeide én vermoeide skelet-spieren. Meerdere biochemische en metabole manifestaties in spiervezels bij CVS werden onderzocht maar de besluiten waren controversieel. Er werd getoond dat CVS-patiënten verminderde serum-concentraties aan acetylcarnitine hadden (Kuratsune et al. 1994) [zie ook: ‘Acetylcarnitine - verminderde opname in de hersenen’], wat mogelijks duidt op een verminderde mitochondriale energie-produktie in de spier. Matige inspanning veroorzaakt sustantiële musculaire verzuring en de aktiviteiten van adenylaat- en creatine-kinase kinase [enzymen die een rol spelen bij de energie-voorziening van spieren] in de spier zijn gebrekkig bij CVS-patiënten. Bovendien werden spier-pijn in afwezigheid van perifere weefsel-schade en gedaalde zuurstof-verzadiging na inspanning gerapporteerd. In het licht van het beschikbare maar controversiële bewijsmateriaal betreffende de betrokkenheid van spiervezels bij CVS en de karakterisatie van enkelvoudige spiervezels, met inbegrip van de bepaling van contractie-eigenschappen in vivo [zie: ‘Struktuur en funktie van skelet-spieren gewijzigd bij CVS’], beslisten we een benadering te gebruiken die niet nog niet werd toegepast om skelet-spieren van CVS-patiënten te bestuderen: de identificatie van veranderingen qua gen-expressie m.b.v. micro-arrays. Ons doel was te bepalen of consistente gen-expressie wijzigingen konden worden geïdentificeerd bij CVS-patiënten. […]

Materialen en Methoden

Individuen

CVS-patiënten […] diagnose volgens de CDC-criteria. […] vijf vrouwen (gemiddelde leeftijd 44,8±3,4 jaar en 5,4±0,7 jaar ziek) en vijf mannen (gemiddelde leeftijd 37,0±3,2 jaar en 7,8±1,9 jaar ziek). […] controles hadden geen huidige of vroegere geschiedenis van diffuse musculoskeletale pijn/vermoeidheid die langer dan 10 dagen duurde. […]

Om de klinische diagnose van CVS te bevestigen en, in het bijzonder, patiënten met fibromyalgie uit te sluiten, gebruikten we ook een directe test. In een eerdere studie toonden we aan dat oxidatieve schade bij CVS de fluïditeit [omschrijvig van de viscositeit van de lipiden-lagen van een cel-membraan] en de vetzuur-samenstelling veranderde van membranen van skelet-spieren, resulterend in een specifiek en eigenaardig patroon dat volledig verschillend was van dat van fibromyalgie-patiënten. Deze laatsten, die over het algemeen hogere gelijkaardige symptomen hebben als CVS-ers, vertonen hogere membraan-fluïditeit dan CVS-patiënten en controles. [Fulle S, Mecocci P, Fanò G et al.. Specific oxidative alterations in vastus lateralis muscle of patients with the diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Free Radical Biol. Med. 29 (2000): 1252-1259] Om deze reden werd voorgesteld dat deze specifieke schade aan de membranen van skelet-spieren in staat is de excitatie-contractie [de elektrische aktivatie van de spiercel zet de samentrekking in werking] mechanismen te wijzigen [zie ‘Specifieke correlaties tussen oxidatieve stress in de spieren en CVS’] en het zou dus nuttig kunnen zijn een onderscheid te maken tussen de twee aandoeningen. Tijdens het voorbereiden van de stalen in deze studie werden bij willekeurige biopten testen uitgevoerd om de membraan-fluïditeit te verifiëren als een inclusie-criterium; en de resultaten bevestigden de klinische diagnose.

[…]

Micro-array

De totale spier biopten hier gebruikt als RNA-bron zullen waarschijnlijk gecontamineerd zijn met andere cel-types (gladde spier, endotheliale cellen, ‘end-plates’ [uiteinden van een motor-neuron], fibroblasten) die kunnen bijdragen tot verschillen qua gen-expressie. Daarom werd een algemene micro-array i.p.v. een spier-specifieke gebruikt.

De humane oligonucleotide-set die hier werd gebruikt bestaat uit 21.329 oligonucleotiden […].

Analyse van gen-expressie profiel werd uitgevoerd bij vier patiënten (twee vrouwen, allebei 48 jaar, 4 en 65 jaar ziek; twee mannen, 27 en 36 jaar, respectievelijk 7 en 12 jaar ziek) aangezien slechts deze in aanmerking kwamen voor de analyse. […]

RNA-isolatie, amplificatie en labeling

[…]

Micro-array co-hybridisatie

[…]

Array-scan en statistische analyse van expressie-data

Resultaten

Samenvatting van het transcriptie-profiel

[…]

Transcriptie-analyse werd gebruikt om de expressie-waarden van duizenden genen gelijktijdig te monitoren, met de specifieke bedoeling transcripten en/of mechanismen te identificeren die betrokken zijn bij CVS spier-symptomen. Ons experimenteel ontwerp vergeleek het RNA van elke CVS-patient met een ‘pool’ van controle-RNA verkregen van alle controle-individuen van het zelfde geslacht. Dit controle-RNA werd aangewend om de effekten van inter-indiviu heterogeniteit onder de controles te minimaliseren en een meer homogene ‘baseline’ te creëeren, om zo een grotere betrouwbaarheid te verkrijgen dat up- of downregulering van transcripten geïdentificeerd bij individuele CVS-patiënten gelinkt zijn met spier-symptomen van het syndroom.

Genen die differentieel tot expressie komen bij vrouwelijke én mannelijke CVS-patiënten

De ‘Significantie Analyse van Micro-Array’ (SAM) identificeerde 218 genen die differentieel tot expressie kwamen (96 ge-upreguleerde en 122 ge-downreguleerde) bij de twee vrouwelijke patiënten, en 453 genen (19 ge-upreguleerde en 434 ge-downreguleerde) bij de twee mannelijke patiënten.

[…]

Terwijl de expressie van 218 genen was gewijzigd bij de vrouwelijke patiënten en de expressie van 453 genen bij de mannelijke patiënten, was de expressie van slechts 47 genen significant veranderd in de bioptie-stalen van alle patiënten: twee genen waren die ge-upreguleerd en 38 waren ge-downreguleerd in biopten van van én mannelijke én vrouwelijke patiënten; zeven genen waren ge-upreguleerd bij vrouwelijke maar ge-downreguleerd bij mannelijke patiënten. Deze genen met differentiële expressie werden gebruikt als basis van onze poging om wijzigingen in sigalisering-mechanismen in spieren te identificeren bij dit syndroom.

Specifieke metabole veranderingen

De genen met differentiële expressie wijzen naar de mogelijke betrokkenheid van meerdere sigalisering-mechanismen en cellulaire processen in skelet-spieren bij de ontwikkeling van CVS. Ze omvatten (a) controle van de oxidatieve toestand, (b) DNA-herstel, (c) energie-balans, (d, e) trofische/inflammatoire processen, (f, g) groei-/apoptose-mechanismen, (h) neuromusculaire transmissie en (i) vezel-fenotype.

[We beperken ons hier tot een opsomming van de genen zonder al te veel wetenschappelijke uitleg; anders zouden we een ganse cursus biochemie en molekulaire biologie moeten meegeven. Geïnteresseerden kunnen altijd contact nemen voor meer informatie. Meer duiding ook in de bespreking…]

a) Oxidatieve stress. Ten minste drie mitochondriale genen die coderen voor proteïnen die direct of indirect gecorreleerd zijn met een onevenwicht in de oxidatieve status in de spier, waren ge-downreguleerd bij zowel vrouwelijke als mannelijke patiënten: (i) superoxide-dismutase 2 (SOD2), dat betrokken is bij het metabolisme van superoxide-anionen en een ‘opruimer’ van ROS gegenereerd in de mitochondrieën; (ii) ferrodoxine 1 (FDX1), dat een ijzer-zwavel proteïne is, in staat om elektronen te transfereren van NADH naar cytochroom-p450 en ook betrokken bij ROS-generatie; en (iii) NADPH-dehydrogenase-quinone 1 (NQO1), dat codeert voor een enzyme in het cytosol [intra-cellulaire vloeistof] dat in staat is te beschermen tegen toxische agentia.

