Cuando piensas en el azúcar probablemente pienses en el dulce, blanco, azúcar de mesa cristalina que utiliza para hacer galletas o endulzar su café. Pero sabías que dentro de nuestro cuerpo, Las moléculas simples de azúcar se pueden conectar entre sí para crear estructuras poderosas que recientemente se ha descubierto que están relacionadas con problemas de salud. incluido el cáncer, envejecimiento y enfermedades autoinmunes.

Estas largas cadenas de azúcar que cubren cada una de nuestras células se llaman glucanos, y según la Academia Nacional de Ciencias, La creación de un mapa de su ubicación y estructura nos llevará a una nueva era de la medicina moderna. Esto se debe a que el glucógeno humano, la colección completa de azúcares dentro de nuestro cuerpo, alberga glucanos aún por descubrir con el potencial de ayudar a los médicos a diagnosticar y tratar a sus pacientes.

Gracias a la atención mundial obtenida por la finalización en 2003 del Proyecto Genoma Humano, la mayoría de la gente ha oído hablar del ADN, genómica e incluso proteómica:el estudio de las proteínas. Pero el estudio de los glicanos, también conocidos como glicómicos, está unos 20 años por detrás de otros campos. Una razón de este retraso es que los científicos no han desarrollado las herramientas para identificar rápidamente las estructuras de glucanos y sus sitios de unión en las células de las personas. La "capa de azúcar" ha sido un misterio.

Hasta ahora, es decir.

Si bien la mayoría de los laboratorios se centran en la investigación celular o molecular, nuestro laboratorio está dedicado al desarrollo de tecnología para caracterizar rápidamente las estructuras de glucanos y sus sitios de unión. Nuestro objetivo final es catalogar los cientos de miles de azúcares y sus ubicaciones en varios tipos de células, y luego utilizar esta información para adaptar las terapias médicas a cada individuo.

¿Por qué nos preocupan los glucanos?

En el futuro, Es probable que el análisis de los glucanos de un individuo se utilice para predecir nuestro riesgo de desarrollar enfermedades como la artritis reumatoide. cáncer o incluso alergias alimentarias. Esto se debe a que las alteraciones de la glucemia pueden estar vinculadas específicamente a estados patológicos particulares. También, Los procesos biológicos como el envejecimiento están relacionados con la inflamación de nuestra glucemia. Queda por probar si revertir estos cambios puede ayudar a prevenir enfermedades, o incluso un envejecimiento lento, una posibilidad intrigante.

Junto con el ADN, proteínas, y grasas, Los glucanos son una de las cuatro macromoléculas principales esenciales para la vida. De estos cuatro, los glicanos son los árbitros finales de cómo se comportan nuestras células.

El ADN orquesta cómo nos vemos, nuestra capacidad de pensar y comportarnos, e incluso determina las enfermedades a las que somos más susceptibles. Dentro de nuestro ADN hay segmentos cortos, genes, que a menudo contienen instrucciones sobre cómo sintetizar proteínas. Las proteínas, a su vez, son los "caballos de batalla" de la célula, llevando a cabo muchas de las funciones necesarias para la vida.

Sin embargo, cómo se comporta una proteína a menudo depende de qué glucanos se le adhieran. En otras palabras, estas moléculas de azúcar pueden influir en gran medida en cómo nuestras proteínas hacen su trabajo, e incluso cómo responderán nuestras células a los estímulos. Por ejemplo, si cambia algunos glucanos en el exterior de una celda, podría provocar que esa célula migre a una ubicación diferente en nuestro cuerpo.

El trabajo principal de los glicanos es modificar las proteínas y grasas que se encuentran en la superficie de nuestras células. Juntos, crean una capa de azúcar espesa alrededor de la célula. Si consideramos que la superficie de la celda es suelo, entonces los glicanos serían la maravillosa diversidad de plantas y follajes que brotan y aportan color e identidad a la célula. De hecho, si pudieras ver una celda a simple vista, se vería muy borroso. Imagínese un melocotón con 10 veces más pelusa.

Los glicanos etiquetan nuestras propias células y las identifican como 'propias'

La pelusa alrededor de una célula es su capa de glucano. Estar fuera de nuestras células Los glucanos son el primer punto de contacto para la mayoría de las interacciones celulares y, por lo tanto, influyen en la forma en que nuestras células se comunican entre sí. También puede pensar en los glucanos como un "código de barras" celular único. Por lo tanto, la pelusa de una célula del riñón se verá diferente a la pelusa de una célula inmunitaria. Pero también hay similitudes. De hecho, las células inmunes que examinan nuestro cuerpo en busca de patógenos saben que no deben atacar nuestras propias células "propias" debido a características comunes en el "código de barras" de glucanos que son compartidas por todas las células de nuestro cuerpo.

