La obesidad afecta mucho m\u00e1s que el metabolismo y el almacenamiento de grasa. Altera la actividad inmunitaria, la estructura nerviosa y la organizaci\u00f3n tisular en m\u00faltiples sistemas org\u00e1nicos, aumentando el riesgo de enfermedades como la diabetes tipo 2, las enfermedades cardiovasculares, los accidentes cerebrovasculares, la neuropat\u00eda y el c\u00e1ncer. Sin embargo, a pesar de estos efectos sist\u00e9micos, los investigadores carec\u00edan de herramientas capaces de estudiar los cambios asociados a las enfermedades en todo el organismo, en organismos intactos y con alta resoluci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Un equipo liderado por el profesor Ali Ert\u00fcrk, director del Instituto de Inteligencia Biol\u00f3gica (iBIO) de Helmholtz Munich y profesor de la LMU, ha desarrollado\u00a0MouseMapper<\/a>, un conjunto de algoritmos de aprendizaje profundo basados \u200b\u200ben modelos fundamentales, dise\u00f1ados para analizar datos de im\u00e1genes biol\u00f3gicas de todo el cuerpo. El sistema segmenta autom\u00e1ticamente 31 \u00f3rganos y tipos de tejido, a la vez que mapea cuantitativamente nervios y c\u00e9lulas inmunitarias en todo el organismo, lo que permite un an\u00e1lisis multisist\u00e9mico integral en ratones intactos.<\/p>\n\n\n\n “MouseMapper se basa en un modelo fundamental, lo que significa que generaliza mucho m\u00e1s all\u00e1 de los datos con los que fue entrenado originalmente”, afirma Ying Chen, coautora principal del estudio\u00a0publicado<\/a>\u00a0en\u00a0Nature.<\/p>\n\n\n\n Para crear mapas corporales completos, los investigadores marcaron nervios y c\u00e9lulas inmunitarias en ratones con marcadores fluorescentes visibles al microscopio. Luego, utilizaron t\u00e9cnicas de aclaramiento de tejidos<\/a> para hacer que los animales fueran transparentes, preservando al mismo tiempo las se\u00f1ales fluorescentes, lo que permiti\u00f3 obtener im\u00e1genes del interior de cuerpos intactos.<\/p>\n\n\n\n Mediante microscop\u00eda de l\u00e1mina de luz<\/a>\u00a0especializada, el equipo captur\u00f3 im\u00e1genes tridimensionales detalladas de ratones completos, generando conjuntos de datos con decenas de millones de estructuras celulares en \u00f3rganos y tejidos. Posteriormente, MouseMapper analiz\u00f3 autom\u00e1ticamente estos datos, identificando nervios, c\u00famulos de c\u00e9lulas inmunitarias y regiones anat\u00f3micas en todo el cuerpo. Esto permiti\u00f3 a los investigadores determinar con precisi\u00f3n d\u00f3nde se producen la inflamaci\u00f3n y el da\u00f1o estructural en diferentes tejidos, incluidos la grasa, el m\u00fasculo, el h\u00edgado y los nervios perif\u00e9ricos, sin necesidad de que preseleccionaran regiones de inter\u00e9s espec\u00edficas.<\/p>\n\n\n\n Para investigar c\u00f3mo la obesidad remodela el cuerpo, los investigadores alimentaron a ratones con una dieta rica en grasas que indujo obesidad y disfunci\u00f3n metab\u00f3lica similar a la observada en humanos. Mediante MouseMapper, se revelaron cambios generalizados tanto en la organizaci\u00f3n de las c\u00e9lulas inmunitarias como en la arquitectura nerviosa en todo el organismo.<\/p>\n\n\n\n Uno de los hallazgos m\u00e1s llamativos fue un cambio estructural en parte del nervio trig\u00e9mino, un nervio facial principal responsable de la sensibilidad facial y las funciones motoras. En ratones obesos, estos nervios sensoriales presentaban muchas menos terminaciones y ramificaciones, lo que sugiere una p\u00e9rdida de la funci\u00f3n nerviosa normal. Los experimentos de comportamiento demostraron adem\u00e1s que los animales respond\u00edan menos a la estimulaci\u00f3n sensorial que los ratones delgados, lo que vincula el da\u00f1o estructural con el deterioro de la funci\u00f3n sensorial.<\/p>\n\n\n\n A continuaci\u00f3n, los investigadores examinaron el ganglio trig\u00e9mino, la estructura que contiene los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales faciales. Mediante prote\u00f3mica espacial, identificaron alteraciones moleculares asociadas con la remodelaci\u00f3n nerviosa y la inflamaci\u00f3n. Sorprendentemente, muchas de las mismas firmas moleculares tambi\u00e9n se detectaron en el tejido trigeminal de personas con obesidad, lo que sugiere que las alteraciones nerviosas asociadas a la obesidad observadas en ratones tambi\u00e9n se producen en humanos.<\/p>\n\n\n\n “Hemos descubierto cambios estructurales y moleculares previamente desconocidos en el ganglio trig\u00e9mino y sus ramificaciones faciales, y la misma huella molecular se conserv\u00f3 en el tejido humano. Este tipo de hallazgo simplemente no puede surgir estudiando un \u00f3rgano a la vez”, afirma la Dra. Doris Kaltenecker, cient\u00edfica s\u00e9nior del Instituto de Diabetes y C\u00e1ncer (IDC) de Helmholtz M\u00fanich y primera autora del estudio.<\/p>\n\n\n\n M\u00e1s all\u00e1 de la obesidad, los investigadores creen que MouseMapper podr\u00eda transformar el estudio de enfermedades complejas que afectan a m\u00faltiples sistemas org\u00e1nicos simult\u00e1neamente, como la diabetes, el c\u00e1ncer, la neurodegeneraci\u00f3n y los trastornos autoinmunes. A diferencia de los m\u00e9todos anteriores, centrados en \u00f3rganos o tejidos espec\u00edficos, MouseMapper ofrece una plataforma de an\u00e1lisis integral del organismo capaz de identificar focos de enfermedad en todo el cuerpo. El equipo ha puesto a disposici\u00f3n del p\u00fablico en l\u00ednea conjuntos de datos de cuerpo entero, lo que permite a cient\u00edficos de todo el mundo explorar los cambios asociados a la obesidad en los tejidos y sistemas org\u00e1nicos.<\/p>\n\n\n\n “Nuestro objetivo es crear un marco integral para comprender c\u00f3mo las enfermedades afectan al cuerpo como un sistema interconectado”, afirma Ert\u00fcrk. “Nuestra visi\u00f3n a largo plazo es construir\u00a0gemelos digitales<\/a>\u00a0verdaderamente realistas de ratones sanos y enfermos: atlas a nivel celular que podamos consultar, modificar y analizar computacionalmente. Esto nos permitir\u00eda identificar los primeros cambios que provoca una enfermedad, dise\u00f1ar intervenciones para prevenirlos y acelerar el descubrimiento de nuevos tratamientos, al tiempo que reducimos el n\u00famero de experimentos f\u00edsicos necesarios”.<\/p>\n\n\n\nMirando dentro de un rat\u00f3n completamente transparente<\/h2>\n\n\n\n
Nuevos hallazgos sobre la obesidad, desde el rat\u00f3n hasta el ser humano<\/h2>\n\n\n\n
Una plataforma para el estudio de enfermedades sist\u00e9micas<\/h2>\n\n\n\n