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Adolescent cannabinoid exposure increases nigrostriatal dopaminergic transmission.
(2019) Pérez Valenzuela, Enzo Javier; Fuentealba Evans, José Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
Evidencia sugiere una relación entre el uso de cannabinoides en adolescentes y trastornos psiquiátricos, caracterizados por alteraciones en sistemas dopaminérgicas, como esquizofrenia y adicción a drogas en la adultez. Sin embargo, el impacto de la exposición a cannabinoides en la adolescencia en la vía dopaminérgica nigroestriatal en adultos no está completamente dilucidado. El objetivo es estudiar efecto del agonismo CB1/2 en la adolescencia sobre la dinámica dopaminérgica en el estriadodorsolateral en la adultez. Para esto se administró repetidamente un agonista CB1/2 en ratas adolescentes, se determinó el impacto en la transmisión dopaminérgica nigroestriatal mediante experimentos de microdiálisis y registro electrofisiológico en ratas adultas. Ambas mediciones muestran que la activación repetida de los receptores CB1/2 incrementan el tono dopaminérgico en la vía nigroestriatal. Interesantemente, la activación del pálido ventral (VP) atenuó el dicho incremento en las neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra par compacta inducida por la exposición a cannabinoides en adolescentes. Estos resultados indican que la exposición adolescente de cannabinoides produce una desinhibición de la transmisión dopaminérgica nigroestriatal mediada por una disminución del tono gabaérgico del VP. Esta investigación muestra la susceptibilidad de la transmisión dopaminérgica adolescente a estímulos del medio y como pueden moldear los circuitos neuronales en la adultez.
Análisis y modulación de la vía de Catepsinas B y D en la fibrosis hepática en modelos in vitro e in vivo de la enfermedad de Niemann-Pick tipo C
(2019) Oyarzún Isamitt, Juan Esteban; Zanlungo Matsuhiro, Silvana; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
La enfermedad de Niemann-Pick tipo C (NPC) es un desorden hereditario autosómico recesivo caracterizado por la acumulación de colesterol en los lisosomas. Esta enfermedad es causada por mutaciones en los genes que codifican para las proteínas NPC1 y NPC2, las cuales están implicadas en el eflujo del colesterol desde los lisosomas. La deficiencia de NPC1 ó NPC2 lleva a una acumulación primaria de colesterol libre lisosomal y posteriormente el consecuente daño celular. Si bien no se conoce del todo los mecanismos subyacentes por los cuales el colesterol libre generaría el daño hepático en la enfermedad de NPC, se han postulado diversas opciones, entre los que destaca el estrés oxidativo, la disfunción en la dinámica de endosomas y lisosomas, así como también la disfunción en la autofagia lisosomal. El sistema nervioso central (SNC) es el más afectado en los pacientes NPC, los cuales padecen una rápida neurodegeneración progresiva a edad temprana. Otro órgano muy afectado en los pacientes NPC es el hígado, ya que muchos pacientes padecen de enfermedad hepática incluso llegando a falla hepática fulminante. Sin embargo, las causas que conllevan al daño hepático en NPC han sido poco estudiadas y dilucidadas. En los hígados de pacientes NPC se ha reportado un aumento en el contenido de colesterol libre, fibrosis progresiva y apoptosis. Recientes reportes han postulado a las catepsinas B y D como potenciales candidatos en la vía que conecta la acumulación de colesterol libre con el daño hepático, particularmente con la fibrosis hepática. Considerando todos los antecedentes previos, se formuló la siguiente hipótesis: “Las vías de las catepsinas B y D contribuyen a la fibrosis hepática en la enfermedad de NiemannPick tipo C”. El objetivo general planteado fue: “Demostrar que las vías de las catepsinas B y D contribuyen a la fibrosis en modelos hepáticos in vitro e in vivo de la enfermedad de Niemann-Pick tipo C”. Los resultados de esta tesis muestran aumento en los niveles de catepsinas B y D, los que se correlacionaron con aumento en la fibrosis e inflamación en hígados de ratones NPC. Este aumento en la fibrosis también fue reproducido en los modelos hepáticos in vitro NPC. Interesantemente, la utilización de inhibidores de catepsinas B y D, CA-074 y pepstatina A, respectivamente, además de shRNA contra catepsina D, disminuyó el fenotipo pro-fibrótico en modelos celulares de hepatocitos y células estrelladas hepáticas NPC. Por otro lado, la sobreexpresión de catepsina B aumentó la fibrosis en los modelos in vitro. Los resultados obtenidos nos llevan a la conclusión que las catepsinas B y D participan en la fibrosis hepática en NPC y proponemos su inhibición como una aproximación terapéutica para tratar el daño hepático en esta enfermedad.
Asociación entre Obesidad Pregestacional y el Fenotipo de Monocitos y Células Progenitoras Hematopoyéticas Fetales: rol de la Endotoxemia Metabólica
(2024) Lepez Rivera Macarena Paz; Casanello Toledo, Paola Cecilia; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
La obesidad pregestacional representa un importante desafío de salud pública por su asociación con un estado inflamatorio crónico y endotoxemia metabólica, caracterizada por niveles elevados de lipopolisacáridos (LPS) en sangre. Este entorno adverso durante la gestación puede afectar tanto a la madre como al desarrollo inmunológico del feto. Estudios previos han evidenciado que los hijos de mujeres con obesidad pregestacional presentan una mayor susceptibilidad a infecciones y alteraciones inmunológicas en monocitos al nacer, en comparación con hijos de mujeres normopeso. Dado que los monocitos poseen una vida media corta, se planteó que las alteraciones inmunes podrían originarse en las células progenitoras hematopoyéticas (HPCs), las cuales residen en la médula ósea y son responsables de la generación de células inmunes a lo largo de la vida.Este estudio tuvo como objetivo evaluar de forma integral la relación entre obesidad pregestacional y alteraciones inmunes innatas en recién nacidos, utilizando como referencia a hijos de mujeres con normopeso. Se analizaron la endotoxemia metabólica y las características fenotípicas, funcionales y epigenéticas de monocitos y HPCs en sangre de cordón umbilical.Se reclutaron mujeres embarazadas con obesidad pregestacional y normopeso (n=21 por grupo) en los hospitales Clínico UC-Christus y Sótero del Río, bajo aprobación ética (#200920001). En el momento del parto, se obtuvieron muestras de sangre materna y de cordón para cuantificar niveles de LPS (por fotometría), caracterizar subpoblaciones celulares (citometría de flujo), y evaluar expresión génica (RT-qPCR), metilación global del ADN (EPIC 850K array) y metilación específica del gen PPARγ (pirosecuenciación). Se analizó además la respuesta inmune de monocitos y HPCs tras estimulación con LPS y bloqueo del receptor TLR4.Los resultados mostraron un aumento significativo de LPS en sangre materna y fetal en el grupo con obesidad pregestacional. En los recién nacidos de este grupo, se observó un aumento en la proporción de HPCs mieloides tempranas, monocitos con mayor expresión de genes proinflamatorios (IL-6, IL-1β, MCP1) y una reducción en la expresión de PPARγ. Además, se detectó hipometilación global del ADN en monocitos y un aumento específico del 2% en la metilación del gen PPARγ tanto en monocitos como en HPCs. La estimulación con LPS reveló una respuesta inmune atenuada, con menor expresión de citoquinas (IL-6, MCP1, IL-10) y menor producción de IL-6. El bloqueo de TLR4 inhibió significativamente esta producción.En conclusión, la obesidad pregestacional se asocia con alteraciones inmunológicas en los recién nacidos, mediadas por endotoxemia metabólica y reprogramación epigenética de células hematopoyéticas. Estos hallazgos subrayan la importancia de la salud metabólica materna y el valor de los marcadores epigenéticos como predictores tempranos de riesgo inmunológico y metabólico en la descendencia.