A diferencia de, las bacterias y los parásitos como la malaria tienen diferentes "capas de azúcar" que no se ven en las células humanas. Cuando los azúcares bacterianos se etiquetan como "extraños, "El sistema inmunológico de una persona se dirige a la bacteria para su destrucción. Sin embargo, algunos patógenos bacterianos dañinos como el estreptococo del grupo B, que comúnmente causan infecciones graves en los bebés, puede evitar la detección inmunológica haciéndose pasar por células humanas llevando glucanos similares como disfraz, como el lobo vestido con piel de oveja.

Desafortunadamente, algunos patógenos también pueden usar nuestros glucanos para ayudarlos a causar enfermedades. Los virus mortales como el VIH y el Ébola han evolucionado para apoderarse de glucanos específicos a los que luego se "bloquean" cuando infectan nuestras células humanas. Terapias que impiden que estos virus interactúen con nuestros glucanos, o que atacar a los glucanos específicos del virus puede ser una nueva vía para tratar estas infecciones.

Una nueva investigación también ha demostrado que los glucanos juegan un papel muy importante en el desarrollo de enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoide y la pancreatitis autoinmune. Esto no es sorprendente ya que los glicanos influyen directamente en la función de las células inmunes.

Normalmente, Nuestras células inmunes actúan como el "sistema de defensa de nuestro cuerpo, "e identificar y destruir invasores extraños como bacterias o virus dañinos. Pero cuando el cuerpo etiqueta erróneamente nuestras propias células como enemigas y lanza un ataque interno contra sí mismo, nace la autoinmunidad. Curiosamente, en tales casos, son los glucanos presentes en los anticuerpos autoatacantes que se comportan mal los que dictarán la fuerza del ataque en el cuerpo. Esta respuesta inmune anormal incluso puede dirigirse contra los glucanos. Por ejemplo, el sistema inmunológico puede confundir los glicanos "propios" como si fueran moléculas "extrañas". Nuestro equipo de investigación publicó recientemente un artículo que introdujo la teoría de la autoinmunidad de los glicanos, lo que explica algunas de estas relaciones.

Los glicanos en nuestra comida pueden desencadenar respuestas inmunes

Se han realizado muchos estudios que relacionan el consumo de carnes rojas con enfermedades como la aterosclerosis y la diabetes, pero no han podido mostrar por qué o cómo ocurre esto hasta hace poco. Un estudio intrigante sugiere que el culpable fue un azúcar con el nombre difícil de manejar, ácido N-glicolilneuramínico siálico no humano, o Neu5Gc para abreviar. Neu5Gc se encuentra en todos los mamíferos excepto en los seres humanos, porque los primeros humanos que pudieron producir Neu5Gc murieron de un antiguo parásito de la malaria.

Sin embargo, aunque ahora carecemos de la capacidad de producir Neu5Gc, nuestro cuerpo todavía tiene la capacidad de incorporarlo a los glucanos de nuestras células si lo obtenemos al comer carne roja. Una vez que se convierte en parte de la capa de glucano de nuestras células, nuestras células entonces tienen una sustancia "extraña" - Neu5Gc - rodeándolas. Esto puede desencadenar inflamación en todo el cuerpo porque nuestro sistema inmunológico reconoce Neu5Gc como "extraño" y lo ataca. La inflamación crónica causada por estos ataques internos puede provocar un ataque cardíaco, accidente cerebrovascular e incluso cáncer.

Nuestros cuerpos sintetizan decenas de miles de glucanos únicos, a menudo con estructuras ramificadas formadas a partir de simples bloques de construcción de azúcar. Las proteínas o grasas también se pueden modificar mediante docenas de glucanos únicos. Estas innumerables combinaciones hacen que el mapeo de glucanos sea una tarea difícil porque necesitamos una forma práctica y eficiente de analizar cientos de miles de patrones de glucanos.

Nuestro equipo de investigación ha desarrollado métodos para monitorear rápida y sólidamente el glucome humano. Aprovechando los avances de ingeniería y las mejoras en el procesamiento de muestras, nuestra técnica puede controlar miles de glucanos a la vez, lo que nos permite caracterizar los glicanos en células de controles sanos y pacientes con una variedad de enfermedades diferentes. Nuestro objetivo es utilizar estos datos para desarrollar modelos predictivos que ayuden a los médicos a diagnosticar y tratar todas las enfermedades humanas. Creemos que llegará una nueva ola de avances médicos a medida que desbloqueemos el "código de azúcar".

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.