Biología (plan 1997) 2022-2

Quinto Semestre, Taller Nivel 1

Taller Fisiología de los Canales Iónicos.

El taller se lleva acabo en el Laboratorio Nacional de Canalopatías (LaNCa) del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM. Dónde estudiamos el papel de los canales ionicos en condiciones fisiológicas, asi como en condiciones patológicas, a este tipo de condiciones se les denomina Canalopatías.

Si quieres saber más sobre este taller puedes dar click a al sigueinte liga, o bien puedes continuar leyendo.

https://docs.google.com/presentation/d/14V40fGXW_gnhDnNQ2wJ7wNrhIgb_qsqrwwts1NdTUzo/edit?usp=sharing

Pero.. ¿Qué es un canal iónico?

Son proteínas en las membranas celulares formadoras de poros que permiten que los iones pasen a través del poro del canal en favor de su gradiente. Son el elemento fundamental de la excitabilidad de las membranas y del potencial de acción, ayudan a mantener la actividad eléctrica de las células excitables, como neuronas o células musculares

¿Qué pasa cuando los canales no funcionan de manera adecuada?

Las canalopatías pueden resultar del aumento o la pérdida de la función de un canal, y pueden ser tanto adquiridas como heredadas.

• Canalopatías Cardiacas

• Canalopatías relacionadas con el dolor

• Canalopatías emergentes: el cáncer

¿Qué hacemos en el laboratorio para estudiar los canales iónicos y las canalopatías?

Estudio de canales iónicos así como algunas canalopatias mediante técnicas de alto rendimiento: electrofisiología, micsocopía de fluorescencia y citometría de flujo

¿Qué hacemos en el laboratorio para estudiar los canales iónicos?

Además de la electrofisiología, y la fluorescencia también aprenderás:

• Trabajo básico en el laboratorio (cálculos de soluciones, conteo celular, microscopía básica, pipeteo, buenas prácticas de laboratorio, etc.)

• Preparación de soluciones fisiológicas y medios de cultivo.

• Cultivo de líneas celulares, así como cultivo primario.

• Como mantener y cuidar líneas celulares.

• Análisis de datos e imágenes generadas por los diferentes experimentos.

Evaluación

ü Durante los tres primeros niveles llevarás una vez a la semana una clase de 2 horas, la cual se imparte en el IFC, en un horario conveniente para los integrantes del taller. Esta clase a veces será teórica o a veces serán prácticas.

ü Además, si puedes asistir en otro horario al laboratorio para ver los diferentes experimentos y diferentes técnicas, eres bienvenido.

ü Evaluamos la asistencia al taller, y hacemos un examen escrito de las clases teóricas.

ü Durante los tres primeros niveles te relacionarás con el trabajo del laboratorio, así como con las técnicas y proyectos que llevamos a cabo, de manera que puedas elegir un proyecto de tesis para el final del tercer nivel.

ü Durante el cuarto nivel te podrás dedicar completamente a desarrollar tu proyecto de tesis.

Proyectos

Trabajamos con el canal Kv10.1 que es un marcador de cáncer, del cual investigamos:

• Bloqueadores del canal Kv10.1 como blanco terapéutico

• Evaluación del efecto de bloqueadores del canal Kv10.1 sobre fenómenos relacionados con el cáncer como la proliferación, la migración y la invasividad celular.

Banco de Toxinas

• Tenemos cerca de 700 toxinas para probar en los canales:
• Nav 1.7 Asociado al dolor.
• hERG 11.1 asociado a la repolarización del potencial de acción cardiaco.

Cardiomiocitos:

• Estudios funcionales de cardiomiocitos humanos diferenciados de células pluripotentes

1. La hipertensión esencial, una canalopatía? Estudios recientes de nuestro laboratorio apuntan a que las células cromafines adrenales de ratas espontáneamente hipertensas secretan demasiada adrenalina y noradrenalina porque no regulan bien su calcio intracelular. Estas hormonas son potentes vasopresores cardiotónicos y la presión arterial se eleva desde etapas juveniles. Encontramos que la desregulación del calcio resulta de una ganancia de función del receptor de ryanodina, canal iónico intracelular que suelta calcio del retículo endoplasmico. Un proyecto en curso consiste en estudiar este canal en aislamiento para entender la causa de su disfunción

2. Modelaje in vitro de cardio-canalopatías. Una causa frecuente de muerte súbita en jóvenes sanos es el síndrome del intervalo QT alargado (SQTL) del electrocardiograma. Esta condición se asocia con mutaciones de los canales responsables de la función eléctrica del corazón. En colaboración con los electro cardiólogos del Instituto Nacional de Cardiología cultivamos cardiomiocitos humanos normales y los transfectamos con los canales patológicos identificados en los pacientes. También usamos reprogramación celular para generar miocitos cardiacos a partir de biopsias cutáneas de pacientes con SQTL de causa desconocida para entender como se afecta su función.