Brain response to auditory deviance with and without conscious access
(2022) Osorio Galeano, Sergio Andrés; Aboitiz, Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
La habilidad de extraer regularidades estadísticas presentes en estímulos sensoriales y detectar cuando se presentan violaciones a dichas regularidades es de vital importancia para los organismos biológicos, en tanto median respuestas autonómicas y dirigidas a metas que son cruciales para la supervivencia. Por un lado, la extracción de regularidades estadísticas presentes en la escena sensorial permite la consolidación de un modelo interno del mundo. Por otro, la detección de violaciones en estas regularidades permite la actualización de dicho modelo, mediando así procesos de adaptación conductual. En el campo de la neurociencia cognitiva, la respuesta del cerebro a la desviación sensorial en la modalidad auditiva ha sido estudiada de manera clásica por medio de los potenciales asociados a eventos (ERPs, por su sigla en inglés). Esta literatura ha mostrado que la respuesta del cerebro a la desviación auditiva se puede caracterizar por la secuencia de dos respuestas neurales en la señal electroencefalográfica: el potencial de disparidad (MMN, por su sigla en inglés) y la respuesta P3. El MMN es un evento neural automático que puede ser observado independientemente de los estados atencionales o de consciencia de los individuos, mientras que la respuesta P3 depende crucialmente del acceso consciente a la desviación sensorial. Otros dos potenciales marcadores de la desviación auditiva son los cambios fásicos en el tamaño de la pupila e incremento evocados en el poder oscilatorio de las bandas de frecuencia theta (4-7 Hz) y beta (15-30 Hz). Mientras la literatura muestra que la detección de la desviación está acompañada de incrementos en el tamaño de la pupila (un marcador de la alerta y del sistema norepinefrinérgico) y del poder de theta y beta, no se conoce muy bien como estas respuestas neurales estarían moduladas por el acceso consciente a la desviación auditiva. Entender cómo responde el cerebro a la desviación auditiva con y sin acceso consciente nos permitiría entender la interacción dinámica existente entre mecanismos de procesamiento bottom-up y de modulación top-down durante el comportamiento enfocado a metas. En este estudio, nos propusimos entender cómo responde el cerebro a la desviación auditiva con y sin acceso consciente. Para esto, diseñamos una versión modificada de la tarea clásica de tipo oddball auditivo que nos permitió separar el procesamiento consciente del procesamiento subconsciente de la desviación auditiva. Para esto, identificamos los umbrales de discriminación consciente de cada individuo, lo cual nos permitió presentar a nuestros sujetos secuencias de tonos donde el último estímulo (el estímulo objetivo), podía ser otro tono estándar, un estímulo subumbral o un estímulo supraumbral. Los participantes debían reportar si el último estímulo de cada secuencia había sido igual o distinto de los anteriores. Por medio de esta tarea, recogimos datos conductuales (índices de sensibilidad y tiempos de reacción), pupilométricos (respuestas evocadas) y electroencefalográficos (ERPs, transformaciones de tiempo frecuencia al nivel de los electrodos y de las fuentes corticales, así como datos de conectividad funcional). Nuestros resultados muestran que las desviaciones subumbrales fueron incorrecta y sistemáticamente juzgadas como tonos estándar, lo cual refleja el procesamiento subconsciente de la desviación. En cambio, las desviaciones supraumbrales fueron correcta y sistemáticamente reportadas como diferentes, lo cual da cuenta del acceso consciente a la desviación auditiva. Además, replicamos hallazgos sobre la secuencia de MMN y P3 como marcadores confiables del procesamiento consciente y subconsciente de la desviación. Los datos pupilométricos sugieren que todos los estímulos objetivos están asociados a una respuesta pupilar, pero que dicha respuesta es mayor durante el procesamiento subconsciente de la desviación auditiva, reflejando de esta manera el procesamiento de la incertidumbre perceptual inesperada. Incrementos en el poder de theta y beta fueron observados en regiones corticales previamente asociadas con los orígenes del MMN y P3, incluyendo regiones temporales, prefrontales y cinguladas. Mientras que el poder de theta en regiones temporales reflejaría predicciones auditivas y mantención de la información sobre la identidad de un estímulo auditivo novedoso, los incrementos en el poder de beta en regiones prefrontales y cinguladas reflejarían la detección de un error en la predicción y la incertidumbre sensorial. Finalmente, incrementos en la conectividad funcional dentro del rango de theta reflejarían intercambio de información entre procesadores corticales distribuidos globalmente, lo cual soportaría la percepción consciente y la toma de decisiones, mientras que incrementos de conectividad funcional dentro del rango de beta reflejarían procesos de modulación top-down señalando así la necesidad de adaptación de los niveles de alerta debido a una alta incertidumbre y mecanismos de detección de errores en la predicción que son sensibles a una mayor saliencia del evento sensorial. Nuestros resultados subrayan como el cerebro asigna pesos a los mecanismos bottom-up y top-down durante el comportamiento enfocado a metas en función de si los eventos sensoriales son percibidos conscientemente o no, así como la contribución de la adaptación de la alerta durante esta interacción entre mecanismos de procesamiento de la información sensorial. Eso ilustra además la relación dinámica y en constante adaptación entre percepción y cognición.
Contribución de la provisión materna de vitamina E a la regulación del balance rédox y la prevención del daño oxidativo durante el cierre del tubo neural en ratón
(2022) Quiroz Vallverdú, Alonso Ingmar; Busso, Dolores; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Los defectos en el cierre del tubo neural (NTD) corresponden a un grupo de malformaciones congénitas del tubo neural, estructura formada durante el desarrollo embrionario temprano que da origen al cerebro y la médula espinal. Entre los factores no genéticos involucrados en la etiología del NTD se encuentran alteraciones metabólicas de la madre y el consumo inadecuado de algunos micronutrientes, como el folato o vitamina B9. En humanos, la obesidad materna y la diabetes han sido reconocidas como factores de riesgo de NTD y se ha propuesto que el estrés oxidativo asociado a estas condiciones interfiere con el cierre del tubo neural. En los últimos años, nuestro laboratorio reportó que cerca del 30-50% de los embriones deficientes para la proteína Scavenger Receptor Class B Type I (SR-B1 KO), el principal receptor de lipoproteínas de alta densidad (HDL), presentan NTD anterior que progresa a anencefalia. Durante el desarrollo temprano, SR-B1 es expresado en tejidos extraembrionarios, específicamente en los trofoblastos gigantes que componen el saco vitelino parietal (pYS). Los embriones SRB1 KO presentan mayores niveles de especies reactivas del oxígeno (ROS) y contienen menos vitamina E que los embriones SR-B1 silvestres o wild type (WT), sugiriendo que SR-B1 participa en la provisión materna de la vitamina E al embrión. La suplementación materna con α-tocoferol, principal isómero de la vitamina E, previene completamente la incidencia de NTD y normaliza los niveles de ROS en los embriones SR-B1 KO, sugiriendo que el daño oxidativo pudiera contribuir a la etiología de los NTD en este modelo. El α-tocoferol es un antioxidante liposoluble que, coordinadamente con el sistema antioxidante endógeno, detiene la reacción en cadena de la peroxidación lipídica, protegiendo a los lípidos del daño oxidativo. En especial, esta vitamina preservaría los ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs), lípidos esenciales para el desarrollo embrionario. En la primera parte de esta tesis, evaluamos el status oxidativo en embriones WT, SR-B1 KO normales y SR-B1 KO con NTD mediante la determinación de los niveles de algunas moléculas antioxidantes endógenas y de un marcador de lipoperoxidación. Adicionalmente, caracterizamos las abundancias relativas de PUFAs en fosfolípidos y otros lípidos en los respectivos grupos embrionarios usando la tecnología de shotgun lipidomics. Los resultados obtenidos no mostraron una alteración del sistema antioxidante endogéno en los embriones SR-B1 KO, pero sí un aumento de la lipoperoxidación. Ni los niveles de vitamina E embrionaria ni la peroxidación lipídica se previnieron al suplementar a las madres con una dieta enriquecida con vitamina E. En conjunto, estos resultados sugieren que el mecanismo de acción de la vitamina E en la prevención de los NTD en embriones SR-B1 KO estaría mediado por un efecto no sobre el embrión mismo, sino indirecto y mediado por el pYS. Sin embargo, el análisis mediante WB de vías de señalización asociadas a la producción de ROS extracelular en el pYS no mostró diferencias entre tejidos de preñeces con o sin la intervención con vitamina E. Si bien el rol de dicho tejido embrionario en la prevención de NTD mediada por vitamina E no pudo ser demostrado, es posible que otras vías o procesos indirectos, no analizados en esta tesis, expliquen dicho efecto. A través del análisis de lipidómica observamos que la deficiencia de SR-B1 se asoció a niveles disminuidos de PUFAs de cadena larga (LCPUFAs), así como de ácidos grasos monoinsaturados (MUFAs) en determinados fosfolípidos y niveles aumentados de lisofosfatidilcolina (LPC), lo cual sugiere la hidrólisis aumentada de lípidos de membrana. Un resultado inesperado de este estudio fue que los embriones SR-B1 KO con NTD exhibieron acumulación de triglicéridos (TG), lo que indicaría movilización de ácidos grasos desde la membrana a gotas lipídicas. Este mecanismo adaptativo se ha observado previamente en células gliales y cancerígenas para proteger a los lípidos de la oxidación y/o la inflamación. Teniendo en cuenta que la obesidad generalmente cursa con un mayor estado oxidativo en humanos y animales, en la segunda parte de esta tesis hipotetizamos que el consumo de una dieta rica en grasas y azúcares (“high fat/high sugar”, HFHS) en ratonas SR-B1 heterocigotas reduciría la provisión embrionaria de vitamina E y aumentaría la incidencia de NTD debido a un aumento en los requerimientos antioxidantes maternos. Tal como esperábamos, la dieta HFHS indujo una alteración en el metabolismo materno de la glucosa y los lípidos, y aumentó la incidencia de NTD en los embriones KO y heterocigotos, y también se asoció a la ocurrencia de NTD en embriones WT. Además, la alimentación de las ratonas con esta dieta provocó retardo del desarrollo de los embriones, de manera independiente del genotipo de SR-B1. Los efectos teratogénicos de la dieta no fueron mediados por una reducción en los niveles de la vitamina E en plasma materno ni tampoco observamos un aumento en el daño oxidativo en madres o embriones de gestaciones del grupo HFHS. Interesantemente, mientras que las hembras alimentadas con la dieta HFHS presentaron intolerancia a la glucosa, mayores niveles de péptido C plasmático, hipercolesterolemia y acumulación de colesterol en hígado y pYS, la suplementación con vitamina E en ratonas del grupo HFHS previno la incidencia de NTD y el retardo del desarrollo, y corrigió todas las anormalidades metabólicas maternas mencionadas. Estos resultados sugieren que la vitamina E podría ejercer un efecto protector sobre el metabolismo materno, con potenciales ventajas sobre el embrión. En conjunto, los resultados obtenidos en esta tesis sugieren que la vitamina podría prevenir los NTD a través de los siguientes mecanismos: I) manteniendo los niveles adecuados de PUFAs en fosfolípidos en el embrión en desarrollo, posiblemente mediante mecanismos no-antioxidantes, y II) en hembras consumiendo una dieta obesogénica, previniendo las perturbaciones metabólicas maternas en glúcidos y lípidos. Estos resultados confirman que la vitamina E y los PUFAs son moléculas relevantes para el cierre del tubo neural. Por lo tanto, la adecuación de la ingesta de estos lípidos podría servir como estrategia para prevenir los NTD, especialmente en condiciones como la obesidad, diabetes o dislipidemias.
