Inmunología y Nutrición Espacial

Inmunología y Nutrición Espacial

Las enfermedades de las vías respiratorias agudas más prevalentes en la comunidad en general son en su mayoría benignas, eventos auto-limitantes principalmente infecciones del tracto respiratorio superior. Los factores que contribuyen a la progresión de la infección del tracto respiratorio superior al inferior de las vías respiratorias no se comprenden totalmente, pero una respuesta inmune innata robusta parece ser crítica para limitar la gravedad de la enfermedad, el bloqueo de la diseminación y la transmisión de persona a persona. El Virus Sincitial Respiratorio (VSR) es la principal causa de enfermedad respiratoria aguda en lactantes y niños de todo el mundo. Dado que una vacuna no se ha desarrollado y la inmunidad es sólo parcial, re-infecciones con RSV son comunes. El RSV también puede causar enfermedad pulmonar potencialmente grave en pacientes inmunocomprometidos adultos. En el espacio, por alguna razón que aún se desconoce, nuestra inmunidad disminuye y el ser humano se hace más propenso a infecciones.

La NASA está realizando un experimento llamado “Ratón Inmunología-2”, que tiene como objetivo determinar el perfil de IFN-a/ß y la respuesta de citoquinas innata a la infección viral en el lavado broncoalveolar (BAL) y tejido nasal. Estos estudios se llevan a cabo en ratones como en AIM1. Ratón Inmunología-2 perfila al IFN-a / SS y respuesta de citoquinas innata a la infección en BAL y tejido nasal, y caracteriza migración celular de tipo dendrítica y su función en el tejido pulmonar y nasal. Estos se llevan a cabo estudios en ratones en el modelo de extremidad de descarga trasera (un modelo basado en tierra bien aceptado utilizado para simular algunas de las condiciones de vuelo espacial y reproducir sus efectos sobre el sistema inmune).

Los investigadores utilizan ambos RSV y hMPV (metapneumovirus humano - infección respiratoria común entre los niños) modelos de infección para caracterizar la replicación viral en los pulmones y los tejidos nasales, gravedad de la enfermedad, la hiperreactividad de las vías respiratorias y la histopatología de las vías respiratorias. Los resultados de los estudios en humanos y roedores sobre los efectos del vuelo espacial en el sistema inmunológico son limitados, pero sugieren que el vuelo espacial tiene algún efecto perjudicial sobre la respuesta a las infecciones, aunque poca o ninguna investigación se ha llevado a cabo en el área de patógenos respiratorios.

Los investigadores plantean la hipótesis siguiente: el vuelo espacial altera la respuesta del huésped frente a patógenos virales respiratorias; la respuesta antiviral deficiente se caracteriza por defecto (s) en la respuesta inmune innata; y los eventos centrales son células productoras de IFN  y su función deteriorada como APC o su tráfico al pulmón.

Considerando los largos períodos que los astronautas pasan en el espacio es necesario comprender que la comida representa mucho más que el mero acto de alimentarse. Por esta razón se sigue trabajando en incorporar platos según las necesidades de los tripulantes espaciales. La NASA incorpora de 3 a 6 platos nuevos cada año. En la Estación Espacial Internacional (EEI) los astronautas rusos y norteamericanos pueden disfrutar de menús variados como chuleta, teriyaki de pollo, huevos revueltos y bife strogonoff con fideos, que forman parte del menú NASA, mientras que la carta rusa combina pollo y arroz, pescado y omelettes de jamón y ciruelas. Ambos menús también presentan una variedad de frutas y vegetales que deben ser consumidos en el término de 3 días, según detalla el Centro de Investigación Glenn de la NASA. Actualmente también se puede disfrutar de algunas delicias gastronómicas en el espacio.

En esa dirección apuntan trabajos del Centro Nacional Francés de Estudios Espaciales, 64 Alimentos Argentinos que ha desarrollados menús que incluyen codornices asadas, pechugas de pato rellenas con alcaparras, pollo al queso con retoños de apio y puré de papas con nueces. De postre se ofrece arroz con leche, frutas cristalizadas, agua y jugos. Otra opción es el Menú Barcelona, realizado por un grupo español y presentado a la consideración de la Estación Espacial Internacional. La propuesta comprende nueve platos, entre ellos escalivada de berenjena y pimientos envasada al vacío, guisantes con zanahoria y panceta, canelones trufados, pollo con cigalas, queso con membrillo y esferas de chocolate decoradas como planetas. Las comidas que se degustan en el espacio son elegidas por los astronautas, siempre y cuando su ingesta cubra las necesidades nutricionales básicas.