Ook ge-downreguleerd was het gen coderend voor […] (IHPK3), belangrijk in de context van verhoogde oxidatieve schade. […]

b) DNA-herstel en gen-expressie. Eén van de twee genen die ge-upreguleerd waren bij CVS-patiënten was het gen coderend voor […] (POLB), een enzyme dat DNA dubbele helixen herstelt […]. Belangrijk was ook dat we vonden dat het gen […] (CITED2), een proteïne dat het start-complex vormt voor […] acetylering, ge-downreguleerd was. Verminderde acetylering […] aktiviteit van POLB verhoogt. Van het gen […] (SFPQ), dat ook ge-downreguleerd was, werd aangetoond dat het interageert met RNA-polymerase II om de transcriptie te reguleren. Naast een mogelijke rol bij oxidatieve stress, zou downregulering van IHPK3 kunnen resulteren in […], wat het DNA-herstel vermogen wijzigt of mRNA-export verstoort. Ook ge-downreguleerd was het gen coderend voor […] (SRRM2), een component voor een proteïne van de cel-kern matrix dat funktioneert als een co-acktivator voor pre-mRNA ‘splicing’ [verandering van genetische informatie na transcriptie van DNA naar mRNA: tijdens het RNA-processing worden ‘introns’ (overbodige, niet-coderende stukken) uit het pre-mRNA geknipt en de exons van het pre-mRNA aan elkaar geplakt].

Downregulering van het gen coderend voor […] (NM23A/NME1) zou een poging tot compensatie-respons kunnen zijn, bedoeld om DNA-schade te verlichten.

Het is moeilijker de funktionele betekenis te interpreteren van genen die bleken ge-upreguleerd te zijn bij vrouwen maar ge-downreguleerd bij mannen. Deze genen omvatten […] (DYRK2), dat p53 [tumor-proteïne 53, een transcriptie-factor, reguleert de cel-cyclus en funktioneert als een tumor-suppressor] reguleert om apoptose [geprogrammeerde cel-dood] te induceren in respons op DNA-schade; […] (TBL1XR1), die betrokken is gebleken bij histoon-binding [eiwitten die aan DNA binden; zie ‘Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’]; en […] (PDE4B), dat waarschijnlijk geen rol speelt in CVS-spieren.

c) Energie-balans. Eén kenmerk van het CVS-spier gen-profiel was de onderdrukte transcriptie van meerdere genen betrokken bij het energie-meatbolisme van skeletale spiervezels. We vonden dat twee […enzymen, […] (PFKFB3) en […] (PFKFB1) ge-downreguleerd waren; wat suggereert dat glycolyse [afbraak van glucose, waarbij energie vrijkomt, tot pyrodruivenzuur, dat verder kan verbrand worden of anäeroob omgezet tot lactaat] en/of gluconeogenese [vorming van glucose uit niet-koolhydraat bronnen zoals bv. aminozuren, maar vooral uit pyrodruivenzuur] verstoord waren. […] Ook ge-downreguleerd was het gen coderend voor […] (PDK4), dat pyruvaat-dehydrogenase fosforyleert, een enzyme dat belangrijk is voor de oxidatieve [omzetting] van pyruvaat dat uiteindelijk wordt gebruikt voor oxidatieve fosforylatie [ox-fos; mitochondriaal proces waarbij energie-rijke elektronen hun energie afgeven in een serie redox-reakties; zie ook: ‘M.E.(cvs) als Mitochondriale Ziekte’]. Bovendien was […] (GOT1) ge-downreguleerd, wat suggestief is voor een toename van de gluconeogenese zonder verbruik van aminozuren., consistent met een poging van de CVS-spieren om glucose te besparen. Genen betrokken bij de fosforylatie van nucleoside-difosfaten waren ook ge-downreguleerd: inclusief […] (AMPD3), een belangrijk enzyme in purine-afbraak [purine is één van de stikstof-basen waaruit nucleïnezuren zijn opgebouwd] in spieren. Het […] (ABCA5) bleek ook ge-downreguleerd, wat suggereert dat de efflux [verwijdering van opgestapeld cholesterol uit de vaatwanden] van cholesterol uit de vezel geïnhibeerd is.

Slechts één met een mogelijk belang voor het energie-evenwicht bleek ge-upreguleerd bij vrouwen én mannen: […] (VLDLR). Dit gen codeert voor de receptor die verantwoordelijk is voor de opname van VLDL [‘very low density’ lipoproteïnen; deeltjes die vetten en cholesterol uit de lever via het bloed naar weefsels transporteren] in de spiervezel en betrokken is bij het primair mechanisme voor vetzuur-transport in skelet-spieren.

d) Atrofische processen. Een ge-downreguleerd tanscript betrokken bij de atrofische processen was […] (FOXO3A). Proteïnen van deze familie zijn transcriptie-factoren die de expressie reguleren van meerdere genen [FOXO transcriptie-factoren controleren fundamentele cellulaire processen zoals metabolisme, cel-differentiatie, cel-cyclus, DNA-herstel en andere reakties op cellulaire stress] die ge-downreguleerd bleken bij onze screening (inclusief PDK4, SOD2 en GADD45, die van belang zijn bij cellulaire responsen zoals glucose-metabolisme, regulering van de cel-cyclus en apoptose). Het is het vermelden waard dat een ander gen dat betrokken is bij het FOXO-mechanisme, […] (H1FX), coderend voor een nucleosoom-proteïne dat DNA linkt met het nucleosoom [complex van DNA en histoon-eiwitten dat de gen-expressie regelt], ge-downreguleerd was.

Belangrijk in de context van atrofische processen: het ubiquitine-afhankelijk katabolisme [merken van proteïnen, door koppeling met ubiquitine, waardoor ze kunnen worden afgebroken] was waarschijnlijk ook onderdrukt; wat blijkt uit de downregulering van ubiquinatie-factor E4A (UBE4A), coderend voor de bijkomende conjugatie-factor E4. Deze factor, die sterk tot expressie komt in skelet-spieren, vervangt het E3-enzyme en is in staat ubiquitine te transfereren naar zijn doel. De onderdrukking van ubiquitine-afhankelijke processen in CVS-spieren wordt verder bevestigd door de downregulering bij vrouwelijke patiënten van […] (PSMD3), coderend voor een non-ATPase subunit [betrokken bij de afbraak van ge-ubiquitineerde proteïnen] van het proteasoom [proteasoom = cytoplasmatische of nucleaire eiwit-complexen die afwijkende - overbodige of beschadigde - proteïnen afbreken via proteasen]. Bij mannelijke patiënten werd de downregulering van […] (PSMB2), coderend voor een beta subunit van het 20S proteasoom [onderdeel van het proteasoom dat ge-ubiquitineerde molekulen afbreekt], vastgesteld.

e) Inflammatoir proces. De volgende genen waren ge-downregeuleerd bij alle patiënten, wat een vermindering van de inflammatoire respons in CVS-spieren suggereert: (i) […] (SLPI), een gen coderend voor een serine-protease [proteasen die peptide-verbindingen, waarin één van de aminozuren serine is, doorknippen] met meerdere funkties bij aangeboren gastheer-verdediging, inflammatie en infektie; (ii) GRO2 oncogen [gen dat ervoor zorgt dat een cel zich als een kanker-cel gaat gedragen], […], een krachtig chemotactisch agens voor polymorfonucleaire leukocyten [stof die meerkernige witte bloedecellen aantrekt]; (iii) […] (GBP2), coderend voor een proteïne dat de proliferatie en de angiogene respons [angiogenese = vorming van nieuwe bloedvaten] van endotheliale cellen [bedekkende cellen van bloed-/lymfe-vaten en lichaamsholten] op inflammatie tegenwerkt, en ook weerstand biedt tegen de proliferatie van vesiculair stomatitis virus en encefalomyocarditis vrius; (iv) […] (TSC22D3/GILZ), een gen coderend voor de mediator van glucocorticoïd-geïnduceerde immunosuppressie, dat interfereert met AP-1 [zie ‘Samenspel tussen de Glucocorticoid Receptor en Nuclear Factor-κB’] […] om de binding van aktief AP-1 met zijn doelwit-DNA te inhiberen.

f, g) Groei/apoptose en cytoskeletale regulering. Meerdere ge-downreguleerde genen gemeenschappelijk bij mannelijke en vrouwelijke CVS-patiënten zijn betrokken bij cellulaire groei en apoptose-mechanismen, suggestief voor een relatieve uitdoving van deze inter-connecterende mechanismen. We vonden dat […] (FOS) en […] (MYC) ge-downreguleerd waren. FOS en MYC zijn transcriptie-factoren betrokken bij de proliferatie en cel-cyclus regulering […] maar ze induceren ook apoptose in gevoelige cellen. FOS downregulering is consistent met de downregulering van het met FOS interagerend proteïne TCS22/GILZ, waarmee het een gemeenschappelijke signaal-transductie mechanisme deelt. Ook ge-downreguleerd waren […] (AATF), een transcriptie-factor die EF2-transcriptie [EF = elongatie-factor; proteïne dat het verlengen van peptide-ketens bij proteïne-synthese vergemakkelijkt] stimuleert en cel-cyclus progressie bevordert, en […] (CEBPD), die werd gelinkt aan cel-groei en apoptose in spiercellen.