Correlates of impulsive decision making: functional connectivity between nucleus accumbens, orbitofrontal cortex, and dorsolateral striatum during delay discounting task
(2022) Azócar Garrido, Víctor Hugo; Fuentealba Evans, José Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Sociales; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Química y Farmacia
Antecedentes: La elección impulsiva se caracteriza por la preferencia por una recompensa pequeña e inmediata frente a una mayor, pero con demora. Los mecanismos subyacentes a las elecciones impulsivas están vinculados a la actividad en el Núcleo accumbens (NAc), la corteza orbitofrontal (OFC) y el cuerpo estriado dorsolateral (DLS). Si bien la conectividad funcional entre las áreas del cerebro ha sido clave para comprender una variedad de procesos cognitivos, no está claro si la conectividad funcional diferencia entre una decisión impulsivas y una controlada. Métodos: Para estudiar la conectividad funcional entre y dentro de NAc, OFC y DLS durante una tarea de descuento de retardo, registramos simultáneamente el potencial de campo local en NAc, OFC y DLS en ratas y cuantificamos el grado de acoplamiento de fase-amplitud (PAC) entre actividad oscilatoria sincronizada en animales que muestran una tendencia alta (HI) o baja (LI) para elecciones impulsivas. Resultados: Nuestros resultados mostraron un patrón diferencial de PAC durante la toma de decisiones en OFC y NAc, pero no en DLS. Mientras que el PAC theta-gamma en OFC se asoció con decisiones de autocontrol, un PAC delta-gamma más alto en OFC y NAc acompañó las decisiones impulsivas en los grupos HI y LI. Durante el evento de recompensa, el análisis de causalidad de Granger mostró que una mayor contribución gamma NAcOFC caracterizó al grupo HI, mientras que el grupo LI tuvo una mayor contribución gamma OFCNAc. Conclusiones: La hiperactividad en NAc durante la recompensa en el grupo HI sugiere que la contribución exacerbada de NAcCore puede conducir a una sobrevaloración de la recompensa que sesga el comportamiento hacia la elección impulsiva.
Cross cerebro-cerebellar language lateralization in lesioned and unlesioned brains: a functional and structural neuroimaging study
(2022) Thakkar, Ishani Rajendra; Mendez Orellana, Carolina; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Una de las habilidades cognitivas más avanzadas que distingue a los humanos de otras especies es el lenguaje: la capacidad de tener un sistema complejo de sonidos asociados con distintos significados para expresar pensamientos y emociones. Los estudios de neuroimagen en sujetos sanos y con lesiones han demostrado que las funciones del lenguaje dependen de la integración funcional de varias regiones especializadas en los lóbulos temporal y frontal, es decir, las áreas de Wernicke y Broca respectivamente (Purves et al., 2004). Estas regiones están ubicadas en el hemisferio cerebral izquierdo en el lóbulo temporal y en el lóbulo frontal, respectivamente, para alrededor del 95% de las personas diestras y alrededor del 70% de las personas zurdas (Griggs, 2010). Como es evidente, las funciones del lenguaje están desigualmente representadas en los dos hemisferios cerebrales, es decir, están lateralizadas. Especialmente en personas diestras, las funciones específicas del lenguaje, como la comprensión, el vocabulario y la gramática, suelen estar lateralizadas hacia el hemisferio izquierdo (Taylor & Taylor, 1990). La producción del habla también está lateralizada a la izquierda en la mayoría de las personas diestras, mientras que puede ser atípica, es decir, bilateral o lateralizada a la derecha, en una fracción de la población zurda (Beaumont, 2008). Curiosamente, la localización y lateralización del lenguaje no se limitan a las regiones corticales, es decir, supratentoriales. Se ha demostrado que el cerebelo (que es parte del cerebro infratentorial) contralateral al hemisferio 'dominante del lenguaje' participa en la regulación del lenguaje en términos de fluidez verbal, gramática, corrección de errores del lenguaje y habilidades de escritura (Starowicz-Filip et al., 2017). Las deficiencias en el procesamiento del lenguaje afectan de manera aguda la calidad de vida, por lo que el personal clínico hace todo lo posible para identificar y preservar las áreas corticales involucradas en su comprensión y producción. En consecuencia, comprender la lateralización del lenguaje se vuelve especialmente importante en los procedimientos neuroquirúrgicos, donde existe la necesidad de mapear las funciones del lenguaje en los pacientes con el fin de preservar regiones elocuentes del cerebro. Esto es particularmente relevante en procedimientos que implican la extirpación quirúrgica de tumores cerebrales. Si bien ha habido evidencia de lateralización cruzada del lenguaje cerebro-cerebeloso relacionada con el dominio del lenguaje en pacientes con tumores cerebrales (Hubrich-Ungureanu et al., 2002), los estudios clínicos de neuroimagen que evalúan la lateralización del lenguaje hemisférico se enfocan principalmente solo en el cerebro supratentorial. Sin embargo, un estudio reciente proporcionó evidencia de que estas activaciones pueden actuar como una característica adicional para evaluar el dominio del lenguaje con lateralización del lenguaje tanto típica como atípica (Méndez Orellana et al., 2015). Este estudio abrió vías para probar si la activación del lenguaje en el cerebelo puede guiar la determinación del dominio del lenguaje porque la activación del cerebelo generalmente no se ve afectada por el tumor localizado en las presuntas áreas corticales del lenguaje. Además, estas activaciones cruzadas son de especial interés en la recuperación y rehabilitación del lenguaje en pacientes con afasia, ya que pueden ayudar a visualizar la reorganización del lenguaje y revelar una lateralización atípica del lenguaje que, a su vez, puede ayudar a definir la viabilidad de lobectomías salvadoras en estos pacientes (Méndez Orellana et al., 2012). Esto puede resultar especialmente útil en los casos en que el tumor dificulte la determinación de la lateralización. Hasta ahora, solo se han utilizado paradigmas de generación de verbos encubiertos para estudiar estas activaciones (FitzGerald et al., 1997; Hubrich Ungureanu et al., 2002). Estas tareas son difíciles de monitorear en el escáner y pueden ser un desafío para los pacientes, especialmente si su tumor afecta las regiones del lenguaje. Por lo tanto, además del paradigma tradicional de generación de verbos, utilizamos tareas de asociación semántica y fonológica como paradigmas lingüísticos alternativos y más fáciles para establecer la ocurrencia de las activaciones cruzadas en sujetos que tenían dificultad para realizar las primeras. Estas activaciones podrían observarse no solo en sujetos sanos, sino también en pacientes con tumores cerebrales en las tres tareas a pesar de que la lesión cerebral afecta la señal dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD) (Thakkar et al., 2022). Esto fue cierto para una cohorte con pacientes diestros y zurdos con un tumor cerebral, así como controles sanos diestros y zurdos incluidos de los compañeros de los pacientes y emparejados por edad, sexo y nivel educativo. Una vez establecida la presencia de estas activaciones en los pacientes, evaluamos y comparamos diferentes índices utilizados para la determinación de lateralización (LI) basados en activaciones BOLD tanto en la corteza como en el cerebelo. Si bien el método actual utilizado en la clínica es bastante sólido, existen ciertos desafíos para implementarlo. Se demostró que los cálculos de LI en fMRI dependen del umbral de confianza estadística que se utiliza para determinar el número de vóxeles activados (Ruff et al., 2008). Por lo tanto, usamos una técnica de cálculo de LI independiente del umbral (Branco, et al., 2006; Suarez et al., 2009) y los comparamos con experiencia manual para verificar su confiabilidad en la clínica, ya que estos métodos aún se están explorando en entornos experimentales. y requieren más confirmaciones clínicas. Como una validación adicional de la activación funcional cruzada que parece estar ocurriendo entre la corteza dominante del lenguaje y el cerebelo mientras se realizan tareas de lenguaje, también estudiamos la conexión anatómica de la materia blanca entre estas dos estructuras que reclutan específicamente al cerebelo para contribuir a las funciones de procesamiento verbal tanto en sujetos sanos como en sujetos con tumor cerebral. Para comprender mejor la lateralización del lenguaje en estas cohortes, establecimos la presencia de estos tractos de materia blanca relacionados con el lenguaje. En pocas palabras, esta tesis utiliza datos funcionales, así como datos de tractografía recopilados de sujetos sanos y pacientes con tumores cerebrales para investigar los mecanismos anatómicos y funcionales de las activaciones cerebro-cerebelosas cruzadas típicas y atípicas. Descubrimos que las tareas de asociación semántica y fonológica eran consistentes con la tarea de generación de verbos y, por lo tanto, pueden resultar herramientas útiles en la determinación de la materalización del lenguaje cerebro-cerebeloso cruzado prequirúrgico. También observamos que las técnicas de LI independientes de umbral no son consistentemente congruentes con la lateralización asignada manualmente. Además, se observó que una buena parte de nuestras dos cohortes demostraron tractos de materia blanca que conectan el cerebelo contralateral con las principales regiones del lenguaje individualmente. Los hallazgos de este proyecto arrojan luz sobre sus mecanismos en los cerebros lesionados, así como sobre la importancia del cerebelo en la identificación de la lateralización típica y atípica del lenguaje en pacientes con tumores cerebrales o no.