3. Encefalitis autoimune contra el receptor a NMDA, una canalopatía psiquiátrica. Esta enfermedad que ataca al receptor sináptico a N-metil-D-aspartato (NMDA-R), que también forma un canal iónico, se caracteriza por la presencia de anticuerpos contra la subunidad GluN1 en el liquido cefalorraquídeo. Los pacientes suelen ser mujeres jóvenes y niños/as que presentan de manera rápida y secuencial: psicosis, movimientos anormales, disfunción autonómica y coma. En colaboración con investigadores del Instituto Nacional de Neurología, estudiamos los efectos de anticuerpos comerciales contra la subunidad GluN1 o del liquido cefalorraquídeo de pacientes, empleando electrofisiología e Imagenología de calcio en cultivos de corteza cerebral y en rebanadas vivas de cerebro. Nos interesa entender el mecanismo por el cual el anticuerpo induce perdida de función de este canal iónico.

I. Variabilidad de la Frecuencia Cardiaca (VFC) en Contextos Clínicos. La respuesta al estrés se da en tres etapas fisiológicas: Alarma, Resistencia y Extenuación.
Estudiamos si la VFC puede ser un revelador fisiológico de estas etapas de deterioro, si se puede asociar a otros marcadores metabólicos o bioquímicos, o psicológicos de fácil acceso. ¿si podemos proponer otros enfoques de valoración de la salud?

Estudiamos con herramientas de la Dinámica no lineal la interacción entre variables cardiovasculares en pacientes con enfermedad renal crónica, depresión o problemas de consumo de alcohol, y sus posibles diferencias con personas sanas. Se analizan series de datos de variables como:1) Presión Arterial Sistólica, Frecuencia Cardiaca, VFC2) Amplitud respiratoria,3) Marcadores metabólicos4) Estrés psicológico, o cognitivo por ejemplo

II. Modelos Experimentales de Arritmias Cardiacas. a) Estudiamos cómo las propiedades del substrato extracelular representado por andamios electrohilados, modifica la variabilidad de la actividad espontánea de los cardiomiocitos ventriculares embrionarios de pollo. Hemos encontrado por ejemplo, que el substrato conocido como biovidrio, la proporción de Ca2+ que contienen las mezclas, influye claramente en las propiedades de adhesión y dela actividad espontánea.b) Los andamios electrohilados con Poli-capro-lactona (PCL), han revelado también gran factibilidad para favorecer el crecimiento de cardiomiocitos.
c) Empleando mezclas de diferentes derivados siliconados, hemos mostrado que sepuede ajustar la dureza del substrato, influyendo en la adhesión y en los patrones deactividad de los cardiomiocitos.
d) Estamos iniciando una colaboración con el Lab. Nacional de Canalopatías para ensayar en un contexto seudo-tisular a los cardiomiocitos derivados de células humanas.

Proyectos Experimentales:
I. Efecto de Toxinas de Animales Marinos sobre Canales Iónicos de relevancia Terapéutica①:
a. Canal de Potasio Kv10.1, asociado a Cáncer
b. Canal de Sodio Nav1.7, asociado a Dolor Crónico

II. Estudio de Canales Iónicos asociados con Leucemia Aguda
en Humanos y Líneas Celulares Leucémicas②

III. Análisis Biofísico de Canales Iónicos de Relevancia Cardiaca③:
a. Canal de Potasio Kir2.1
IV. Efecto de Radiación sobre el canal de Sodio Nav1.7④

① En colaboración con el Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM
② En colaboración con la Universidad de Colima
③ En colaboración con la Universidad Autónoma Metropolitana
④ En colaboración con el Instituto de Investigaciones Nucleares

Si estas interesado puedes cominicarte:

canalopatias@ifc.unam.mx

Laboratorio Nacional de Canalopatías

Edificio Anexo Planta Baja

Instituto de Fisiología Celular

Dr. Arturo Hernández Cruz: ahernan@ifc.unam.mx