Vele genen betrokken bij controle van focale adhesie [cel-matrix adhesies of FAs; specifieke types grote macro-molekulaire samenstellingen waarmee mechanische kracht en regulerende signalen worden doorgegeven] en cytoskeletale en/of regulering van de extracellulaire matrix bleken ook ge-downreguleerd bij CVS-patiënten. Onder andere: (i) […] (PRELP), coderend voor een eiwit dat type-I collageen linkt met heparaan-sulfaat basale membranen [heparaan-sulfaat speelt een rol bij angiogenese, coagulatie en tumor-metastase]; (ii) collageen type-V alfa 3 (COL5A3); (iii) […] (LIMK1), coderend voor en proteïne dat eiwitten betrokken bij de organisatie van het actine-cytoskeleton linkt; en (iv) […] (SAT1), coderend voor een eiwit betrokken bij de regulering van apoptose, cellulaire proliferatie en cel-cyclus progressie.

Ook meldenswaardig is de downregulering van twee bijkomende proteïnen: (i) […] (PTK2/FAF), coderend voor een cytoplasmatisch proteïne gelokaliseerd op focale adhesies tussen groeiende cellen, dat belangrijk is voor transductie van externe signalen; en (ii) prion-proteïne (PRNP), ook bekend van bv. Creutzfel-Jakob ziekte […], coderend voor een glycoproteïne gehecht aan het cel-membraan […]; kenmerken die consistent zouden kunnen zijn met rollen qua cel-adhesie en trans-mebraan signalisering. Een ander gewijzigd gen in CVS-spieren, een anti-angiogene factor met een rol in de focale adhesie, is thrombospondine (FLJ14440, THBS1, THBS2), dat ge-upreguleerd blijkt bij vrouwelijke maar ge-downreguleerd bij mannelijke patiënten.

h) Neuromusculaire transmissie. Het gen CHRNA1, coderend voor een component van de acetylcholine binding-plaats van de nicotine-receptor […] bleek ge-downreguleerd. De afwezigheid van dit gen-produkt zou een verstoord vermogen om te antwoorden op motor-neuron ‘vuren’, belangrijk voor trage-vezel-type specificatie, kunnen impliceren.

h) Spiervezel-fenotype. De transcriptie-factor […] (MYF6/MRF4/herculine) bleek ge-downreguleerd bij CVS-patiënten. Bij muizen accumuleert MRF4 in trage vezels en er is bewijs dat dit gen de verschuiving naar het trage vezel-type reguleert. Dit suggereert dat her-modelering van spieren gericht is naar het snelle fenotype bij CVS-patiënten, een interpretatie die overeenstemt met de resultaten van vezel-typering op eiwit-niveau [zie ‘Struktuur en funktie van skelet-spieren gewijzigd bij CVS’].

Downregulering van de volgende genen geïdentificeerd in de huidige transcriptoom-analyse ondersteunt ook deze visie: (i) calmoduline 1 (CALM1/fosforylase-kinase delta), coderend voor een belangrijk calmoduline-afhankelijk kinase dat betrokken is bij het decoderen van intracellulaire calcium-oscillaties tijdens myogenese en de differentiatie van het trage-vezel fenotype [calmoduline, CaM, ‘CALcium MODULated proteIN’, een calcium-bindend proteïne dat verschillende doelwit-proteïnen kan binden en reguleren, en zo verscheidene cellulaire funkties beïnvloeden]; en (ii) […] (Egralfa3), coderend voor een transcriptie-factor die sterk tot expressie komt bij ontwikkelende spier-spoelen [sensorische receptoren in de ‘buik’ van een spier die veranderingen detekteert in de lengte van deze spier]. Aangezien spier-spoelen meer aanwezig zijn in de delen van de spier waar type-I vezels geconcentreerd zijn, zou downregulering van dit gen consistent kunnen zijn met een spier-modelering in de richting van het snelle-vezel type. Andere observaties consistent met de visie dat gen-expressie veranderingen bij CVS een verschuiving van het vezel-type van traag naar snel weerspiegelen omvatten: (i) upregulering (beperkt tot vrouwelijke patiënten) van myosine lichte-keten kinase 2 (MYLK2), coderend voor een calmoduline-afhankelijk kinase dat sterk tot expressie komt bij regenererende en volwassen snelle vezels; en (ii) verandering (downregulering bij mannen, upregulering bij vrouwen) […] (CASQ2), coderend voor een proteïne dat kenmerkend is voor trage spiervezels, en belangrijk voor de opslag van calcium in het sarcoplasmatisch reticulum en regulering van de ryanodine-receptor [zie ‘Molekulair mechanisme voor verminderde inspanningscapaciteit’].

Bespreking

In deze studie vergeleken we de gen-expressie profielen van de vastus lateralis skelet-spier bij CVS-patiënten en gezonde controles. In deze context was het doel van onze analyse te bepalen of er consistente gen-expressie wijzigingen zijn bij CVS-patiënten die mogelijks de betrokkenheid kunnen tonen van skelet-spieren bij de manifestaties van deze ziekte en aanwijzingen zouden kunnen geven over welke cellulaire processen betrokken zijn. Eerdere studies door onze groep hebben specifieke oxidatieve veranderingen in DNA en lipiden in spier-stalen van CVS-patiënten aangetoond. Het is het vermelden waard dat Mn-SOD [superoxide-dismutase] deficiëntie geassocieerd is met ernstige lipiden-peroxidatie en andere ge-downreguleerde genen, zoals FDX1, NQO1 en IHPK3, kunnen mogelijks bijdragen tot de verstoring van anti-oxidante mechanismen. Daarenboven argumenteerden we dat oxidatieve schade zou kunnen voortkomen uit mitochondriale dysfunktie, gezien de gedocumenteerde strukturele veranderingen van mitochondriale cristae van de spier-mitochondrieën bij CVS, zoals eerder geobserveerd. [zie ‘Afwijkende Pijndrempels en Morfologie in de Spieren bij CVS’] Eén van de twee genen die ge-upreguleerd waren in spieren van mannelijke én vrouwelijke CVS-patiënten is het gespecialiseerd DNA-polymerase POLB (zeer belangrijk omwille van zijn ‘base excision’ [cellulair mechanisme dat beschadigd DNA herstelt door het verwijderen van kleine base-paar gebreken] herstel-aktiviteit), dat mogelijks betrokken is bij de respons op verhoogde oxidatieve schade. POLB-aktiviteit kan post-transcriptioneel verhoogd zijn door een vermindering van POLB-acetylering, die een verwacht gevolg zou zijn van CITED2 downregulering. We zouden ook kunnen speculeren dat het cyclisch voorkomen en de variabiliteit van spier-symptomen bij dit syndroom een weerspiegeling zou kunnen zijn van het weefsel-specifiek vermogen van POLB om ROS-geïnduceerde schade te herstellen. In een eerdere studie werd verhoogde anti-oxidante aktiviteit in CVS-spieren aangetoond, te wijten aan verhoogde aktiviteit van peroxidase, transferase en katalase. Deze uitkomst lijkt een poging van de CVS-spieren te vertegenwoordigen om zichzelf te beschermen tegen oxidatieve stress, gebruikmakend van anti-oxidante enzymen die tegen ROS werken in het cytoplasma, en POLB dat in de cel-kern DNA-mutaties helpt herstelllen. Deze positieve feedback is in overeenstemming met de hypothese van verhoogd peroxinitriet (Lane er al. 1998) die reeds werd voorgesteld. In feite zou stikstof-oxide kunnen reageren met ROS en het krachtige oxidant peroxinitriet genereren dat op zijn beurt het niveau van Mn-SOD zou kunnen doen dalen.