Detection of electrophysiological patterns of declarative memory reactivations during sleep
(2021) Sánchez Corzo, Andrea del Pilar; Sitaram, Ranganatha; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
Determinación del nivel de PEEP óptima calculado de acuerdo con mecánica respiratoria y al desempeño cardiovascular en pacientes con síndrome de distres respiratorio agudo, mediante el análisis de la variación cíclica de la impedancia torácica medida por tomografía de impedancia eléctrica
(2024) Carpio Cordero, David Bernardo; Retamal Montes, Jaime; Hurtado Sepúlveda, Daniel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
La presión positiva al final de la espiración (PEEP) es un componente clave en las estrategias de ventilación mecánica protectora para pacientes con síndrome de distrés respiratorio agudo. Su uso adecuado está relacionado con la mejora de la oxigenación y la mecánica pulmonar, ya que previene el colapso de los alvéolos inestables, optimiza el reclutamiento alveolar y reduce el estrés cíclico, minimizando la apertura y colapso repetitivo de los alvéolos. La determinación del nivel óptimo de la PEEP se realiza mediante una maniobra de reclutamiento alveolar la cual consiste en aumentar progresivamente la presión total en las vías aéreas hasta lograr la apertura de la mayoría de los alvéolos colapsados. Posterior a ello, se reduce gradualmente la PEEP, seleccionando el nivel que esté asociado con la mejor distensibilidad del sistema respiratorio. No obstante, esta maniobra, al generar aumentos supranormales de la presión intratorácica, puede inducir un deterioro hemodinámico, manifestándose como disfunción ventricular derecha y asociarse a un peor pronóstico en pacientes críticos. Nuestro estudio se centró en la monitorización no invasiva de variables hemodinámicas y respiratorias durante una maniobra de reclutamiento alveolar en pacientes con distrés respiratorio agudo, utilizando termodilución transpulmonar para medir el volumen sistólico y tomografía de impedancia eléctrica para evaluar la impedancia pulsátil torácica. 13 Como resultado la maniobra de reclutamiento alveolar produjo cambios cardiopulmonares esperados como cambios en la función cardiaca (GC – GEF), mejoría del intercambio gaseoso (SpO2, SaO2/FiO2), disminución del mismatch pulmonar (QS/QT), homogenización de la ventilación (GI-IR) y optimización de la mecánica pulmonar (DP CRS). Mostró una correlación débil entre la variación de la impedancia pulsátil pulmonar y el volumen sistólico. No obstante, esta correlación mejoró en pacientes con IMC < 30. En conclusión, la metodología demostró ser factible y permitió la observación de los efectos fisiológicos esperados de la interacción cardiopulmonar. Además, se evidenció la viabilidad de evaluar cambios regionales en la relación ventilación-perfusión, subrayando la importancia de ajustar la monitorización hemodinámica según la composición corporal en futuras investigaciones.
Direct manipulation of conscious visual perception by real-time fMRI multivoxel pattern decoded neurofeedback of frontoparietal brain activity
(2025) Amaro Fuenzalida, Juan Ignacio; Ossandón, Tomás; Sitaram, Ranganatha; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Sociales; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Química y Farmacia
The present study addresses the problem of consciousness from the perspective of its phenomenological content (awareness). It examines the main contemporary theories concerning the neural correlates of consciousness, focusing on the Global Neuronal Workspace Model (GNWM) and the Higher-Order Theory (HOT). While the GNWM proposes that conscious access arises from the propagation of sensory information toward frontoparietal networks—particularly the dorsolateral prefrontal cortex—HOT suggests that consciousness emerges when a sensory representation is meta-represented by a higher-order representation localized in frontal regions. The former explains conscious access as a process of amplification and global broadcasting of information, whereas the latter attributes to the frontal cortex a constitutively representational role, capable of generating a conscious version of sensory inputs.Building on these perspectives, the present work aims to examine whether frontoparietal neural representations maintain an identity relationship with the subjective experience of visual stimuli, following the Neural Identity Theory (NIT), which posits that mental states and neural patterns are coextensive—two descriptions of the same phenomenon. This hypothesis was evaluated experimentally through functional magnetic resonance imaging (fMRI) and multivoxel pattern analysis (MVPA) during a Directional Motion Detection Task (DMDT).The study tested two main hypotheses: (1) frontoparietal activity varies as a function of stimulus ambiguity, being modulated by signal strength (coherence); and (2) the decodability of frontoparietal patterns provides evidence of an identity relationship between subjective experience and neural representation.The results showed that frontal activity increased under ambiguous conditions, indicating that when the stimulus was difficult to discriminate, frontal regions actively contributed to the construction of conscious experience through attentional and metarepresentational mechanisms. This involvement included the dorsolateral prefrontal, orbitofrontal, anterior cingulate, and opercular cortices.Notably, MVPA results revealed that even during trials without conscious report, information about motion direction could be decoded from patterns in the orbitofrontal and temporal cortices. This suggests that the brain maintains representations of stimuli even in the absence of conscious access. When sensory information was insufficient, participants appeared to rely on reconstructive or inferential processes dependent on memory, integrating perceptual fragments with stored knowledge. This pattern suggests that conscious experience depends not only on stimulus features but also on previous experience and the history of interactions with the environment.Taken together, these findings support a representational and integrative view of consciousness, in which the frontal cortex not only facilitates access to information but also contributes to its construction.
Disfunción mitocondrial en la enfermedad de Niemann-Pick tipo C : contribución del aumento de colesterol mitocondrial mediado por MLN64.
