Trabajo de Investigación para optar el Título Profesional en Ingenierías o Biomédicas, 2019-2
Frey Francisco Romero Vargas; Thiago Verano Braga; Carlos Amadeo Alfaro Quinde
Objetivo
Analizar proteomicamente la corteza cerebral frontal de ratas con la finalidad de identificar las proteínas y consecuentemente los posibles mecanismos moleculares involucrados en el desarrollo del sistema nervioso postnatal de ratas neonatales expuestos en condiciones de hipoxia, bajo la tentativa de comprender los mecanismos utilizados por el cerebro para su neuroprotección y su condición fisiológica por medio de parámetros hematológicos.
Resumen:
El oxígeno juega un rol esencial en el desarrollo neuronal y del cerebro. Alteraciones a nivel celular causadas por fenómenos de hipoxia afectan al sistema nervioso. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la alteración de la homeostasis cerebral, producirían un daño en la corteza cerebral inducida por la baja disponibilidad de oxígeno, tales condiciones de hipoxia siguen siendo en gran medida desconocidas. Los cambios moleculares desarrollados en neonatos de ratas Rattus norvegicus sometidas a la condición de hipoxia hipobárica intermitente aguda (HHIA) durante un periodo de 4 semanas con una dieta normal, podrían darnos datos respecto a los cambios que experimenta la corteza cerebral a la falta de oxígeno. Asimismo, estos datos podrían revelar procesos capaces de realizar ajustes a nivel celular, a nivel respiratorio, cardiaco, endocrinológico, hematológico y microcirculatorio. Se destaca que el componente más rápido e importante de adaptación es la frecuencia respiratoria (hiperventilación) y una variación en parámetros hematológicos, como hematocrito y concentración de hemoglobina. Para estudiar el desarrollo del cerebro, en especial la corteza cerebral frontal, análisis basados en espectrometría de masas nos proporcionarían una comprensión profunda de la composición de proteínas y de las redes de señalización en el cerebro en formación. Bajo estas condiciones, existe una escasez de conocimiento sobre la estructura y organización de la corteza cerebral inmadura; también se desconoce cómo se modifica en ausencia de oxígeno en la etapa temprana de desarrollo. Para ello, emplearemos una estrategia de proteómica shotgun, enfoque de alto rendimiento, técnica que nos genera una data importante sobre el perfil de proteínas de la corteza cerebral en los neonatos desde el primer día de nacidos. Por otra parte, las proteínas de la corteza cerebral serán extraídas y fraccionadas por medio de HPLC de fase reversa y separadas por SDS PAGE y analizadas luego por MALDI-TOF/TOF para identificar proteínas expresadas diferencialmente en los distintos tiempos expuestos a condiciones de hipoxia intermitente aguda. Además, se analizarán las diferencias hematológicas durante la etapa de desarrollo de neonatos de ratas expuestos bajo condiciones de hipoxia en relación a valores de referencia en condición de normoxia, para deducir si existen mecanismos de control celular que mejoran la utilización de oxígeno, y los posibles trastornos hematológicos que se presenten en un ambiente de baja concentración de oxigeno.
Palabras clave
Neuroproteoma, Corteza cerebral frontal, Hipoxia hipobárica intermitente, UNSA, Arequipa.
Problema central
Determinadas anormalidades anatómicas y funcionales de la corteza cerebral frontal aparentemente mínimas ocasionadas en condiciones de hipóxia temprana pueden ser la base de alteraciones neurológicas. ¿Cuáles son los cambios en la expresión de proteinas inducidos por la hipoxia que pueden ser base de alteraciones neurológicas en el cerebro de ratas Sprague Dawley y que pueden determinarse mediante un análisis proteomico? Tales cambios en la expresión de proteínas durante el desarrollo de la corteza cerebral pueden ser de gran ayuda para el entendimiento y manejo de neuropatologías inducidas por la altitud.
Hipótesis planteada
Existen diferencias entre las proteínas expresadas en el proceso de desarrollo de la corteza cerebral frontal posnatal de ratas expuestos en condiciones de normoxia e hipoxia hipobárica intermitente aguda inducida.
Resultados esperados
Como resultado de la investigación se espera tener:
- 1 Perfil proteómico de la corteza cerebral frontal en desarrollo afectado por hipoxia hipobarica intermitente; que nos podría indicar que ocurre en el cerebro cuando es expuesto a condiciones hipóxicas como las alturas que desencadenaría patologías en el neurodesarrollo como el autismo .
Así también, con el financiamiento otorgado se tendrá:
- 01 Artículo publicado en revista indizada en la base Scopus o Web of Science, con filiación a la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa
- 01 Profesional titulado como Biólogo.
-01 Ponencia internacional.
Impactos esperados
Impacto en Salud.- Perfil proteómico que ayudara a la mayor comprensión de la fisiología del desarrollo del cerebro en condiciones de hipoxia visando biomarcadores para el futuro diagnostico y pronostico de patologías en el neurodesarrollo
Impacto Económico.-El estudio de este sistema biológico permitirá en futuro el desarrollo de medicina personalizada , haciendo mas eficiente el diagnostico y por ende menos gastos económicos en el tratamiento.