De downregulering van fosfofructokinase-transcripten bij al onze geteste patiënten suggereert de hypothese dat CVS, in bepaald opzichten, vergelijkbaar zou kunnen zijn met type-VII glycogenose of Tarui-ziekte, een zeldzame erfelijke ziekte veroorzaakt door fosfofructokinase-deficiëntie in spieren. Een tekort aan dit enzyme resulteert in glycogeen [polymeer van glucose, als energie-reserve opgesalgen in de lever en spieren] opstapeling in weefsels, wat symptomen veroorzaakt die inspanning-intolerantie of voortijdige vermoeidheid, zwakte en stijfheid bij inspanning, en pijnlijke spier-krampen omvatten. In veel gevallen heeft dit defekt systemische consequenties maar in andere gevallen beperken compenserende mechanismen de effekten tot bepaalde weefsels. In enkele patiënten met Tarui-ziekte werd de AMP-deaminase aktiviteit van erythrocyten verhoogd door calmoduline-afhankelijke intracellulaire calcium-verhoging. Bij CVS-spieren vonden we dat AMP-deaminase én calmoduline-fosforylase-kinase ge-downreguleerd waren. Dit is direct bewijs dat CVS en Tarui-ziekte verschillend zijn, gezien beide pathologieën klinisch significante spier-zwakte veroorzaken maar enkel bij CVS zijn de patiënten niet in staat hun verzwakte toestand te verhelpen met rust. De geobserveerde downregulering bij mannelijke én vrouwelijk patiënten van het gen coderend voor AMP-deaminase verdient bijkomende commentaar. AMP-deaminase is een enzyme dat van uiterst belang is bij het behouden van de beschikbaarheid van ATP bij inspanning. Eerdere studies hebben bewijs geleverd van gebrekkige adenylaat-aktiviteit in spieren van CVS-patiënten na matige inspanning [Fulle S, Mecocci P, Fanò G et al.. Specific oxidative alterations in vastus lateralis muscle of patients with the diagnosis of Chronic Fatigue Syndrome. Free Radical Biol. Med. 29 (2000): 1252-1259]. Deze verandering zou kunnen gelinkt zijn met de hoge vermoeibaarheid van CVS-patiënten tijdens uitputtende arbeid. De verstoorde afbraak van purine-nucleotiden in de spier werd geobserveerd bij andere ziekten zoals glycolytisch defekt ziekte en ook bij mitochondriale ziekten waarbij de lipiden- en koolhydraten-oxidatie zijn aangetast.

Het intense gebruik van anaërobe glycolyse voor de nood aan ATP tijdens matige inspanning en het verhoogd aantal glycolytische vezels impiceert lactaat-accumulatie. We kunnen suggereren dat in CVS-spieren er een samenloop is van metabool falen die een verstoring van aërobe energie-produktie, onderdrukking van de purine-afbraak en verhoogd lipiden-verbruik omvat.

Alle spier-stalen van CVS-patiënten vertoonden downregulering van FOXO3A, coderend voor […] één van de vooraanstaande regulators van ubiquitine-ligasen. Als we de mogelijke rol van fosforylatie bij FOXO-inaktivatie ter zijde laten, wat we niet bestudeerden, vonden we dat meerdere aan ubiquitine-proteïne-ligase verwante genen, die molekulaire doelwitten zijn voor FOXO-aktiviteit, waren ge-downreguleerd. Te samen genomen, wijzen deze gegevens naar een onderdrukking van atrofie-signalen in CVS-spieren.

Immuun-dysfunktie werd bij sommige CVS-patiënten gedocumenteerd […]. In onze analyse vonden we geen aanwijzing voor veranderde immuniteit noch enige indicatie voor inflammatoire respons. In tegenstelling daarmee vonden we dat enkele inflammatoire respons genen ge-downreguleerd waren.

Eén van de meest opvallende wijzigingen bij de huidige transcriptoom-analyse bij CVS-patiënten, is de uitgesproken downregulering van CHRNA1, coderend voor […] een component van de acetylcholine-bindingsplaats. De vermoeidheid ervaren door CVS-patiënten zou een centrale óf perifere oorzaak kunnen hebben. Het eerste hangt af van de ‘vuur-frequentie’ en het tweede van neuromusculaire transmissie en/of excitatie/contractie-koppeling. Eerdere rapporten suggereren dat de symptomen van vermoeidheid bij CVS kunnen worden afgeleid van een falen qua ‘vuur-frequentie’ van motor-neuronen en niet van een perifeer defekt in de spier-contractie. Onze resultaten leveren sterk bewijs voor deze opinie, suggererend dat daling van de transcripten leidend tot insufficiëntie wat betreft deze belangrijke cholinergische receptor component zou kunnen bijdragen tot verstoorde neuromusculaire transmissie.

[Dit zou ietwat contradictorisch kunnen lijken… Vroegere studies wijzen NIET op een perifeer defekt en de resultaten hier ondersteunen dit. TOCH wijst de bevinding van gestoorde neuromusculaire transmissie WEL op perifere betrokkenheid… Dr Pietrangelo verklaart (persoonlijke communicatie): “We hebben geen bewijs voor de etiopathogenese van CVS, dus weten we niet of de oorzaak centraal of perifeer is, maar toonden dat skelet-spieren bij CVS-patiënten (vezels en geaktiveerde genen) veranderd zijn. Dit wijst er op dat ook de periferie betrokken is door bv. gestoorde neurotransmissie, mitochondriale defekten, oxidatie enz. Meldenswaardig is dat bewijs is gevonden dat de toestand van de spieren het lot van motor-neuronen beïnvloedt (Musaro A et al., Cell Metabolism (2008) 8, 425-436, ‘Skeletal Muscle Is a Primary Target of SOD^1G93A-Mediated Toxicity’) dus denken we dat de interaktie spier-zenuw, en vice versa, heel belangrijk is.”. Voor een overzicht van hun ideëen aangaande CVS en spieren, zie: ‘Specific correlations between muscle oxidative stress and Chronic Fatigue Syndrome: a working hypothesis’.]

Een aantal hier gemelde wijzigingen qua gen-expressie wijzen consistent naar een verschuiving van trage- naar snelle-vezel fenotype zolas reeds aangetoond. Down-regulering van MRF4 en calmoduline-kinase suggereren dat regulerende mechanismen die het trage-vezel fenotype ondersteunen onderdrukt zijn. De downregulering van een gen zoals CASQ2, typisch voor het trage-vezel fenotype, en upregulering van MYLK2, hoewel beperkt tot een subgroep patiënten, is volledig consistent met deze interpretatie.

Ondanks de aanwezigheid van individuele en geslacht-specifieke variaties, zijn er significante en consistente wijzigingen in de transcriptie-profielen van spieren bij vrouwelijke en mannelijke CVS-patiënten; in het bijzonder zijn energie-produktie, management van oxidatieve schade, neuromusculaire transmissie en bepaling van het vezel-fenotype de belangrijkste biologische processen die betrokken zijn. Het is het melden waard dat vele processen gesuggereerd bij transcriptie-profiel analyse onafhankelijk ondersteuning vinden in eerdere rapporten, zoals in het geval van veranderde oxidatieve status en vezel-fenotype wijziging. Deze studie ondersteunt sterk de visie dat spiervezels direct betrokken zijn bij de funktionele en strukturele veranderingen die aan de basis liggen van de pathogene mechanismen van de ziekte en we kunnen besluiten dat spieren op molekulair en cellulair niveau betrokken zijn bij CVS-patiënten.