(2015) Balboa Castillo, Elisa Ivana; Zanlungo Matsuhiro, Silvana; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
La enfermedad de Niemann-Pick tipo C (NPC) se caracteriza por la acumulación lisosomal de colesterol, presencia de estrés oxidativo y muerte celular. Los tejidos más afectados son el cerebro y el hígado. Hasta la fecha, no se ha determinado el o los mecanismos que producen la muerte celular en estos tejidos. Para tratar de entender estos mecanismos y dado que se ha demostrado la contribución del daño mitocondrial en otras enfermedades neurodegenerativas y con daño hepático nosotros proponemos estudiar el funcionamiento y la dinámica mitocondrial en modelos NPC y evaluar la contribución de la disfunción mitocondrial en el daño celular observado en la enfermedad. Las mitocondrias son esenciales para la integridad celular, por lo que su dinámica está estrechamente regulada. La dinámica mitocondrial abarca procesos de fusión, fisión, biogénesis y autofagia. En las células NPC se ha observado que existe un mayor contenido de colesterol en la membrana mitocondrial y que procesos importantes de la mitocondria están alterados, como la síntesis de ATP y la entrada de GSH a la mitocondria. Se ha descrito además alteraciones en la morfología mitocondrial en tejidos NPC. Nuestra hipótesis es que el aumento de colesterol en la membrana mitocondrial produce disfunción mitocondrial en las células NPC. Además proponemos que la proteína MLN64 mediaría el transporte de colesterol a las mitocondrias en células NPC. En conjunto estas alteraciones convergerían en una reducción en la producción de energía, aumento en la producción de ROS y en la demanda de energía de las células NPC.El objetivo principal de este trabajo es evaluar si el aumento de colesterol, mediado por la proteína MLN64, contribuye a la disfunción mitocondrial y su relevancia en la patogenia de la enfermedad NPC. Para evaluar esto en diferentes modelos modulamos los niveles de expresión de MLN64 y evaluamos la función mitocondrial en diferentes modelos celulares y en tejidos del ratón Npc1-/-. Para mejorar la función mitocondrial en células NPC y ratones Npc1-/- usamos GSH-EE como antioxidante y Piracetam, una droga que estimula la producción de ATP. Nuestros resultados muestran, en diferentes modelos celulares NPC, disminución en el potencial de membrana, aumento de la producción de superóxido mitocondrial, disminución de GSH y alteraciones en la morfología mitocondrial en comparación con las células control. Las alteraciones en la morfología se relacionaron con disminución y aumento en los niveles de la proteína de fusión MFN2 y a de la proteína de fisión FIS1, respectivamente. En el hígado de ratones Npc1-/- encontramos disminución en la actividad de la ATPasa lo que se relacionó con un aumento significativo en el contenido de colesterol mitocondrial.El tratamiento con Piracetam previno la pérdida del PMM y el aumento de producción de superóxido mitocondrial en células tratadas con U18, pero en ratones Npc1-/- no tuvo efectos positivos. El tratamiento con GSH-EE previno la pérdida de peso en ratones Npc1-/- hasta las 8 semanas. Sin embargo, no tuvo efectos positivos en el comportamiento locomotor y en la sobrevida. Las células NPC y el hígado del ratón Npc1-/- presentaron aumento de la expresión de MLN64. Al disminuir los niveles de MLN64 en células NPC se previno la pérdida del potencial de membrana y disminuyeron los niveles de ROS mitocondrial. En el hígado de los ratones Npc1-/- la disminución de MLN64 provocó disminución del contenido de colesterol libre total y sorprendentemente un aumento en el contenido de colesterol mitocondrial. Por otra parte, en las células que sobreexpresan MLN64 encontramos alteraciones en la función mitocondrial y cambios en la morfología mitocondrial, estos últimos, asociados a disminución en la expresión de MFN2. La sobreexpresión de MLN64 en hígado de ratones produjo un aumento significativo en los niveles de colesterol mitocondrial, disminución en la actividad de la ATPasa, alteraciones en el consumo de oxígeno, disminución en el contenido de GSH mitocondrial y disminución de MFN2.Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que existen alteraciones en la función mitocondrial en la enfermedad NPC y sugieren que MLN64 estaría involucrado en estas alteraciones, ya que la sobreexpresión de MLN64, produce alteraciones en la función y dinámica mitocondrial similares a las observadas en modelos NPC. En este trabajo por primera vez se demostró que la expresión de MLN64 está aumentada en modelos NPC, lo que podría constituir un mecanismo patogénico en la enfermedad NPC. Los resultados obtenidos y antecedentes de la bibliografía sugieren que MLN64 participaría en la homeostasis celular del colesterol y favorecería la acumulación de colesterol en la mitocondria en la enfermedad NPC. La función de la proteína MLN64 no ha sido completamente dilucidada y no se puede descartar que MLN64 regule la función de otras proteínas transportadoras de colesterol que pueden favorecer el transporte de colesterol a la mitocondria. Las conclusiones de este trabajo es que en modelos NPC existen alteraciones en la función y en la morfología mitocondrial. Estas alteraciones estarían relacionadas a un aumento del contenido de colesterol mitocondrial mediado por MLN64 y a cambios en la expresión de proteínas reguladoras de los procesos de fusión y fisión mitocondrial. La importancia de este trabajo es que se demuestra que existe disfunción mitocondrial en la enfermedad de NPC y que esta disfunción podría estar relacionada al aumento de colesterol mitocondrial y al aumento de expresión de MLN64.
Early inhibition of the ATX-LPA axis modulates YAP/TAZ signaling and mitigates dystrophic progression in δ-SACOGLYCANOPATHY mice
(2025) Gutierrez Rojas, Cristian Armando; Carvajal Cabrera, Jorge; Brandan, Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
Sarcoglycanopathies, a type of limb girdle muscle dystrophy, are caused by mutations in the genes encoding sarcoglycans (α, β, γ, and δ) that can destabilize the dystrophin-associated glycoprotein complex at the sarcolemma. This leaves muscle fibers vulnerable to damage after contraction, followed by inflammatory and fibrotic responses, resulting in muscle weakness and atrophy. In different tissues, two signaling pathways have been implicated in inflammation and fibrosis: autotaxin-lysophosphatidic acid (ATX-LPA) and yes-associated protein 1/transcriptional co-activator with PDZ-binding motif (YAP/TAZ). LPA, synthesized by ATX, can act as a pleiotropic molecule due to its multiple receptors. The two Hippo pathway effectors, YAP/TAZ, can be dephosphorylated by LPA and translocated to the nucleus. They induce several target genes, such as CCN2/CTGF, involved in fibrosis and inflammation. However, no detailed characterization of these processes and pathways in the development of sarcoglycanopathy or the effect of early inhibition of this axis has been evaluated in skeletal muscle.Using the δ-sarcoglycan knockout mouse model (Sgcd-/-), the study investigated components of these pathways, muscle regeneration, inflammatory and fibrotic responses, and muscle function of different skeletal muscles (triceps-TR, gastrocnemius-GST, diaphragm-DFG, tibialis anterior-TA, and extensor digitorum longus-EDL) during the development of δ sarcoglycanopathy in the first two months of life. In addition, the effect of early ATX-LPA axis inhibition on inflammatory profile, ECM component deposition, muscle function and regenerative capacity was evaluated using PF8380 (ATX inhibitor) and Ki16425 (LPA1 antagonist). Sgcd-/- mice showed early dystrophic features (fiber damage/necrosis, centrally nucleated fibers, and regenerated fibers) followed by later fiber size reduction in TR, GST, and DFG. These changes are concomitant with an early inflammatory and fibrotic response in these muscles. Early impairments in force generation in the TA and EDL, resistance to mechanical damage in the EDL, and running ability were also observed in these mice. Furthermore, these animals showed early dysregulation of the ATX-LPA axis and the YAP/TAZ signaling pathway in the muscles. Interestingly, inhibition of the ATX-LPA axis with either inhibitor modulated YAP/TAZ signaling, ameliorated the inflammatory and fibrotic response in the muscle studied, and improved muscle performance and running ability in Sgcd-/- mice.This study provides compelling evidence that the ATX-LPA axis and YAP/TAZ signaling pathway are dysregulated in skeletal muscle of Sgcd-/- mice from an early age. These molecular alterations coincide with the development of fibrotic and inflammatory responses in this disease model. Importantly, our findings demonstrate that targeted inhibition of either ATX or LPA1 results in significant amelioration of these pathological processes. These results not only advance our understanding of the molecular mechanisms underlying muscular dystrophy but also identify the ATX-LPA axis as a promising therapeutic target for intervention.
