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Vista en el agua: los peces cebra jóvenes tienen una piel transparente, que permite a los investigadores seguir los movimientos de las cuentas brillantes a través de su intestino.
POR PETER HESS
Fuente: Spectrum / 20/11/2020
Fotografía: Spectrum
Las mutaciones en un gen superior del autismo llamado SYNGAP1 disminuyen la velocidad a la que el pez cebra digiere la comida y pasa los desechos. Los hallazgos pueden explicar por qué algunas personas con mutaciones en el SYNGAP1 tienen problemas gastrointestinales (GI).
Los investigadores presentaron el trabajo inédito el martes y miércoles en la Conferencia Científica Internacional SYNGAP1 de 2020, que tuvo lugar prácticamente a causa de la pandemia de coronavirus. También comenzaron a reclutar personas con mutaciones en SYNGAP1 en la reunión para un estudio continuo de la función intestinal.
"Ha estado en la literatura, esta relación entre los síntomas gastrointestinales y [el autismo], durante mucho tiempo, sin que se haya avanzado mucho en los mecanismos", dice la investigadora principal Julia Dallman, profesora asociada de biología de la Universidad de Miami en Florida, quien presentó los hallazgos el miércoles.
En el cerebro, SYNGAP1 funciona principalmente en las sinapsis, o las uniones entre neuronas, y ayuda a las células a intercambiar mensajes químicos. Las mutaciones en el gen están fuertemente relacionadas con el autismo, las convulsiones, la discapacidad intelectual y los problemas de sueño.
Impulsados por los informes anecdóticos de las familias sobre el estreñimiento, el reflujo y la sobrealimentación en personas con mutaciones del SYNGAP1, Dallman y sus colegas decidieron explorar el papel del gen en el intestino. La piel transparente del joven pez cebra permitió a los investigadores rastrear el movimiento de las cuentas fluorescentes microscópicas - mezcladas en el alimento del pez - a través del intestino. De esta manera, midieron la rapidez y la fuerza con la que el tracto digestivo mueve la comida y los residuos.
Ver comida
El pez cebra con una copia mutada de SYNGAP1 tiene un peristaltismo significativamente más débil - las contracciones rítmicas que mueven el alimento y los desechos a través del intestino - que los peces con copias intactas del gen, encontraron los investigadores.
El resultado se contradice con el estudio del equipo en 2019 de peces con una copia mutada de SHANK3, otro gen superior del autismo. Esos peces también mostraron una acción peristáltica más débil que la de los peces salvajes, e incluso un peristaltismo más lento que el del pez SYNGAP1.
Es demasiado pronto para decir cómo se relacionan los hallazgos del pez cebra con los problemas digestivos vistos en las personas, dicen los investigadores, pero tienen algunas ideas.
Un tipo específico de célula, llamada célula enteroendocrina, en el tracto digestivo está significativamente alterada en el pez cebra mutante SYNGAP1 y SHANK3 en comparación con los de los peces de tipo salvaje. Estas células perciben los productos químicos y hasta dónde se estira el intestino, y envían mensajes al sistema nervioso entérico sobre qué y cuánto se está moviendo. El sistema nervioso entérico, a su vez, envía estos mensajes al cerebro.
La tinción celular reveló una baja expresión de serotonina en las células enteroendocrinas de las entrañas del pez mutante en comparación con el pez salvaje. Debido a esta carencia, es posible que no perciban con precisión el contenido del intestino, de tal manera que el cerebro y los intestinos no pueden responder apropiadamente con contracciones.
"Hay una conexión directa entre estas células que están sintiendo lo que hay en el intestino, y la línea de comunicación entre el intestino y el cerebro", dice David James, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Dallman que presentó el trabajo del pez cebra el martes. "Pensamos que esas mutaciones están impactando la habilidad de las células enteroendocrinas para comunicarse con el sistema nervioso entérico y con el cerebro en general. Como gran parte del autismo, esto básicamente se reduce a un problema de comunicación entre células".
Smart Cakes
El rastreo de la digestión en las personas típicamente involucra imágenes de rayos X, pero ese enfoque sería difícil para los niños con mutaciones SYNGAP1, que a menudo son hiperactivos y podrían no ser capaces de quedarse quietos el tiempo suficiente. Así que, inspirados por los resultados del pez cebra, el equipo de Dallman tomó un rumbo diferente: "Pasteles de pitufo" azules, llamados así por los personajes de dibujos animados del mismo tono.
"Se come un pastel de comida de ángel con colorante azul, después de un ayuno, y luego se mide el tiempo hasta que llega la caca azul", dice Dallman. Debido a que el sistema digestivo no descompone el colorante, los pasteles de pitufo dan a los investigadores una medición precisa de cuánto tiempo les lleva a los niños digerir y excretar la comida teñida de azul.
"Es objetivo. No le pides a los padres que lo interpreten", dice Dallman.
Aún no han publicado los resultados de las pruebas de la tarta de pitufo, pero el trazador parece funcionar, dice Dallman, y han validado la técnica de medición frente a una técnica de observación de rayos X existente.
Su equipo también está desarrollando una aplicación para teléfonos móviles que los padres pueden utilizar para recoger observaciones sobre las deposiciones de sus hijos y los signos de malestar gastrointestinal, y para indicar a los investigadores qué nuevas preguntas deben hacer. Los investigadores planean usar estas observaciones para informar y perfeccionar más estudios sobre el pez cebra.
TAGS: SYNGAP1 2020, autismo, microbioma, variantes raras, SHANK3, pez cebra
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