De twee studies (over veranderingen in vezel-fenotype en dit hier) plus het feit dat dit waarschijnlijk niet het resultaat is van deconditionering is opwindend. We vroegen hoe deze veranderingen ev. zouden kunnen worden omgekeerd Oefen-programmas lijken geen mogelijkheid, gezien vele patiënten een flinke terugval kennen na inspanning. Is er een andere (farmacotherapeutische) optie? Dr Pietrangelo: “ De enige suggestie die we hebben is uithouding-oefeningen. Dit zou het vezel-fenotype kunen doen verschuiven naar het trage type. Dit is echter slechts een opinie, we weten niet of dit effektief zou kunnen werken, en of het mogelijk is dit te doen bij deze patiënten en welk soort protocol zou moeten worden voorgesteld.”.

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

Es la condición de algunos organismos que presentan al menos tres juegos cromosómicos completos, del mismo o diferente origen. Muy en plantas, muy rara en animales.

La primera estimación de frecuencia de poliploidía en plantas la hizo Stebbins (1938): 30-35% de poliploides, basado en los de origen reciente.
Grant en 1963, estimó que en 47% la poliploidía. Consideró que los números haploides desde 7 a 14 no tenían origen en procesos de poliploidía. 7 y 9 serían números haploides ancestrales y de ellos se formaban de 10 a 13. En números superiores a 14, se dio cuenta de que lo más frecuente eran los pares, indicio de que se habían producido por poliploidía.
Goddblatt (1980) estimó un 70% de poliploidía en monocotiledóneas.
Masterson (1994), llegó también a la conclusión del 70% pero para angiospermas. Considerando que todos los números haploides superiores a 10 eran de origen poliploide. Se basó en el estudio del tamaño de las células guarda de los estomas de vegetales extintos y actuales. Está demostrado que el tamaño de las células estomáticas aumenta con la poliploidía y además se pueden apreciar bien en fósiles. Se estudiaron Magnoliáceas, Lauráceas y Platanáceas; que han estado muy representadas del terciario a la actualidad. Masterson comprobó la relación poliploidía – tamaño de las células guarda, en representantes actuales y constató el aumento del tamaño de las células guarda en fósiles a lo largo del tiempo, en familias y géneros.

Un paleopoliploide es una especie cuya poliploidía se originó hace un tiempo considerable y como resultado se han perdido las especies relacionadas que nos habrían dado indicios. Por ello son difíciles de detectar.

Ejemplo: Zea mays (maíz) n=10, este número es el doble que el de resto de representantes de su tribu (Andropogonea).
Si añadimos colcichina a tejidos donde se vaya a producir la meiosis, los cromosomas forman 1-5 bivalentes (sin colchicina forman 10), y el resto multivalentes.
Además haciendo mapeo de locus, se ha detectado que al menos el 70% de los mismos, están duplicados en el genoma haploide.

TIPOS DE POLIPLOIDES

Se reconocen tres tipos básicos:

1. Autopoliploides o autoploides : son aquellos en los que sólo hay un determinado complemento repetido.
   Ejemplo: Tetraautopoliploide AAAA
2. Alopoliploides o anfiploides: Son aquellos que presentan al menos dos dotaciones diferentes.
   Ejemplo: Alotetraploide AABB
3. Alopoliploides segmentales: Reunen dotaciones que sólo son parcialmente diferentes AAA’A’

Los autopoliploides tienen en las meiosis muchos multivalentes y pocos bivalentes. Los alopoliploides producen pocos multivalentes en general, pero hay que tener cuidado con ello ya que algunos, como el trigo, tienen un gen de capacidad para formar multivalentes.

Pistas para saber si una plantas es autopoliploide:

-          Número cromosómico múltiplo de alguna especie relacionada.

-          Formación de muchos multivalentes en las meiosis.

-          Herencia polisómica, autotetrapoliploide:herencia tetrasómica.

AAAA x  aaaa  (individuos cuádruplex)
F1 AAaa (100%)
Probabilidad de gametos de un individuo de la F1:
AA 1/6 , Aa 2/3, aa 1/6
Por tanto la probabilidad de individuo aaaa en la F2:
1/6  x 1/6 = 1/36… Muy diferente del 1/4 para aa de la herencia normal (disómica)

PROCESOS DE APARICIÓN DE LA POLIPLOIDÍA

1)      Duplicación cromosómica somática.
En un momento determinado el número de cromosomas de una célula se duplica.
Ejemplo: Mitosis con división de núcleo pero sin citocinesis. La célula así formada podría dar lugar a una yema florífera que dé semillas poliploides.
Ejempo: Primula (1896)
Primula floribunda (asiática) n=9, 2n=18
Primula verticilata (africana) n=9, 2n=18
Se hizo en los Jardines de Kew (Londres) un híbrido artificial:
Primula xkewensis n=18, 2n=36
Originalmente era n=18 y estéril, se perpetuaba vegetativamente.
Se detectó una rama con semillas que daban lugar a una planta similar 2n=36 que formaba en meiosis 18 bivalentes.
(Resultados publicados en 1912, Dibby)

2)      Formación de gametos no reducidos.
Desarrollo de semillas poliploides a partir de la unión de gametos con número cromosómico no reducido.
Harlan y de Wet (1975) Saccharum : gran cantidad de gametos no reducidos.
También Trifolium y Datura
Puede ser por vía unilateral (un gameto reducido y el otro no) o por vía bilateral (dos gametos no reducidos).

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

IMPORTANCIA DE LA ANEUPLOIDÍA EN EVOLUCIÓN.

Los aneuploides, en general, no pueden competir con los individuos normales y desaparecen. A veces, pueden reconocerse morfológicamente.
Ejemplo: Datura, los aneuploides se reconocen por la morfología de la cápsula.

IMPORTANCIA DE LAS DISPLOIDÍAS

Fusiones y fisiones robertsonianas: ocurren entre cromosomas acrocéntricos.

La fusión consiste en que en un momento determinado, se produce la rotura de los brazos cortos y la fusión de los brazos largos, dando lugar a un cromosoma metacéntrico con dos grandes largos y otro, también metacéntrico, muy pequeño. Este cromosoma pequeño se pierde muy fácilmente y se reduce el número de cromosomas del complemento haploide.

La fisión supone la rotura de un cromosoma metacéntrico con dos brazos largos por su centrómero, posteriormente se adiciona un telómero en el extremo opuesto del brazo, dando lugar a la ganancia de cromosomas.

SERIES ANEUPLOIDES (DISPLOIDES)

Suele haber series disploides descendientes o ascendentes en especies próximas. Antes se usaban datos de morfología, ecológicos, polínicos, etc. para ver cuáles eran las especies más antiguas. Se sabía que aunque dos especies tuviesen el mismo número haploide (n) no tenían porque estar relacionadas.

Ejemplo: Choenactis
C. glabiuscula (n=6), C.fremontii y C. stevioides (n=5)
Se vio que C. glaviuscula es más próxima a C.fremontii, que C.fremontii y C. stevioides entre sí. Ambas proceden de C. glaviuscula.

Las series descendentes son más frecuentes que las ascendentes. Haciendo una superposición de números cromosómicos sobre la filogenia podemos comprobarlo fácilmente.

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

EFECTOS DE LAS MUTACIONES.

Las mutaciones puntuales afectan a la capacidad adaptativa. También la poliploidía, tiene efectos sobre la capacidad adaptativa ya que supone ciertos cambios en las características de los individuos (Mayor tamaño celular, ciclo celular más lento… etc.) Muchos procesos de poliploidía se deben a procesos de hibridación.

Las mutaciones estructurales tienen gran importancia en la especiación; pero en la evolución son determinantes del aislamiento de acervos genéticos, es decir, del establecimiento de linajes genéticos. Este efecto también se desarrolla a partir de disploidías.

Tanto las mutaciones estructurales, como las aneuploidías y disploidías, aíslan porque los híbridos tienen dificultades para formar bivalentes en la meiosis, y las asociaciones no bivalentes  formadas no suelen separarse de manera equilibrada, con lo que se da lugar a células hijas de dotación deficiente y por tanto, gametos inviables (esterilidad) no perpetuándose el linaje.

Ejemplo: Dos especies A (n=4) B (n=4)
A1 y B1 se diferencian en una translocación, A1 tiene un fragmento de B1 y otro de B2.
Al producirse las meiosis en el híbrido, el cromosoma A1 tendería a aparearse con el B1 pero también con el B2, dando lugar a un trivalente. En la anafase, el trivalente no se puede separar de manera equitativa, lo q determina que la célula resultante no tenga un complemento equilibrado.