Efecto de la exposición a cigarrillo sobre la funcionalidad de las células de Paneth y su importancia en el desarrollo y progresión de la enfermedad de Crohn
(2018) Berkowitz Fiebich, Loni; Álvarez Lobos, Manuel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Las células de Paneth son células epiteliales especializadas del intestino delgado. Poseen múltiples gránulos secretorios, ricos en péptidos bactericidas, que son fundamentales para controlar el crecimiento de microorganismos y mantener la homeostasis intestinal. Alteraciones en su funcionamiento se han asociado a desbalances en la microbiota y a procesos inflamatorios intestinales, como la Enfermedad de Crohn (EC). La EC es un desorden inflamatorio crónico del intestino, cuya etiología no está clara, pero se ha postulado que individuos genéticamente susceptibles desarrollarían una respuesta inmune inadecuada contra su microbiota intestinal. Diversos estudios han demostrado que el consumo de cigarrillo, el principal factor de riesgo ambiental para la EC, puede afectar la barrera mucosa del intestino delgado, pero aún no se conoce su impacto a nivel de células de Paneth. En esta tesis nos propusimos evaluar el impacto de la exposición a cigarrillo en la integridad y funcionalidad de las células de Paneth en ratones, y explorar la posible asociación de este efecto en la presentación de la EC en pacientes. Para esto, se implementó un modelo murino de exposición a cigarrillo que genera inflamación intestinal, por medio de la administración intragástrica de Condensado de Humo de Cigarrillo (CHC). Los resultados de esta tesis muestran que el tratamiento con CHC no altera la cantidad ni la distribución de los gránulos de las células de Paneth, ni tampoco el número de estas células por cripta. Sin embargo, la exposición a CHC generó un aumento significativo en el número de gránulos inmaduros, junto a un aumento en el número de células secretoras intermedias presentes en las criptas, sugiriendo la existencia de un proceso regenerativo. Por otro lado, el tratamiento con CHC produjo una reducción significativa en la expresión génica de criptidina-1, criptidina-4 y regIIIγ, tres de los principales péptidos bactericidas expresados por las células de Paneth. Por inmunofluorescencia pudimos observar que las principales diferencias en la expresión de RegIIIγ, recaen a nivel de las vellosidades y no a nivel de criptas, sugiriendo que el CHC pudiera estar dañando diversas células del epitelio intestinal. Además, observamos que los ratones expuestos a CHC son más susceptibles a responder de forma patológica frente a la inoculación con una cepa de S. Typhimurium no virulenta, y presentan cambios significativos en la composición de su microbiota intestinal. Esto permite concluir que una peor capacidad bactericida intestinal, como resultado de alteraciones en las células de Paneth y del resto del epitelio tras la exposición a CHC, puede contribuir al desarrollo de disbiosis y de inflamación intestinal. Para evaluar si estas alteraciones pudieran contribuir en el desarrollo de la EC, se evaluó el impacto de la exposición a CHC en ratones IL-10-/- susceptibles a desarrollar una enterocolitis crónica. Los resultados demuestran que la alteración en la homeostasis intestinal causada por el CHC en ratones genéticamente susceptibles, puede resultar en una enterocolitis sintomática con una inflamación exacerbada, similar a los que ocurre en pacientes con EC. Sin embargo, el impacto no pudo ser atribuido a alteraciones en las células de Paneth, ya que los ratones IL-10-/- presentaron basalmente alteraciones en estas células, independientemente del tratamiento. Por último, se exploró el impacto del consumo de cigarrillo en la integridad de las células de Paneth en humanos, y su asociación con la gravedad de la EC. De acuerdo a los resultados, no fue posible asociar el consumo de cigarrillo a alteraciones en estas células, ni tampoco a una mayor gravedad de la enfermedad. La gran variabilidad observada en los parámetros analizados demuestra la necesidad de modificar los criterios de clasificación, y de aumentar significativamente el número de sujetos reclutados. En conjunto, los resultados obtenidos en esta tesis avalan la participación del cigarrillo en la pérdida de la homeostasis intestinal y en la reducción de su capacidad bactericida, reforzando la relevancia de la interacción microbiota-hospedero en el origen de patologías inflamatorias, como la EC.
Efectos fisiológicos de la ventilación mecánica no invasiva y cánula nasal de alto flujo en el periodo postextubación de pacientes críticamente enfermos con alto riesgo de falla de destete
(2024) Basoalto Escobar, Roque Ignacio; Bruhn Cruz, Alejandro Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Introducción: se estima que entre el 10% y el 20% de los pacientes experimentan falla de destete de la ventilación mecánica (VM), incrementándose al 30% en aquellos considerados de alto riesgo. Frente a este escenario, la ventilación no invasiva (VNI) y la cánula nasal de alto flujo (CNAF) son las estrategias que han demostrado ser efectivas para prevenir la falla de destete. Los efectos fisiológicos de ambas podrían diferir lo cual podría tener implicancias para una selección más personalizada del soporte postextubación. Sin embargo, no existen estudios que hayan comparado los efectos fisiológicos de VNI versus CNAF en la fase postextubación.Objetivo: Comparar los efectos de la VNI versus CNAF sobre el trabajo respiratorio, función respiratoria, aireación pulmonar, hemodinamia y estrés cardiovascular, durante el periodo postextubación de pacientes críticamente enfermos con alto riesgo de falla de destete.Método: El estudio corresponde a un ensayo clínico aleatorizado de tipo cruzado en pacientes con VM por más de 48 horas y categorizados con alto riesgo de falla de destete. Durante el estudio los pacientes fueron monitorizados con un catéter esofágico/gástrico y electromiografía de diafragma para evaluar el trabajo respiratorio. Adicionalmente, fueron monitoreados con tomografía por impedancia eléctrica para evaluar cambios en la aireación pulmonar. Postextubación fueron sometidos secuencialmente a VNI y CNAF por una hora en orden aleatorio. Al final de cada periodo de intervención se evaluó trabajo respiratorio, función respiratoria, patrón de ventilación, hemodinamia, NT-ProBNP y troponinas T ultrasensibles.Resultados: La población estudiada (n= 22) presentó una edad 66 [47 – 76] años, con una mediana de conexión a VM 7 [4 - 10] días. El análisis de esfuerzo respiratorio mostró una reducción significativa en el producto presión tiempo (PTP) por minuto y en la variación de presión esofágica (ΔPes) con VNI en comparación con CNAF (90 [63 - 125] vs. 109 [76 - 183] cmH2O.s/min; p= 0,013 y 6,1 [4,0 – 8,1] vs. 7,05 [4,9 – 9,7] cmH2O; p= 0,021, respectivamente). Además, se observó una reducción de frecuencia respiratoria durante el período de VNI (20 [15 - 24] vs. 22 [17 -23]; p= 0,022), un aumento significativo en el volumen corriente (473 ± 153 vs. 371 ± 141 ml; p= 0,001) y en el volumen minuto (9,5 ± 3,1 vs. 8,3 ± 2,8 L/min; p= 0,036) durante el periodo de VNI. Sin embargo, no se encontraron diferencias en el volumen de fin de espiración global (ΔEELV), actividad eléctrica del diafragma, hemodinamia ni en los biomarcadores de estrés cardiovascular. Notablemente, al compararlas con el periodo basal de oxigenoterapia convencional tanto VNI como CNAF demostraron una reducción en el esfuerzo respiratorio, frecuencia respiratoria y un aumento significativo en ΔEELV. Conclusión: Tanto VNI como CNAF producen una marcada disminución del trabajo respiratorio en pacientes con alto riesgo de falla de destete durante la fase postextubación. Sin embargo, el impacto de VNI es superior a la CNAF, particularmente en los pacientes que presentan un mayor nivel de trabajo respiratorio basal. Además, tanto VNI como CNAF inducen un aumento del EELV de magnitud comparable, pero sólo VNI aumenta el volumen corriente y modifica el patrón respiratorio.
Effects of acute stress on behavioral adaptation and oscillatory brain activity associated to social bargaining
(2023) Fabar Chagay, Catalina; Ossandón, Tomás; Billeke, Pablo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
El estrés agudo es una respuesta transitoria a factores estresantes físicos o fisiológicos que provoca cambios neuroendocrinos, los cuales pueden alterar el funcionamiento de diferentes áreas cerebrales, incluido el córtex prefrontal (CPF). Las funciones ejecutivas, como la toma de decisiones, la flexibilidad cognitiva, la cognición social y la monitorización de la retroalimentación, dependen de forma crucial de las redes frontales. Estas funciones cognitivas están estrechamente relacionadas con la línea media frontal theta, una banda neuronal de 4-8 Hz que se registra en las regiones frontales y aumenta tras las retroalimentaciones negativas. Se ha informado de que el estrés disminuye esta actividad. Actualmente, se debate si el estrés afecta a la compensación entre prosocialidad e interés propio, un elemento clave en situaciones de toma de decisiones sociales como el regateo. También se ha descrito ampliamente que el estrés elevado altera la flexibilidad al tiempo que disminuye la potencia theta, lo que podría repercutir en la forma en que nos adaptamos y actuamos en situaciones sociales. Sin embargo, aún no está claro cómo afecta el estrés a nuestra adaptabilidad estratégica durante contextos de creación social y cómo esto se asocia a theta como posible mecanismo neural. En este proyecto de tesis, recogimos datos neuroendocrinos, conductuales y electrofisiológicos para contribuir a este vacío de conocimiento con un enfoque integral. Utilizamos el Juego del Ultimátum (UG), un paradigma utilizado predominantemente en el campo de la teoría de juegos y la cognición social. Al utilizar una versión repetida de esta tarea en un contexto social y no social, esperábamos poder observar los cambios relacionados con la manipulación del estrés y aislar el componente social. En el primer estudio, examinamos cómo el estrés agudo afecta a las decisiones en términos de prosocialidad y flexibilidad conductual durante el regateo social. Nuestros resultados muestran que el estrés sólo tuvo efectos perjudiciales sobre el rendimiento en el contexto no social de la tarea, mientras que en el contexto social no hubo diferencias entre los participantes estresados y los no estresados. Esto sugiere que el contexto social puede actuar como un amortiguador que permite preservar la respuesta conductual y el rendimiento. En el segundo estudio, investigamos cómo afecta el estrés agudo a las decisiones en términos de flexibilidad cognitiva y conductual y la actividad de theta frontal de la línea media como posible mecanismo neural implicado en este proceso. Nuestros resultados mostraron que los participantes estresados presentaban una menor adaptación en el contexto no social, mientras que no se observaron diferencias en el contexto social. Aunque observamos una tendencia a un menor aumento de la potencia theta en el grupo de estrés tras la retroalimentación negativa, no alcanzó significación. La mayor adaptabilidad en el contexto no social entre los participantes no estresados no estuvo acompañada de un mayor aumento de la potencia theta tras los errores, que se esperaría que estuviera presente como marcador neural de la flexibilidad cognitiva. Sin embargo, observamos una mayor actividad alfa y beta en el contexto social que en el no social, lo que sugiere una mayor inhibición y reevaluación cognitiva de las emociones en los participantes no estresados.
