Bueno, pues la siguiente y última ponencia del día de hoy
es impartida por Ana Belén San Martos del Departamento de
Psicobiología y lleva por título
Tributirina de la microbiota al recuerdo,
efectos beneficiosos de los ácidos grasos de cadena corta
sobre el aprendizaje y la memoria.
Gracias.
Bueno, pues buenos días a todos.
Lo primero, gracias por aguantar aquí hasta el final.
Y como ha presentado Nuria,
voy a explicar una serie de experimentos en esta charla
que he titulado Tributrina de la microbiota al recuerdo,
para intentar explicar los efectos beneficiosos que hemos visto
en un ácido graso de cadena corta en concreto sobre el aprendizaje
y la memoria.
Para empezar, ¿qué es la tributirina?
La tributirina es un triglicérido
que aparece cuando tres moléculas de ácido butírico,
que es uno de estos ácidos grasos de cadena corta,
se unen a otra de glicerol.
De manera que la tributirina actúa como precursor
de este ácido butírico.
El ácido butírico lo podemos obtener de varias maneras.
La principal es en los alimentos en los que es abundante,
como los productos lácteos,
pero también en otros alimentos que, aunque no contienen ácido butírico,
cuando los ingerimos, las bacterias de nuestra microbiota
pueden fermentar los componentes de estos alimentos
y producirlo.
Una vez que se ha generado este ácido butírico,
puede llegar a otras partes de nuestro organismo.
Estos alimentos son los ricos en fibra,
como las frutas y las verduras.
Del ácido butírico se sabe que produce efectos muy beneficiosos
sobre algunas funciones periféricas de nuestro organismo,
pero actualmente es de gran interés por los efectos beneficiosos
que se ve que está produciendo
sobre diversos procesos del sistema nervioso central.
De ahí que ya hablemos de este eje microbiota, en nuestro caso ácido
butírico cerebro.
En la literatura ya hay bastantes datos sobre estos efectos
en el sistema nervioso central,
concretamente en los procesos de aprendizaje y memoria,
ya que se ha visto que cuando ingerimos esta dieta
con ácido butírico mejora la memoria
en diferentes condiciones de deterioro,
como es el que producen las dietas altas en grasa,
de esto hablaré un poquito más después.
Se ha visto también mejora de la memoria en modelos
de envejecimiento e incluso ya en enfermedades neurodegenerativas
como la enfermedad de Alzheimer.
En cuanto al mecanismo de acción del ácido butírico,
aún no se ha establecido del todo,
pero en la bibliografía se apunta a este receptor,
que es el pepargamma, que es un receptor intracelular,
como posible causante de estos efectos beneficiosos
del ácido butírico.
El pepargamma se expresa abundantemente en el tejido adiposo,
pero también está expresado muy abundantemente en el cerebro,
concretamente en el hipocampo,
una de las estructuras más importantes
para los procesos de aprendizaje y memoria.
Sin embargo, el ácido butírico presenta algunos inconvenientes.
Ya han descrito hace bastante tiempo algunos autores que puede ser tóxico
cuando los animales como las ratas lo consumen de manera oral
y aquí presentamos a la tributirina, ventajosa en este sentido
porque es muy bien tolerada por los animales y es por esto
que en nuestros experimentos hemos elegido la tributirina
para estudiar su papel en lo que ahora os voy a contar.
Cuando iniciamos los experimentos,
lo único que se sabía de la tributirina
es que tenía efectos beneficiosos en los perfiles metabólicos
y que era muy antiinflamatoria a nivel periférico.
Pero no había nada ni un solo dato
de qué hacía la tributirina en el sistema nervioso central
y mucho menos en los procesos de aprendizaje y memoria.
Así que nos lanzamos.
Y lo primero que hicimos fue elaborar una dieta
enriquecida en tributirina.
Esta dieta se la dábamos a nuestros ratones, que eran ratones jóvenes,
y la consumían durante 48 horas.
Para poder evaluar cómo estaba su memoria
después de esta dieta, primero teníamos que deteriorarla.
Y para eso utilizamos un antagonista muscarínico, que es la escopolamina,
que igual con este nombre no suena,
pero quizás si digo burundanga es más conocido.
La burundanga también es una sustancia de abuso
que se utiliza precisamente para inducir amnesia.
Así que, bueno, es la molécula que utilizamos para deteriorar
la memoria de nuestros animales.
Y fijaos, bueno, lo medimos en este laberinto, que es el laberinto en I,
muchos de vosotros lo conoceréis.
En este laberinto lo que hacemos es dejar
que el animal explore libremente los tres brazos que lo componen
y medimos alternancias correctas.
Esto significa que el animal,
cuando visita tres brazos de este laberinto
sin repetir ninguno, lo está haciendo bien,
es una alternancia correcta.