Se pueden dar fórmulas polinómicas indicando lo que ha ocurrido en una meiosis.
I – Monovalentes
II – Bivalentes
III- Trivalentes

Ejemplo: Apareamiento meiótico en Datura (Solanaceae)
Tanto Datura stramonium como Datura dicolor son n=12, 2n=24
Los híbridos durante la meiosis forman un anillo de diez cromosomas (Decavalente 1X), por tanto en total se forman 7  bivalentes y un decavalente : 7II y 1X
Parece ser que lo que ocurre, es que en cromosomas se han producido translocaciones, como cada brazo tiende a aparearse con su homólogo por eso se forma el decavalente. Este híbrido es estéril.

La esterilidad está relacionada con los bivalentes que se forman.

Las configuraciones meióticas nos permiten hacer hipótesis sobre translocaciones  y alteraciones cromosómicas. Actualmente se puede hacer más específicamente mediante mapeo cromosómico.

Ejemplo: El primer mapeo que se hizo para esto fue en Helianthus (Asteraceae).
Las dos especies parentales eran H. annuus (girasol) y H. peciolaris y la híbrida que se formaba H. anomalus
Se elaboró un mapa de ligamiento de H. annuus y H. peciolaris. Se detectaron 17 grupos de ligamiento, que corresponde a un cromosoma cada uno; y que es el número haploide de estas especies n=17
Al hacer el mapa, se vio que H. annuus y H. peciolaris se diferenciaban en al menos diez cambios estructurales (3 inversiones, 7 translocaciones). Al mapear H. anomalus se comprobó que era posible que se hubiese dado por hibridación pero que luego tuvieron que darse siete reorganizaciones.

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

Hay cambios mutacionales que se aprecian al observar el cariotipo y otros que no.

Las mutaciones pueden ser de dos tipos:

1)      Cromosómicas: Afectan a la estructura y organización de los cromosomas y cariotipos de los organismos. Suelen ser responsables, en gran medida, del aislamiento reproductivo de las especies. A mayor número de variaciones cromosómicas, mayor esterilidad en los híbridos.

2)      Génicas o puntuales: afectan a un solo gen, pueden dar lugar a alelos nuevos.
Ejemplo: Mimulus

TIPOS DE MUTACIONES CROMOSÓMICAS

• Estructurales: Cambios en la morfología y/o organización de cromosomas sin variar su número.

1. Deleción: Perdida de un segmento de cromosoma, si implica perder el centrómero, el cromosoma se acaba perdiendo entero.
2. Duplicación: Repetición de un segmento cromosómico. Puede ser:
   1. Tándem
   2. Tándem inverso
   3. Homobraquial: La duplicación se produce en el mismo brazo pero no es en tándem.
   4. Heterobraquial: La duplicación se produce en otro brazo cromosómico.
      Si el fragmento adquiere un centrómero, se puede constituir como un cromosoma nuevo.
3. Inversión: Cambio de sentido de un segmento en el mismo cromosoma.
   1. Si no incluye el centrómero: Inversión paracéntrica
      No cambia la morfología del cromosoma.
   2. Si el centrómero está incluido en el segmento invertido: Inversión pericéntrica. Cambia la morfología del cromosoma.
4. Translocación: Cambio en la posición relativa e un fragmento en el cariotipo :
   1. Intracromosómica : Dentro del mismo cromosoma.
   2. Intercromosómica: El fragmento se transfiere a otro cromosoma. Muchas translocaciones intercromosómicas son recíprocas, se intercambian fragmentos entre diferentes cromosomas.

• Numéricas: Cambios en el número de cromosomas que corresponden al complemento génico de un organismo.

1. Aneuploidía es la condición de un individuo, órgano, tejido o célula, cuyo cariotipo no comprende un número exacto de juegos cromosómicos básicos propios de la especie.  Suponen cambios en el número de copias presentes de uno o más cromosomas, pero nunca del complemento completo.
   1. Monosómico: Le falta una copia de un cromosoma.
   2. Nulisómico: Le faltan las dos copias de un cromosoma.
   3. Trisómico: Tiene tres copias de un cromosoma.
   4. Doble trisómico: Tiene tres copias de dos cromosomas.
2. Disploidía: No es una aberración cromosómica, sólo una condición de variación en el número de cromosomas que constituye el complemento genético haploide en dos especies muy cercanas (por ejemplo, una con n=7 y otra con n=8). Está relacionada con procesos aneuploides que se estabilizan por reorganizaciones cromosómicas que dan estabilidad al nuevo complemento.
3. Euploidía: Aquellas variaciones que implican cambios en el número global de dotaciones cromosómica de un individuo.
   En algunos animales aparecen individuos haploides por partenogénesis (individuos procedentes de gametos no fecundados). Ejemplo: Haplodiploidia en abejas (machos n, hembras 2n)
   En hongos y algas también hay  individuos haplontes.
   Sin embargo, normalmente son procesos de poliploidía que es la condición de un organismo que cuenta con tres o más juegos cromosómicos.

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

Se trata de unos biosensores que hacen recuento del número de células cancerígenas en un plazo muy breve de tiempo, apenas minutos. Este sistema de detección es rápido, útil y veloz, y ya está patentado. A medio plazo, un dispositivo del tamaño de un teléfono móvil podría servir para detectar este tipo de tumores cancerígenos eficientemente.

Un equipo del Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología CIN2 (ICN-CSIC) de Bellaterra (Barcelona) ha desarrollado unos biosensores capaces de detectar y cuantificar células cancerígenas en sólo un par de minutos, un descubrimiento que abre la vía a nuevos métodos de prevención.

Este sistema, que ya ha sido patentado por el ICN y la Universidad de Vigo -entidad colaboradora en el trabajo- se basa en las propiedades que ofrecen unos anticuerpos modificados con nanopartículas de oro, capaces de reconocer de forma “eficiente” unas determinadas proteínas en la superficie de las células tumorales, que actúan en este caso como marcadores.

La detección precoz del cáncer resulta esencial la hora de encontrar y aplicar un tratamiento exitosoLa detección precoz del cáncer resulta esencial la hora de aplicar un tratamiento exitoso, por lo que este tipo de biosensores son un sistema de “alerta” especialmente útil, ya que no sólo resultan más baratos -y veloces- que los análisis estándares, sino que además pueden ser realizados por un personal no especializado.

Arben Merkoçi, que lidera el grupo “Nanobiolectrónics and Biosensors” encargado de este trabajo, ha recalcado que el objetivo pasa ahora por contactar con alguna empresa interesada en desarrollar este sistema y que sea capaz de reproducir comercialmente la efectividad obtenida en laboratorio.

“Debe basarse en una tecnología que sea reproducible industrialmente, porque el biosensor conlleva procesos nanotecnológicos que requieren una uniformidad de tamaño, además de reproducir sus propiedades electroquímicas”, recalca Merkoçi.

Del tamaño de un teléfono móvil

La investigación, publicada en la revista Analytical Chemistry, se ha llevado a cabo junto al Grupo de Inmunología-Unidad Compartida del complejo Hospitalario Universitario de Vigo, liderado por la catedrática África González, y en el que también han trabajado Cristian Sánchez y Belén Díaz.

Los autores esperan que a medio plazo se pueda disponer de un sistema compacto, fácil de utilizar y del tamaño de un teléfono móvil, como el biosensor de glucosa existente para el control de los diabéticos, que esté disponible en cualquier farmacia, o al menos en aquellos laboratorios con menos recursos, que no disponen de los sistemas de control tradicionales, que requieren personal experto.

Los resultados sobre detección de células tumorales de este sistema son totalmente fidedignos, es decir, son una alternativa a los métodos tradicionales, aunque en algunos casos críticos, y ante posibles dudas, los pacientes deberían hacerse un contranálisis para contrastarlos con las pruebas estándar.

Fuente: 20Minutos. Desarrollan un método experimental capaz detectar células tumorales en 2 minutos

En esta entrada hay una serie de pruebas sobre los temas que atañen a la fisiología del núcleo celular: mitosis, meiosis y temas de GENÉTICA MOLECULAR como la duplicación y la transcripción. Lo puedes descargar AQUÍ.

Es un instrumento muy útil para ir comprobando el aprendizaje de estas lecciones.