Estudio de marcadores de disfunción endotelial en el síndrome metabólico : evaluación de la vía RhoA/ROCK como posible eje de señalización
(2015) Leguina Ruzzi, Alberto Andrés; Sáez S., Claudia; Velarde Aliaga, María Victoria; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
El Síndrome Metabólico (SM) es un agregado de condiciones cardio-metabólicas que en cronicidad involucra patologías tales como la obesidad, diabetes e hipertensión arterial (HTA), aumentando considerablemente el riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares (ECV). La aterosclerosis es el denominador común de las patologías que desencadenan los eventos cardiovasculares y la disfunción endotelial (DE) es la alteración base del proceso aterosclerótico. La prevalencia mundial del SM ha aumentado progresivamente, alcanzando alrededor del 25% de la población adulta. Existen datos clínicos de una población mas joven que califica para SM por mostrar un aumento de la circunferencia de la cintura y sobrepeso junto con niveles elevados de triglicéridos plasmáticos. En este grupo de sujetos jóvenes con SM se desconoce la presencia de marcadores de daño endotelial e inflamatorios similares a los que presentan pacientes adultos sobre 50 años con diabetes tipo 2 e hipertensión. En este último grupo de adultos, se han reportado niveles elevados de citoquinas inflamatorias tales como IL-6, de ácidos grasos, específicamente el ácido palmítico (AP), hiper-insulinemia y alteraciones relacionadas con DE y, solo en un reporte, se ha mencionado la sobre-activación de la vía RhoA/ROCK.En base a lo expuesto planteamos como hipótesis que: IL-6, insulina y AP son moléculas que se encuentran elevadas en sujetos con SM sin diabetes tipo 2 o hipertensión arterial, y pueden inducir DE mediada por la activación de RhoA/ROCK. Para poner a prueba nuestro postulado propusimos tres estrategias que involucran estudios ex–vivo, in–vitro e in–vivo. Los estudios ex–vivo se realizaron en sujetos adultos jóvenes que consultaron por sobrepeso pero calificaron para SM por presentar aumento del contorno de cintura y dislipidemia. Nuestros resultados mostraron que el grupo de sujetos evaluado tiene, además de niveles de LDL-c elevados y HDL-c bajos, altos niveles de IL-6, insulina y AP, aumento de marcadores de DE tales como MCP-1, sICAM-1, aumento de marcadores de estrés oxidativo (AOPP y TBARS), menor biodisponibilidad de óxido nítrico (ON) y una sobre activación de RhoA/ROCK en leucocitos en comparación a sujetos sanos. Aunque dentro de rango normales, se encontró además, mayores niveles plasmáticos de ácido úrico, menores niveles creatinina y un moderado estado de hiper-coagulabilidad en comparación con individuos controles.El estudio in-vitro se llevó a cabo en células endoteliales de cordón umbilical estimuladas con concentración similares a las encontradas en sujetos con SM de IL-6, insulina y AP, con el objetivo de evaluar la participación de RhoA/ROCK en el daño endotelial inducido por estas moléculas. Los resultados mostraron que la combinación de IL-6, insulina y AP activa la vía RhoA/ROCK y altera la señalización de Akt y ERK. Adicionalmente, se reducen los niveles de ON y la actividad de eNOS, junto a un aumento de los niveles de marcadores de estrés oxidativo. Se observaron cambios en la estructura de actina y de VEcaderina y alteraciones en la citoarquitectura de la monocapa celular, acompañado de un aumento de la actividad de MMP9 intracelular. La triple estimulación aumentó la adhesión plaquetaria, la actividad pro-coagulante, la liberación de Factor de Von Willenbrand (FVW), MCP-1, siCAM-1, E-selectina y la acumulación intracelular de lípidos. Todas estas alteraciones a excepción de los niveles de FVW y la actividad pro-coagulante parecen ser mediadas por la sobre-activación de RhoA/ROCK ya que se evitaron al adicionar el inhibidor Y-27632.La participación de RhoA/ROCK en relación a características de SM se evaluó en un modelo de ratas alimentadas con una dieta rica en AP por 14 semanas con y sin la administración de Fasudil, un inhibidor de RhoA/ROCK, por las dos últimas semanas. Los resultados muestran que la dieta alta en grasa indujo características SM tales como: sobrepeso, mayor circunferencia abdominal y dislipidemia. A las 14 semanas de dieta los animales tuvieron presión sistólica elevada, altos niveles de triglicéridos, colesterol y glicemia, en comparación a los animales controles pero dentro de los rangos de normalidad. La dieta alta en grasa indujo además altos niveles de insulina, IL-6, aumento de tejido adiposo extra-peritoneal, marcadores de estrés oxidativo (TBARS y AOPP), siCAM-1, sCD40L, ácido úrico y niveles reducidos de ON. La administración de Fasudil por dos semanas, revirtió las alteraciones observadas. El análisis de las aortas de los animales alimentados con dieta rica en AP muestra una mayor infiltración grasa y un aumento de la actividad de RhoA/ROCK, de E-selectina, una disminución de la actividad de Akt, eNOS y de los niveles de Nrf2 comparados con las aortas de los animales alimentados con dieta control. Los animales tratados con Fasudil mostraron una reducción de las alteraciones mencionadas. A pesar de la presencia de alteraciones metabólicas, la dieta alta en grasa no indujo diabetes ni HTA en los animales durante el periodo estudiado.Consideramos que los resultados de esta tesis entregan evidencias sobre la participación de RhoA/ROCK en las alteraciones relacionadas a la DE asociadas a SM y demuestra el rol del AP, IL-6 e insulina como componentes que, al estar elevados en pacientes con SM, promueven DE. Adicionalmente, creemos que los resultados obtenidos entregan información relevante para sujetos jóvenes con SM que, por no mostrar síntomas relacionadas con patologías tales como diabetes tipo 2 o hipertensión, desconocen que ya presentan signos relacionados con mayor riesgo cardiovascular.
Evaluación de la respuesta inmune anti-tumoral mediada por linfocitos T en organoides derivados de pacientes con cáncer de vesícula biliar
(2024) Obreque Castro, Javiera Constanza; Bizama, Carolina; Roa, Juan Carlos; Montecinos Acuña, Viviana; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
El cáncer de vesícula biliar (GBC) es una de las neoplasias más comunes y agresivas dentro del tracto biliar. Particularmente en nuestro país, el GBC se ha reportado como un problema de salud pública, especialmente en mujeres donde contribuye como la quinta causa de muerte por cáncer. Actualmente, el único tratamiento efectivo es la resección quirúrgica de la vesícula en estadios temprano. Sin embargo, la mayoría de los pacientes son diagnosticados en estadios avanzados, donde la única alternativa terapéutica es la quimioterapia con gemcitabina y cisplatino, la cual presenta muy baja respuesta. Es por esto, que la búsqueda de nuevos blancos de terapia y de modelos preclínicos que representen fielmente la respuesta a terapias ha cobrado gran interés en la investigación biomédica con enfoques en medicina personalizada. En los tumores de GBC se ha descrito la presencia de las células iniciadoras de tumor (TICs) o cancer stem cells (CSC), caracterizadas por la expresión doble positiva de los marcadores CD44 y CD133. Una de las características de las TICs, es la evasión de la respuesta inmune antitumoral, a través, de la expresión de los immune checkpoint (o puntos de control inmune) desencadenando la supresión de los linfocitos T citotóxicos, encargados de orquestar la respuesta inmune antitumoral. En los últimos años, la inmunoterapia ha revolucionado el tratamiento del cáncer y actualmente se utiliza con resultados favorables en el tratamiento de diferentes tipos de tumores. Dentro de las inmunoterapias aprobadas por la FDA, se encuentran los inhibidores de los inmune checkpoint, PD-L1/PD-1, CTLA4 y LAG-3. Inicialmente estas terapias fueron aprobados para su uso en melanoma, pero en la actualidad los dos primeros se utilizan en variados tipos de cáncer incluido el gástrico. Por lo tanto, para el análisis de la respuesta y predicción a estas nuevas inmunoterapias se requiere de nuevos modelos in vitro de cáncer, que sean capaces de recapitular la interacción de las células del cáncer con el componente inmune. Dentro de estos modelos, se propone el uso de los cultivos 3D de organoides tumorales derivados de pacientes (PDOs) como una poderosa herramienta que imita las características histológicas, genéticas y fisiopatológicas del tumor del cual derivan. Sin embargo, el principal desafío es enriquecer este modelo de PDOs tumorales con células del componente inmune para poder estudiar la respuesta de los pacientes a la inmunoterapia. Actualmente, el uso de co-cultivo entre organoides y células inmunes, se ha utilizado para generar linfocitos TCD8 reactivos y evaluar la capacidad citotóxica TCD8 en contra de las células tumorales. Tomando todo esto en consideración, el presente proyecto de tesis tuvo como hipótesis: “La interacción directa entre organoides derivados de pacientes con cáncer de vesícula biliar y células inmunes, permite evaluar la respuesta antitumoral mediada por linfocitos T y el efecto de inhibidores de PD-1”.