Sin embargo, si repite un brazo en el que acaba de estar,
entendemos que su memoria está un poco mal porque no recuerda
que ya ha estado ahí y vuelve a entrar.
Si vemos en esta gráfica,
damos a unos animales una dieta control,
les administramos la escopolamina y vemos que efectivamente
lo que ocurre es que, es que tienen menos alternancias correctas,
es normal, la escopolamina está funcionando,
pero los animales que también les habíamos administrado
escopolamina y previamente habían consumido las 48 horas
de dieta con tributirina,
eran resistentes a esta escopolamina, es decir,
que la tributirina estaba mejorando la memoria espacial.
Esta memoria espacial es dependiente de hipocampo,
esa estructura que os decía que es tan importante
para el aprendizaje y la memoria.
Así que realizamos estudios de expresión génica
en esta estructura, en el hipocampo.
Y bueno, encontramos muchísimos resultados,
pero solo os pongo este porque es una sobreexpresión
bastante espectacular, del receptor P-pargamma,
este que os comentaba también al principio,
en los animales que habían consumido la dieta contributirina.
Para completar estos experimentos utilizamos en nuestro grupo
de investigación una técnica que es la electrofisiología
y en esta técnica utilizamos rodajas de hipocampo de los animales
y registramos de manera extracelular
las neuronas piramidales en un área concreta del hipocampo,
en el área CA1, y estudiamos no solo transmisión basal
sino también procesos de plasticidad como es la potenciación a largo plazo
o LTP.
Este proceso de plasticidad
es el mecanismo que subyace a lo que vemos en la conducta,
es lo que está detrás de lo que vemos en el animal completo.
Fue descrito por Bliss y Lomo
en 1973 y se define como una intensificación duradera
en la transmisión de señales entre dos o más neuronas que resulta
de una estimulación sincrónica de ambas tras una estimulación
de alta frecuencia, HFS por sus siglas en inglés.
Lo que debe ocurrir cuando hacemos estos registros de LTP,
como vemos en esta gráfica, que está representado el nivel
de esta LTP de potenciación en función del tiempo de registro,
aplicamos esta estimulación de alta frecuencia a nuestra rodaja
y vemos que la potenciación es duradera,
dura hasta el final de nuestro registro.
Cuando los animales no tienen del todo bien su memoria,
Lo que ocurre tras esta estimulación de alta frecuencia
es que este mecanismo vuelve,
esta potenciación cae a sus niveles basales.
A esto lo llamamos como deterioro de la LTP.
Bueno, pues si recordamos este experimento en los que
nuestros ratones con tributirina eran resistentes a la escopolamina,
hicimos los experimentos en electrofisiología y de nuevo
utilizamos la escopolamina.
También es un modelo muy utilizado para deteriorar esta LTP.
Como vemos en la gráfica en color gris,
rodajas perfundidas, porque es un sistema in vitro,
perfundimos la rodaja con la escopolamina
y vemos que este mecanismo plástico está deteriorado.
Sin embargo, las rodajas de los animales
que perfundimos con escopolamina y tributirina al mismo tiempo,
no ocurre este deterioro.
Como vemos en esta gráfica,
los animales tienen este mecanismo de plasticidad prácticamente idéntico
a los controles.
De nuevo,
la tributirina está revirtiendo el daño que induce la escopolamina.
Quisimos entonces ver qué pasaba en otros modelos de deterioro,
no solo con la escopolamina, y bueno,
pues precisamente lo teníamos en casa.
En mi grupo de investigación, llevan muchísimos años trabajando
sobre los efectos deleterios de las dietas altas en grasa,
sobre estos procesos que os cuento, y concretamente en ese momento
y paralelamente a estos experimentos,
estábamos viendo que una dieta enriquecida en grasas saturadas,
que llamamos SOLF,
deteriora el mecanismo de plasticidad sináptica,
como vemos aquí en negro la LTP,
ha acompañado también de un deterioro a nivel cognitivo,
medido de nuevo en el laberinto en I. Bueno,
pues rodajas de animales que habían consumido esta dieta SOLF
de manera crónica y perfundidos con tributirina,
vemos que este deterioro no ocurre.
La tributirina, perdón, estamos viendo que de nuevo
revierte el deterioro que induce en este caso las dietas altas
en grasa.
Para poder estudiar un poquito más lo que hacen las dietas SOLF
en un modelo un poco más sofisticado,
que no sea el laberinto en I, hemos realizado experimentos
en otro laberinto, que es el radial de ocho brazos.
Digo que es más sofisticado
porque en este laberinto no solo estudiamos memoria,
sino que también podemos estudiar aprendizaje.