Las respuestas se pueden solicitar a profesorjano@gmail.com

Fonte: Veja.com

O jornalista Cláudio Cordovil vem escrevendo uma série bem interessante sobre como a mídia “enquadra” temas referentes à genética e a medicina. Vale a reflexão:

• na parte I, o conceito de enquadramento (framing);
• na parte II, a primeira frame: o (a) geneticista com qualidades divinas;
• na parte III, a segunda frame: para cada doença, um gene;
• na parte IV, a terceira frame: a síndrome de “O carteiro e o poeta”.

Mais sobre  “enquadramento” no blog de Mathew Nisbet: Framing Science.

Un estudio realizado por científicos del Jonson Comprehensive Cancer Center de la UCLA (en Estados Unidos) ha demostrado que las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) presentes en productos muy comunes, como los cosméticos o los bronceadores, causan daño genético sistémico en ratones.

Según los científicos, concretamente estas nanopartículas indujeron roturas en las cepas del ADN y también causaron daño cromosómico e inflamación, así como aumentaron el riesgo de cáncer en los animales. Este estudio es el primero que demuestra que las nanopartículas pueden tener un efecto nocivo.

Los problemas que generan, explican los investigadores, de deben a que las nanopartículas se acumulan en diversos órganos porque el cuerpo no cuenta con un medio efectivo para eliminarlas. Al ser tan pequeñas, además, pueden ir hasta cualquier parte del cuerpo, incluso atravesar las células, en cuyo interior interfieren con mecanismos subcelulares.

Hasta ahora, se había creído que las nanopartículas no eran tóxicas porque no producían reacciones químicas. Sin embargo, este descubrimiento alerta de su peligrosidad.

Más información

Fuente: Tendencias21. Nanopartículas presentes en cosméticos pueden ocasionar daños en el ADN, advierte estudio

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

CARIOGRAMAS, IDIOGRAMAS Y FÓRMULAS IDIOGRAMÁTICAS.

A partir de los cariotipos podemos hacer cariogramas, idiogramas o fórmulas idiogramáticas.

Un cariograma es la ordenación descriptiva de los cromosomas, poniéndolos en grupos de homólogos (parejas), ordenados por tamaño y morfología.

A partir de un cariograma podemos hacer un idiogramas, que es un dibujo interpretativo del cariograma, done se da la morfología ideal de los cromosomas.

Por último, mediante alguno de los anteriores se pueden hacer fórmulas idiogramáticas, es decir, polinomios donde se indican con los acrónimos correspondientes las clases morfológicas y la cantidad de cromosomas de un cariotipo.

A las Cyeráceas, puesto que suelen tener el centrómero difuso, no se les puede aplicar esto. Además tienen cromosomas muy pequeños.

En muchos cariotipos aparecen cromosomas más pequeños que los habituales y además en exceso, son los denominados cromosomas B, supernumerarios o accesorios. Hacen más dificultosas las divisiones. No se conoce su origen, además varían en las poblaciones o incluso dentro de las células el mismo tejido de un individuo.

OTRAS TINCIONES.

Todo lo visto anteriormente, corresponde a estudios realizados con cromosomas teñidos con los colorantes habituales: orceína, Feulgen, carmín (tiñen cromatina)…

Existen otro tipo de tinciones, encaminadas a diferenciar cromosomas, ya que son colorantes que tiñen zonas de cromosoma con una determinada composición (bien el ADN o las histonas).

La tinción de Geimsa o bandeo cromosómico, supone la aparición de una serie de bandas en el cromosoma. Hay diferentes tipos:

• C-bandeo (C-banding): detecta el patrón de heterocromatina constitutiva.
• N-bandeo (N-banding): Tiñe fundamentalmente organizadores nucleolares.

(click AQUÍ para recordar bandeo con Geimsa en Genética Humana)

Mediante el FISH (Flourescence In Situ Hybridization) podemos determinar secuencias específicas en los cromosomas. Para ello obtenemos un ADN que contenga la secuencia objetivo y a partir de ella hacemos un ADN o un ARN marcado con tritio que incorporamos a la preparación. El ADN preparado se pegará a las secuencias específicas del ADN donde se encuentra y como esta marcado, podemos ver en que lugar del cromosoma se encuentra.

Con el GISH (Genome In Situ Hybridization) podemos detectar procesos de hibridación.
Ejemplo: Gasteria lutzii x Aloe aristata
Al hacer el experimento con el ADN de los parentales la fluorescencia es recíproca, lo que además, demuestra, que hay ordenación cromosómica posterior a la hibridación.

La tinción DAPI se une a regiones ricas en A-T

EL NÚMERO BÁSICO. RANGOS DE VARIACIÓN.

Dentro de un mismo género puede pasar que no varíe el número cromosómico:

Pinus 2n = 24
Quercus 2n = 24
Cistus 2n = 18
Halimium 2n = 18

o bien, que varíe mucho:

Sonchus 2n = 16, 14, 18, 30, 32, 36, 54, 98, 120

El número básico es el número cromosómico primitivo de un género o grupo de plantas; es decir, que sería aquel número que por ganancia o pérdida de cromosomas (centrómeros), dio lugar al resto de números haploides. Al estudiarlo se aprecian series ascendentes o descendentes; el número cromosómico tiende a aumentar o disminuir con la evolución.

Cuando hablamos de poliploidías, el número básico es el número haploide del complemento cromosómico a partir del cual se han originado los cariotipos diploides o poliploides de la planta con la que estemos trabajando.

Dentro de los géneros, además del número, puede variar mucho la morfología de los cromosomas.

Hay grandes diferencias de tamaño de cromosomas entre las especies. El rango de variación para tamaño medio de cromosomas del cariotipo en 0.2μm-14.6μm(30μm).

La longitud total de un complemento cromosómico que se ha medido son 250μm. No hay relación directa entre el número de cromosomas y el tamaño de los mismos.

Se define un parámetro “c” que es el valor de la cantidad de ADN que presenta un individuo y no está replicado (haploide). Puede ser también 2c ó 4c. Su rango de variación en 4c es desde 0.2pg a 509pg; estas variaciones no estan relacionadas con la complejidad de los organismos:
0.9 pg arroz
11 pg cebada
La causa de esta variación reside en la cantidad de ADN repetitivo que tenga el genoma.

——————————————————————————–
Consulta nuestro Índice de Evolución Vegetal o el Índice General de Botánica
——————————————————————————–

Olá esforçados alunos,

Para ajudar nas vossas pesquisas, aqui segue um pdf para lerem.

Nobel da Fisiologia e Medicina 2009: Telómeros

Bom trabalho e bom fim de semana.

Sigo na labuta escrevendo materiais didáticos sobre citologia (mais aqui). O tema do dia é o núcleo celular e a seleção dos mais tchans é composta por três vídeos.

O primeiro é uma animação bastante didática que ilustra a morfologia do núcleo celular e identifica suas principais estruturas. O segundo é uma continuação deste e mostra o processo de empacotamento do DNA e a relação de contém/está contido que há entre DNA, cromossomo e gene.

O terceiro apresenta passo a passo as etapas laboratoriais para montagem de um cariótipo. Achei este vídeo especialmente interessante porque normalmente os alunos veem apenas fotos de cariótipos já montados ou realizam atividades de recortes de fotomicrografias de núcleos celulares para montar um cariótipo e acabam não tendo noção de todos os procedimentos (uma trabalheira!) para extrair e fixar este material.

Depois de assistir ao vídeo dá para entender perfeitamente porque um exame de cariótipo não fica pronto assim, digamos, no dia seguinte… Aviso aos navegantes: los videos están en español. Pero sí, se entiende bien y valen la pena!

MADRID, 19 Nov. (EUROPA PRESS) - El herpes genital no desaparece y reaparece de forma ocasional sino que el virus es liberado de forma constante por las neuronas a la piel de los genitales, en ocasiones en mayores cantidades que otras, según un estudio de la Universidad de Washington y del Centro de Investigación del Cáncer Hutchinson en Seattle (Estados Unidos).

Estos descubrimientos, que se publican en la revista ‘Science Translational Medicine’, subrayan un reto clave para controlar la transmisión del herpes entre las personas sexualmente activas y apunta a la necesidad de una vacuna del herpes eficaz y segura.