Finding the psychosis’ fingerprint: dealing with different clinical presentations and intra-individual variance of patients with schizophrenia in resting-state fMRI data
(2022) Tepper, Ángeles; Crossley, Nicolás; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
La esquizofrenia es un desorden psicótico muy heterogéneo, con gran variabilidad en los perfiles clínicos que presentan los pacientes. Estudios de resonancia magnética funcional en reposo han mostrado que los circuitos estriatocorticales ventral y dorsal son relevantes en un amplio espectro de la enfermedad. Estos estudios tradicionales de neuroimágenes, sin embargo, se basan en la estimación de características a nivel de grupo, y no permiten evaluar características a nivel individual, que pueden ser relevantes en un trastorno tan heterogéneo como la esquizofrenia. Esta tesis consta de cuatro capítulos. En el primer capítulo, implementamos un pipeline de preprocesamiento adecuado para nuestros datos de resonancia magnética funcional. En el segundo capítulo, examinamos la conectividad funcional estriatocortical de una población con riesgo genético de desarrollar esquizofrenia (pacientes con el síndrome de la deleción del 22q11.2). En el tercer capítulo, nos enfocamos hacia la heterogeneidad de la esquizofrenia y exploramos variabilidades inter e intra-individuales usando tres medidas similares a los fingerprints. Por último, en el cuarto capítulo, exploramos enfoques de descomposición de conectomas basados en análisis de componentes principales (PCA) y análisis de componentes independientes (ICA), con el fin de identificar sustratos neurales relacionados con cambios en las expresiones sintomáticas de los pacientes.
Functional and structural neural correlates of attention and memory during bimodal (auditory/visual) stimuli in children who play a musical instrument
(2018) Kausel Kamp, Leonie Margarita; Aboitiz, Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
The ability to focus on one or more stimuli at the same time is a crucial capacity that allows us to cope successfully with our daily life. Since playing a musical instrument demands to pay attention to lots of events at the same time, we hypothesized that this activity trains these types of attention, and that the neural networks underlying these skills would be boosted in children who regularly learn and play a musical instrument. To test our hypothesis, we asked children aged 10 to 13 with and without musical training to complete a selective and divided attention task while their brain activity was measured with fMRI. The task presented a pair of bimodal stimuli (melody and figure) to the participants and they were asked to pay attention only to the auditory, only to the visual, or to both stimuli at the same time. Both stimuli were tested with a same/different memory task after presentation in order to confirm attention allocation. Our study showed that both groups were able to follow the attention instructions, showing a better performance on the memory tasks of the items that they were instructed to attend, but musically trained children had an overall better performance on both memory tasks. This difference between groups in overall performance was guided by higher activation in musicians of the fronto-parietal attention network and the thalamus among others in the encoding phase of in the three attention conditions. In addition, we found that the better performance of musically trained children on the auditory memory tasks was not only due to improved allocation of attentional resources, but also due to facilitated encoding of auditory stimuli given by the years of training that depended on the left inferior frontal gyrus (IFG) and left supramarginal gyrus (SMG), which are part of the phonological loop. Therefore, our results strongly suggest that two distinct neural mechanisms played a role in the better performance of musically trained children on our task. Based on our results, we propose a mechanistic framework that allows to interpret the observations that have been made on the impact of musical training across lifespan. Our results could be relevant for educational and public health policies, and they also suggest that musical training could be used as a non-pharmacological intervention strategy for children with attentional problems.
HnRNPK and HuR are regulators of ires-mediated translation initiation of the mouse mammary tumot virus and the human tcell leukemia virus type-1 mRNAs
(2025) Mendonça, Dafne Silva Furtado de; López Lastra, Marcelo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Riesgos multifactoriales, incluyendo factores genéticos e infecciones virales, pueden conducir al crecimiento celular incontrolable y atípico observado en cáncer. La desregulación de las proteínas de unión al RNA (RBPs) pueden causar una expresión proteica anormal y por modificaciones postraduccionales de éstas pueden contribuir a la tumorigénesis y a la adquisición de resistencia a fármacos quimioterapéuticos, aumentando la expresión de oncogenes o reduciendo la expresión de genes supresores de tumores. El microambiente tumoral caracterizado por múltiples condiciones de estrés obliga a las células a adaptarse y conservar energía, disminuyendo la traducción global del ARN mensajero (ARNm) al inhibir el inicio de la traducción cap-dependiente. No obstante, la síntesis de proteínas involucradas en la respuesta al estrés se mantiene mediante un mecanismo de iniciación de la traducción cap-independiente, utilizando un sitio interno de entrada al ribosoma (IRES). Se han descrito elementos IRES en ARNm oncogénicos, como c-myc, RBPs como el antígeno R humano (HuR) y miembros de la familia de la ribonucleoproteína nucleares heterogéneas (hnRNP), como hnRNPK, han sido identificados como reguladores clave de la iniciación de la traducción mediada por IRES de ARNm oncogénicos, lo que contribuye a la progresión tumoral o a la resistencia a la quimio/radioterapia. Las RBPs que regulan la iniciación de la traducción mediada por IRES se denominan factores que actúan en trans sobre el IRES (ITAFs). Los agentes infecciosos, como el virus linfotrópico de células T humanas tipo 1 (HTLV-1), agente causal de a leucemia/linfoma de células T en adultos, y el virus del tumor mamario murino (MMTV), asociado con el cáncer de mama en humanos, son responsables del 18 % de todos los casos de cáncer en el mundo. Los ARN de HTLV-1 y MMTV posee una actividad IRES regulada por ITAFs. Esta observación nos llevó a cuestionarnos si RBPs, como HuR y hnRNPK, asociadas con el cáncer, actuarían como ITAFs para los IRES de MMTV-1 y HTLV-1. Para responder a esta duda, se transfectaron células HEK293T y HeLa con un vector bicistrónico (dl MMTV IRES o dl HTLV-1 IRES) junto con un plásmido que codifica para la proteína de interés (hnRNPK o HuR). La distribución de las proteínas sobreexpresadas se visualizó mediante inmunofluorescencia. Se midió la actividad de la luciferasa para determinar la función de IRES. Se realizaron ensayos de Western blot para monitorear la sobreexpresión de proteínas y se realizó RISH-PLA para determinar la proximidad proteína-ARN. Este estudio establece que tanto las proteínas hnRNPK como HuR se distribuyen en el núcleo y el citoplasma. En células, la sobreexpresión de hnRNPK incrementó la actividad del IRES de MMTV, y la dimetilación asimétrica de hnRNPK mediada por la proteína arginina metiltransferasa 1 indujo significativamente la capacidad de esta proteína de promover la actividad del IRES de MMTV. Por otro lado, HuR disminuyó la actividad del IRES de HTLV-1 mientras aumentó la del IRES de MMTV. Además, se estableció que hnRNPK se encontraba en estrecha proximidad con el IRES del dl HTLV-1, lo que sugiere una interacción proteína-mRNA. Este trabajo proporciona evidencia de RBPs relacionadas con el cáncer, HuR y hnRNPK, actúan como ITAFs y regulan el inicio de la traducción mediada por IRES de los ARN de los oncoretrovirus MMTV y HTLV1. Además, las modificaciones postraduccionales de hnRNPK pueden afectar su efecto sobre la actividad de IRES. Comprender este mecanismo puede revelar posibles dianas terapéuticas para las infecciones retrovirales asociadas con el cáncer.

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