¿Por qué?
Porque es un protocolo de muchísimos días.
Muy largo, todos consecutivos.
Y lo que consiste es que el ratón de nuevo puede explorar libremente
el laberinto
y tiene una misión, que es encontrar cuatro reforzadores
que están colocados siempre en los mismos cuatro brazos.
Si lo vemos aquí en la pantalla, imaginaos cuatro brazos de laberinto
siempre con un reforzador.
Cada vez que el ratón llega al laberinto tiene
que encontrar esos reforzadores.
Bueno, pues ¿qué ocurre?
Pues que el ratón va aprendiendo.
Si día a día se encuentra la misma misión,
como vemos aquí en color blanco, que son los controles,
en esta gráfica que es de latencia vemos el tiempo que tardan
los animales cada día en encontrar esos reforzadores,
el tiempo va bajando, los animales aprenden,
saben dónde están, se ubican en el espacio,
les ponemos claves.
Bueno, pues los animales que habían consumido crónicamente
la dieta SOLF, tanto machos como hembras,
no tienen esta curva de aprendizaje.
No se acuerdan del día anterior,
no saben encontrar esos reforzadores.
Es muy dañina para el aprendizaje y la memoria.
Bueno, pues decidimos en un momento dado este protocolo
quitarles la dieta SOLF y darles 48 horas de dieta contributina
y ver qué pasaba en el laberinto.
Y fijaos, lo que encontramos fue espectacular.
Aquí las diferencias que había previamente en el aprendizaje
y la memoria se eliminan llegando casi a niveles de controles,
saben ubicarse en el espacio, saben encontrarlos.
Y aquí nos hicimos una pregunta, ¿es porque están comiendo tributirina
o es porque no están comiendo lo malo?
¿Qué está pasando?
Así que volvimos a darles otras 48 horas de dieta,
pero en este caso ni lo bueno ni lo malo,
una dieta control.
Y les volvimos a poner en el laberinto.
Y aquí pues ya salimos de dudas, vemos en el caso de los machos
que efectivamente es la tributirina la que está haciendo
que tengan mejor memoria porque al comer dieta control
vuelven a hacerlo mal, sin embargo en las hembras
esto no era así, las hembras tras 48 horas de esa dieta control
seguían haciéndolo bien, así que en el caso
de las hembras no era la tributirina lo que estaba haciendo
lo bueno y en el caso de los machos sí.
Además de este protocolo crónico de ingesta de SOLF,
de 8 semanas tenemos otro modelo que lo llamamos agudo,
lo llamamos atracón,
porque los animales solo tienen acceso a la dieta SOLF
durante 2 horas.
Los animales previamente han ayunado,
así que cuando llegan a esas 2 horas tienen muchísima hambre
y se comen todo lo que pueden.
Entonces, bueno, lo primero, pues le dimos estas dos horas de SOLF
y encontramos este resultado tan espeluznante
y es que en los machos simplemente esas dos horas de SOLF
ya está deteriorando su memoria espacial.
Esto en las hembras no ocurría, era exclusivo de los machos
y fue tan espeluznante y sorprendente
que doy fe que lo hemos repetido muchísimas veces y siempre sale.
Además, está acompañado de un fuerte deterioro de la LTP,
¿vale?
Únicamente esas dos horas de ingesta de SOLF.
Bueno, pues.
Cuando les damos previas esas dos horas
nuestras 48 horas de dieta con tributirina,
no hay diferencias en su memoria espacial
y su mecanismo de plasticidad del ATP está completamente conservado.
Además, en este protocolo hemos medido la expresión génica
de ese receptor P para gamma, no sé si os acordáis,
y las dos horas de SOLF lo inhiben significativamente,
mientras que cuando han comido previamente
las 48 horas de tributirina,
No existe esa inhibición del receptor.
Si recordamos, que lo conté al principio,
que la dieta con tributirina por sí sola
sobreexpresaba de esta manera tan potente el receptor P-paragamma,
pues nos quedaba investigar y demostrar si P-paragamma
es el mecanismo de acción de esta tributirina.
Por último, últimos experimentos.
Volvemos a nuestros registros de electrofisiología y lo que hicimos
fue antagonizar al receptor pepargamma,
no le dejamos actuar.
Poníamos en nuestras rodajas de hipocampo la tributirina
junto con un antagonista del receptor pepargamma en un caso
y en otro caso un inhibidor de AMPK,
que es una molécula que está implicada
en la señalización del receptor.
Cuando hacíamos esto,
veíamos que la tributirina no era capaz de hacer su función
en la LTP, no la podía modular como sí que lo estaba haciendo
por sí sola.
Así que esto ya nos dio la respuesta para decir que la tributirina
modula estos mecanismos a través del receptor P-paragamma
y la señalización de este a través de AMPK.