Referencia:

• Effect of Space Flight on Innate Immunity to Respiratory Viral Infections (Mouse Immunology-2) - 06.01.16 (Internet) USA. NASA (Consultado el 11 de julio del 2016) Disponible en: http://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/67.html
• Bienvenidos al Cosmos la Mesa está Servida. (Internet) Argentina. Alimentos Argentinos (Consultado el 11 de julio del 2016) Disponible en: http://www.alimentosargentinos.gob.ar/contenido/revista/ediciones/43/articulos/r43_18_TecnologiaAlimentos.pdf

GEOMEDICINA

¿Qué es la geomedicina?

Es la ciencia que trata de los impactos de los materiales y procesos geológicos naturales sobre la salud animal y humana, intenta subsanar esa falta al aumentar la concientización acerca de esos asuntos en las comunidades biomédica y de las geociencias, y estimular una mayor colaboración entre estas disciplinas en sus investigaciones.

Así, la geomedicina puede ser considerada como una disciplina complementaria al campo establecido de salud ambiental, enfocada en la manera como el ambiente natural afecta la salud. Sus impactos, tanto perjudiciales como beneficiosos, han sido conocidos durante milenios, pero es apenas en la última década que científicos interesados en estos fenómenos han comenzado a organizar colaboraciones locales, regionales y globales en esta disciplina emergente de la geología médica.

¿Por qué es importante la geomedicina?

En las últimas décadas ha tenido lugar una creciente toma de conciencia de que algunos cambios del ambiente natural ocurren en una escala que afecta las ecologías globales: los sistemas atmosférico, hidrogeológico y de producción de alimentos han sido transformados en todo el mundo de forma que a veces llevan a la aparición (y/o reemergencia) de problemas de salud en humanos y animales. Aunque se ha reconocido que factores geológicos naturales juegan un papel central en una cantidad de situaciones de salud ambiental que afectan el bienestar de miles de millones de personas en todo el mundo, hay una falta general de comprensión acerca de la importancia de tales factores en la salud humana y animal por parte del público general, la comunidad biomédica y de salud pública, y la comunidad de profesionales de las geociencias y el ambiente.

Geólogos médicos

Los geólogos médicos son científicos (geocientíficos, científicos biomédicos y de salud pública, químicos, toxicólogos, epidemiólogos, hidrólogos, geógrafos, etc.) quienes generalmente colaboran en una amplia variedad de problemas de salud ambiental en busca de sus causas y soluciones. Entre estos problemas están los impactos de polvaredas naturales; de elementos que ocurren naturalmente en aguas superficiales, aguas profundas y tierra; de procesos geológicos tales como volcanes, erosiones, terremotos, tsunamis y otros; de la exposición ocupacional a materiales naturales, a la radiación natural, etc. Muchos estudios de la geología médica han estado orientados a los impactos de polvo de variado origen. Las partículas de polvo son un componente de la atmósfera terrestre ampliamente disperso, formando a menudo plumas que derivan de volcanes, tormentas de polvo, episodios de transporte a larga distancia de polvo desértico (el así llamado polvo intercontinental) y de desplazamientos por procesos naturales tales como derrumbes y terremotos. Estos fenómenos ocurren en todos los continentes, incluyendo, por ejemplo, la movilización de polvo sahariano a el sur de Europa y las Américas.

Campo de estudio

Se estudian las fuentes, ocurrencia, distribución, concentración, química, cristalinidad y morfología de minerales (tales como asbestos, heroinita, sílica, pirita, etc.) que pueden producir problemas de salud. Tratan de determinar las fuentes, transporte y destino de elementos potencialmente dañinos como el arsénico, fluor, selenio, cobre, etc., así como de establecer los canales de exposición y producir mapas que ilustren los factores geológicos y geoquímicos locales, regionales y/o globales y sus relaciones con problemas de salud existentes o potenciales. Un buen ejemplo de investigación colaborativa es el caso del arsénico en Bangladesh y Bengala Occidental, India. En esta región, geólogos médicos trabajan para determinar la fuente de los altos niveles de arsénico en agua de pozos que pone en riesgo la salud de hasta 100 millones de personas.

Fuente: Centeno José A. Geología médica, impactos del ambiente natural en la salud humana. INCI  [Internet]. 2008  Mar [citado  2016  Jul  11] ;  33( 3 ): 169-169. Disponible en: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0378-18442008000300002&lng=es.

BIOINFORMÁTICA

¿Qué es la bioinformática?

La bioinformática se define como la disciplina científica que utiliza la tecnología de la información para organizar, analizar y distribuir información biológica, con la finalidad de responder preguntas complejas en biología, es decir, una disciplina que engloba métodos matemáticos, estadísticos y computacionales para solucionar problemas biológicos usando ADN, ARN, secuencias de aminoácidos e información relacionada.