El herpes genital afecta sólo en los Estados Unidos a 45 millones de personas, se transmite por vía sexual y en la mayoría de los casos está causado por el tipo 2 del virus simple del herpes. En la actualidad no existe cura para el herpes y los medicamentos antivirales sólo son eficaces en parte para prevenir los brotes.

El virus del herpes habita en las células nerviosas de la persona infectada y viaja a lo largo de los nervios hasta la superficie de la piel, un proceso denominado ‘liberación’. Algunas veces esta ‘liberación’ está acompañada de síntomas como las características heridas y ampollas del herpes, pero esto no sucede siempre. Aunque estudios en el pasado han descubierto cómo se produce esta liberación, el patrón de liberación del virus de las neuronas a los genitales sigue sin conocerse.

Los investigadores, dirigidos por Joshua Schiffer, desarrollaron un modelo matemático que estima que las neuronas están constantemente arrojando bajas cantidades de partículas virales de herpes que sirven como ‘activadores’ de la infección.

Estos activadores de la infección periódicamente infectan y se expanden rápidamente entre las células de la piel. Si se infectan las suficientes células de la piel, el virus alcanza la superficie y se producen los típicos brotes visibles del virus en los genitales.

Así, las conclusiones de los autores van en contra de la creencia popular que afirma que el herpes está inactivo hasta que se produce el brote.

Fuente: EuropaPress. El virus del herpes genital no entra en letargo

SEVILLA, 20 Nov. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Banco Andaluz de Células Madre, ubicado en Granada y liderado por el director del centro, el doctor Pablo Menéndez, ha logrado nuevos y destacados avances en un tipo de leucemia infantil al descubrir en ella la implicación de células madre mesenquimales de la médula ósea, un “hito científico” que se publicará en la prestigiosa revista de investigación biomédica ‘Journal of Experimental Medicine’, según detalló la Fundación Progreso y Salud, dependiente de la Consejería del ramo.

En concreto, este proyecto, con una duración de más de dos años y medio, demuestra que las células madre mesenquimales de la médula ósea forman parte del tumor en un tipo específico de leucemia de muy mal pronóstico que afecta a niños menores de un año: la leucemia linfoblástica aguda B con un tipo de mutación genética (translocación MLL-AF4).

Hasta el momento, se pensaba que esta mutación, desencadenante de la leucemia, sólo estaba presente en las células sanguíneas en las leucemias infantiles, pero se desconocía que las células madre mesenquimales también portan dicha mutación, por lo que este descubrimiento abre nuevas vías de diagnóstico, seguimiento y tratamiento en este tipo de leucemia.

Las células madre mesenquimales son aquellas que, al ser multipotentes, pueden diferenciarse en numerosos tipos de tejidos tales como grasa, músculo, cartílago, hueso, etcétera. Se encuentran en la médula ósea, sangre periférica, cordón umbilical y en la grasa corporal (tejido adiposo).

Tras analizar el material biológico –muestras de células madre mesenquimales de 38 niños con distintos tipos de leucemia– los investigadores han observado que las células madre mesenquimales nunca forman parte del tumor en las leucemias pediátricas (aquellas que afectan a niños mayores de un año), mientras que, en los casos de este tipo específico de leucemia, la mutación sí está presente en las células mesenquimales, condicionando tanto el origen de este tipo de cáncer como la forma en que se origina.

Esto ha llevado a los investigadores a concluir que durante el embarazo existe una célula común en la cual aparece la mutación MLL-AF4 que afecta tanto a las células mesenquimales como a las células sanguíneas, aunque los niños que padecen esta enfermedad sólo presentan síntomas relacionados con el linaje sanguíneo.

En opinión del doctor Menéndez, se trata de un descubrimiento muy relevante, ya que hasta el momento, y debido a que la sintomatología sólo revelaba que la mutación se encontraba en las células sanguíneas, no se tenía en cuenta la implicación de las células madre mesenquimales en el desarrollo del tumor, por lo que se abren ahora nuevas vías para el diagnóstico, seguimiento y respuesta a la quimioterapia de este cáncer. Esto, en su opinión, supone la adquisición de un conocimiento más detallado de estas patologías infantiles, cuyo origen es prenatal.

El proyecto, denominado ‘Origen pre-hematopoyético de las translocaciones MLL-AF4 y TEL-AML1 e hiperdiploidía en leucemias infantiles: Desarrollo de un modelo de transformación celular basado en el uso de células madre mesenquimales humanas adultas’, ha sido financiado en su totalidad por la Consejería de Salud en la convocatoria 2006 de Terapia Celular y Medicina Regenerativa con un presupuesto cercano a los 150.000 euros.

INVESTIGACIÓN BÁSICA Y CLÍNICA UNIDA

Para el Gobierno autonómico, este trabajo es un claro ejemplo de colaboración entre investigadores básicos e investigadores clínicos, ya que en el proyecto han participado tanto profesionales del Banco Andaluz de Células Madre, como del Hospital Niño Jesús de Madrid.

Es muy importante, según destacó el doctor Menéndez, que el espíritu de colaboración entre investigadores y facultativos se mantenga siempre vivo para que los proyectos de investigación tengan éxito y se favorezca la aplicación a la Salud.

INVESTIGADORES

Por parte del Banco Andaluz de Células Madre han participado activamente en el trabajo los doctores Pablo Menéndez, Purificación Catalina, Gustavo Melén, Clara Bueno, Javier García Castro y René Rodríguez, quien recientemente ha sido galardonado por la Asociación Española contra el Cáncer (AECC). Los investigadores del centro andaluz han trabajado, además, en estrecha colaboración con los doctores Javier García Castro y Ramón García Sanz, del Departamento de Hematología del Hospital Clínico de Salamanca.

El Banco Andaluz de Células Madre suma, con este hallazgo, un nuevo avance científico a la actividad que lleva a cabo y que destaca por su contribución al conocimiento de determinadas patologías. Los profesionales de este centro, cuya creación se enmarca en el Programa Andaluz de Investigación en Terapia Celular y Medicina Regenerativa, han conseguido ya la derivación de las tres primeras líneas de células madre embrionarias de Andalucía que actualmente están a disposición de la comunidad investigadora en el Banco Nacional de Líneas Celulares.

La estrategia de investigación que se lleva a cabo en Andalucía permite que los profesionales, tanto de los centros de investigación temáticos, como de bancos de tejidos, institutos biomédicos, hospitales y centros de salud, puedan seguir generando conocimiento y mejoras aplicadas a la Salud.

Fuente: EuropaPress. Células madre distintas a las de la sangre, implicadas en la leucemia infantil

Supuestamente y bajo las leyes de la genética, existe una probabilidad infinita de que suceda esto, en cuanto a mezcla de razas humanas se refiere:

¿Qué será?

Una parte del ADN no codificante está en intrones con genes funcionales; una parte consiste en espaciadores entre genes; y una parte más consiste de secuencias altamente repetitivas de alrededor de 5 a 12 pares de bases, algunas veces referido como ADN satélite.

Gran parte del ADN se encuentra en regiones heterocromáticas de los cromosomas, esas regiones, especialmente cerca de los centrómeros dónde el ADN está superenrrollado y aparentemente no se transcribe.

-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-

Some of the noncoding DNA is in introns with functional genes; some of it consists of spacers between genes; and some consists of highly repetitive sequences of about 5 to 12 base pairs, sometimes referred to as Satellite DNA.

Much of the satellite DNA ocurrs in heterochromatic regions of the chromosomes, those regions, especially near the centromeres, where the DNA is tightly coiled and is apparently not transcribed”

Futuyma, Douglas J. 1997. Evolutionary biology. 3rd. Ed. Sinauer Associates.

Solo tiene sentido preguntarse si las diferencias entre individuos son atribuibles más a diferencias genéticas o a diferencias ambientales, reconociendo que ambas pueden contribuir a la variación.

-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-

It is meaningful only to ask whether the differences among individuals are attributable more to genetic differences or to environmental differences, recognizing that both may contribute to the variation.

Futuyma, Douglas J. 1997. Evolutionary biology. 3rd. Ed. Sinauer Associates.

Hablando un poco de genética y de términos que necesito saber manejar.

pleiotrópico, ca[pleiotropic]