Como resumen y conclusiones de este trabajo,
podemos decir que la tributilina regula la expresión génica
de los receptores hipocampales involucrados en procesos relacionados
con el aprendizaje y la memoria, muy específicamente el pepargamma.
Tiene efectos beneficiosos sobre estos procesos
y también los mecanismos que subyacen,
los moleculares que están detrás,
en diferentes condiciones de deterioro cognitivo,
como hemos visto la escopolamina o las dietas altas en grasa,
Y podemos ya determinar la existencia de una vía en el hipocampo
que conecte tributirina, pepargamma y MPK y podría
ser la base de los efectos en la plasticidad sináptica hipocampal
relacionados con la memoria.
Y por último, destacar el potencial terapéutico
que tiene la tributirina que puede convertir a esta molécula
en una herramienta muy prometedora para determinadas condiciones
de deterioro de la memoria.
Y simplemente, pues me gustaría decir que estamos haciendo
muchas más cosas.
Tenemos ya un experimento en marcha de perinatal en el que las madres
embarazadas van a consumir estas dietas
y vamos a estudiar a las crías.
Hemos iniciado también un modelo de envejecimiento
en el que tenemos ya resultados preliminares
y la Comunidad de Madrid nos ha aceptado ya un procedimiento
para poder empezar a trabajar en modelos de Alzheimer.
Nada, muchísimas gracias a todos otra vez por estar aquí resistiendo
hasta el final.
Muchas gracias a Javier y Díaz
por todo el trabajo que ha hecho organizando este foro.
Al resto de mi grupo de investigación,
María Roca Tamel Salinas y, por supuesto,
a mi IP, Nuria del Olmo, mi directora de tesis.
Me ha dirigido
y acompañado en todo esto siempre y sin ella no sería posible.
Gracias.
Muchas gracias, Leandro.
Tenemos tiempo para preguntas, así que.
Muchísimas gracias, Belén.
Excelente presentación.
Me gustó mucho y creo que a todos también.
¿Han pensado en utilizar el water maze como prueba?
Sí, lo hemos pensado varias veces, pero siempre lo hemos descartado,
porque los ratones no son tan buenos nadadores
como son las ratas, además son oscuros,
y lo que sí que hemos iniciado es el barnes,
que es otro procedimiento de otro laberinto de memoria,
que es también adecuado para estudiar estos procesos,
y ya lo hemos utilizado también.
Muchas gracias.
Muchas gracias Belén, me ha encantado la presentación,
viva la tributrina.
Solo quería preguntarte a qué se deben esas diferencias
entre machos y hembras, a qué lo achacas tú y si has medido
a nivel de expresión génica o proteica a MPK,
porque has buscado la relación con Pepar Gamma.
Gracias, Carlos.
Bueno, con respecto al MPK, no.
Estos experimentos son bastante recientes,
entonces aún no nos ha dado tiempo, lo tenemos totalmente pendiente,
tenemos que hacerlo.
Y en cuanto a las diferencias entre machos y hembras,
pues estamos también igual de perdidas que tú.
Todo el rato vemos el deterioro en los machos,
tanto en el crónico como en el agudo,
o sea, todo siempre es en los machos.
Nosotras no estudiamos el ciclo, Tampoco pensamos que vaya por ahí,
pero sí que hemos estudiado la expresión génica
de algunas interleuquinas en el hipocampo
y sí que en las hembras y no en los machos nos salen.
Entonces, bueno, quizás podría
ser por algo inflamatorio que nos estamos perdiendo
y que aún no hemos investigado.
Muchas gracias.
Gracias.
¿Alguna más?
Me ha quitado la pregunta porque te iba a hacer eso.
Me ha dejado sin pregunta.
Me parecían muy interesantes las diferencias entre machos
y hembras.
Nada, pues.
Mira, por allí.
Hola Belén, enhorabuena por la presentación,
muy didáctica y la verdad que se aprende muchísimo.
No, solamente una duda,
porque pensando con esto de la memoria
y que ayuda a la reconciliación de la memoria y tal,
la tributurina, ¿esto podría tener alguna implicación terapéutica
también para Alzheimer o algo así?
No sé, se habla.
Bueno, sí.
Si entendemos la tributirina como precursor de ácido butírico,
que es lo que es, el ácido butírico
ya se ha visto que reduce las placas de beta-amiloide,
mejorando la plasticidad y la consolidación de la memoria.
Así que sí, vamos a empezar a trabajarlo para ver
si la tributirina también lo hace y yo espero que alguna implicación
tenga.
Muchísimas gracias.
Creo que no tenemos ninguna pregunta más,
así que muchísimas gracias Belén.