Orígenes

A través de la bioinformática principalmente se desarrollaban bases de datos genómicas y proteómlcas y se construían herramientas software para el análisis y presentación de dichos datos, se la sigue considerando como un campo de apoyo más que como una "ciencia" en sentido real . Quizás, abunde aún más en esa idea de "campo de apoyo", la consideración por parte del National Center for Biotechnology Information (NCBI), de que el fin último de esta disciplina es facilitar el descubrimiento de nuevas ideas biológicas, así como crear perspectivas globales a partir de las cuales se puedan discernir principios unificadores en biología. En el aspecto metodológico, la bioinformática, a diferencia de la informática médica, utiliza una aproximación en sentido ascendente, es decir desde la información genómica a las funciones fisiológicas, teniendo en cuenta a su vez la regulación del fenotipo a través de la interacción gen-ambiente. El desarrollo de esta disciplina es cada vez más importante en el estudio de problemas biomédicos. Según Kanehisa y Bork, el fin último de la bioinformática es extraer conocimiento a partir de una gran cantidad de datos para obtener una representación de las células y organismos así como predecir sistemas de gran complejidad, como son las redes de interacción en los procesos celulares y el fenotipo de los organismos. En su esquema de representación cronológica acerca del desarrollo de la bioinformática, los autores consideran que en estos momentos ésta aborda el entendimiento de las funciones del organismo a nivel molecular y celular, mientras que en el futuro esta disciplina investigaría la comprensión de los principios básicos de mayor complejidad de los sistemas biológicos.

Principales aplicaciones

Algunas de ellas son la gestión, la simulación, la minería de datos y el análisis de la información generada en el PGH, con aplicación también en la predicción de estructuras proteicas, estudios de secuencias y otras actividades derivadas de la investigación en biología. El término simulación hace referencia a la experimentación con un modelo a partir de una hipótesis de trabajo, para comprender la estructura íntima del sistema o realizar una predicción. Por minería de datos se entiende el conjunto de técnicas para la inducción de conocimiento útil a partir de masas ingentes de datos.

Informática médica

Se trata de un campo bien definido y precursor en el desarrollo e introducción de la informática en el campo de la medicina. La informática médica incluye sistemas automatizados de diagnóstico, de terapia y de comunicación de información de salud y debe responder a la necesidad de gestionar distintos niveles de información sobre salud, datos personales de salud y la historia clínica virtual, fuentes de información médicas de interés, así como bases de datos sobre enfermedades con información para la práctica médica, ensayos clínicos y bases de conocimiento sanitario globales, niveles de información sanitaria que encontrarán su nexo de unión en la historia clínica electrónica (HCE). En el aspecto metodológico, la aproximación de la informática médica es descendente, es decir va desde las manifestaciones clínicas hasta los procesos patológicos, pero sin perder de vista las interacciones que existen entre diversas fuentes de conocimiento que comprenden, por ejemplo, los agentes implicados en la práctica clínica, los recursos provistos por las instituciones y la organización de los agentes en grupos de trabajo y equipos de colaboración, todo ello teniendo en cuenta que el conocimiento está distribuido entre dichos agentes.

En este sistema, en el que están implicados los especialistas en información y los clínicos, el informático es el responsable del diseño, construcción, implantación, gestión y mantenimiento de las soluciones tecnológicas en los sistemas informáticos sanitarios, y resuelve las incidencias técnicas que surgen como consecuencia de la utilización de las soluciones y los sistemas. Mientras que el usuario, el clínico, aplica estas soluciones tecnológicas en su actividad clínica o administrativa, pudiendo ser generador de incidencias. Esta disciplina, relativamente genérica y extensa, está enfocada principalmente hacia los aspectos de desarrollo, innovación y producción en los sistemas de información médicos

Fuente: Coltell Óscar, Arregui María, Fabregat Antonio, Portolés Olga. La bioinformática en la práctica médica: Integración de datos biológicos y clínicos. Rev. méd. Chile  [Internet]. 2008  Mayo [citado  2016  Jul  10] ;  136( 5 ): 645-652. Disponible en: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-98872008000500015&lng=es.  http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872008000500015.

Nanoteconología en la Salud

Nanotecnología

La nanotecnología es la ciencia involucrada en el diseño de materiales funcionales, dispositivos y sistemas por medio del control de la materia a escala nanométrica, 1 a 100 nm (1 nm=10^-9 m), dimensiones en las cuales las propiedades físicas, químicas y biológicas de los materiales cambian drásticamente, lo cual permite la interacción a nivel celular y molecular con alto grado de especificidad.¹

La nanomedicina es la aplicación de la nanotecnología a la medicina con el objeto de ejercer control sobre las estructuras biológicas, con precisión molecular y atómica, con el fin de mantener y establecer la salud; incluye aplicaciones en el diagnóstico, el tratamiento, la monitorización y el control en diversas funciones biológicas.¹

Algunas posibilidades de la nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médicos son:

• Diagnóstico temprano. Los nanodispositivos utilizados como agentes de contraste tienen ventajas sobre agentes tradicionales que los convierte en dispositivos con múltiples funciones que se unen a las células blanco, permiten la imagen para el diagnóstico y acarrean medicamentos.¹
• Diagnóstico y manejo de enfermedades cardiovasculares. La detección a nivel celular y molecular de las lesiones de aterosclerosis en la pared de los vasos es posible gracias a la utilización de nanopartículas que se unen específicamente a factores locales producidos por activación de la placa aterosclerótica, marcadores de angiogénesis y macrófagos. Al mismo tiempo que se localiza la lesión se libera medicamentos para inhibir la angiogénesis y la proliferación celular que lleva a la estenosis del vaso sanguíneo. En el caso de los pacientes c con diagnóstico de  isquemia miocárdica la nanopartícula podría incorporar genes de factores de crecimiento.¹
• Administración de medicamentos. Muchos medicamentos no pueden ser administrados por vía oral. El uso de nanoesferas y nanocápsulas permite su administración oral y reducción de efectos secundarios.¹
• Control del sangrado. Se han ensayado soluciones nanohemostáticas que disminuyen el tiempo de sangrado, preservan la integridad de las células vecinas y permiten que sus componentes básicos sean utilizados como materia prima en el proceso de regeneración.¹
• Disminución de complicaciones por stents. En pacientes con stents en vía biliar se puede obstruír con barro biliar y es colonizado por bacterias. El recubrimiento con nanoemulsiones superhidrófobas disminuye las complicaciones. Para los stents coronarios se están desarrollando cubiertas nanotexturizadas que promueven su adherencua en las células musculares lisas y endoteliales.¹
• Nanocirugía. Se han desarrollado sistemas láser, nanojeringas, nanopinzas, nanoalambres y diversos dispositivos para manipulación electrocinética que pueden utilizarse a nivel celular e inclusive a nivel genético.¹

• Interferencia en la actividad celular. La interferencia de ARN es un mecanismo por el cual pequeños ARNA no codificantes silencian la expresión de genes específicos. Estos ARN de interferencia han producido un gran impacto en el tratamiento futuro de varias enfermedades de muy difícil manejo. Los silenciadores (siARN) pueden ser administrados por vía intravenosa, pero su llegada a la célula blanco no es fácil debido a los mecanismos de inmunidad. Existe la posibilidad de que e unan a nanopartículas para que no sean detectadas por estos mecanismos de control y para ligarse específicamente a un tipo celular.¹
• Control de infecciones. Las nanoemulsiones pueden utilizarse como medio para la administración de vacunas por vía mucosa sin necesidad de ser almacenadas en frío. Con la producción de especies reactivas de oxígeno bajo se han diseñado emulsiones con nanopartículas de plata, útiles en la asepsia y antisepsia en ambientes hospitalarios y extrahospitalarios. La nanotecnología también puede utilizarse en el diagnóstico mediante el diseño de diversos biosensores que detectan el ADN específico de un agente infeccioso particular y las variedades resistentes a los antibióticos, lo cual permitiría la instauración oportuna y precisa de la terapia antimicrobiana.¹

A pesar de todas estas aplicaciones de la nanotecnología en la salud, el uso de nanosistemas puede acarrear riesgos al desconocerse la reacción del cuerpo humano a los mismos. Algunos de los hallazgos que se han encontrado son:¹

• La inhalación de nanopartículas y su translocación a la circulación se relacionan con eventos coronarios.¹
• Los alcances de la perturbación en el sistema inmune son desconocidos. La interacción de las proteínas de las células hepáticas, del bazo y de los ganglios linfáticos con nanopartículas, puede cambiar sus antigenicidad y generar respuestas autoinmunes.¹
• Las nanopartículas derivadas de la combustión una vez inhaladas pasan a la circulación sistémica y provocan alteraciones en el ritmo cardíaco por efecto tanto en el sistema nervioso central como en el corazón. Su fagocitosis a nivel alveolar se relaciona con procesos de inflamación crónica y daño del ADN, con la consecuente posibilidad del desarrollo de neoplasias.¹

Referencia:

1. Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico* Clavijo D., Alfonso G., Alfonso C. Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico. II Simposio Nacional en Nanotecnología: Nano Forum Colombia; Colombia 2007.