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Tuesday, December 31, 2013

Colesterol, Hipercolesterolemia y Medicina Racional

Colesterol, Hipercolesterolemia y Medicina Racional


Para todos los que deseen entender cómo el colesterol afecta la salud cardiovascular, y cómo funcionan las medicinas que reducen el colesterol. Lo he escrito en un tono informal y a un nivel que pueda entender cualquier estudiante de biología de escuela superior. 

Éste es el primer draft, necesito arreglar la prosa y algunas de las ilustraciones.   :-)



¿QUE ES EL COLESTEROL, Y PARA QUE SIRVE?

El colesterol es una molécula de la familia de los lípidos. Es un esterol, que significa una combinación de esteroide con alcohol.

Tiene roles muy importante en el organismo, tales como:

·       >  Rol estructural crítico en la composición de las membranas de las células
o   aproximadamente la mitad de la bicapa lípida que compone las membranas celulares está compuesta de colesterol
o   aproximadamente la mitad del colesterol en el cuerpo humano está en las membranas celulares
o   el colesterol le da rigidez a las membranas

·       > Rol crítico en la producción de varias sustancias, el colesterol es la molécula precursora de:
o   las hormonas esteroides (por ejemplo, el estrógeno) y los glucocorticoides.
o   la vitamina D
o   los ácidos bílicos producidos por el hígado y enviados a los intestinos para ayudar a emulsificar las grasas

File:Cholesterol-3d.png

¿DE DÓNDE SALE EL COLESTEROL?

El colesterol en nuestro cuerpo proviene de dos fuentes principales:

nuestra dieta : huevos, carnes, etc.

biosíntesis: si no consumimos suficiente colesterol, nuestro cuerpo fabrica el que necesita. Esto se logra mediante una ruta metabólica bioquímica (biochemical pathway) bastante larga y compleja.

Esta es la versión abreviada:

ácido acético (CH3 COOH) → acetil-CoA → (...etc...) →  HMG-CoA → Mevolonate →  (...etc...) →  colesterol                                                                                  ↑
                                                                                                         HMG-CoA reductase


La reacción de conversión de HMG-CoA a mevolonate es mediada por una enzima, HMG-CoA reductase. Una vez que ocurre ese paso, la conversión a colesterol está determinada.

La ruta completa está disponible aquí:


¿CÓMO SE TRANSPORTA EL COLESTEROL?

El colesterol es una molécula muy hidrofóbica. Por lo tanto para poderlo transportar mediante el torrente sanguíneo hacia las células que lo necesitan, es necesario “empacarlo” en partículas. Existen varios tipos de partículas con diferentes formas y densidades:

1.     VLDL    : Lipoproteína de muy baja densidad
2.     LDL      : Lipoproteína de baja densidad
3.     IDL       : Lipoproteína de densidad intermedia
4.     HDL     : Lipoproteína de alta densidad
5.     quilomicrones:           moléculas de baja densidad y gran tamaño



Éstas partículas son sintetizadas en el hígado mediante la siguiente ruta:
VLDL   →   IDL → LDL  : ésto ocurre en el torrente sanguíneo
                        ↕
                     HDL     : en éste punto se intercambian HDL por moléculas de triglicéridos



¿CUAL ES LA RELACIÓN ENTRE LÍPIDOS Y ENFERMEDADES CARDIOVASCULARES?

·       1850s:
o   La hipótesis de los lípidos proponía que la concentración de lípidos en la sangre correlaciona con los ataques cardíacos.
o   evidencia de autopsias: placas de grasa y lípidos presentes en los corazones de cadáveres que morían de ataques al corazón
o   evidencia experimental: se alimentaron conejos con una dieta alta en grasas, y desarrollaron síntomas similares a los de aterosclerosis.
§  PERO los conejos no son un modelo exacto de los seres humanos
·       1950s:
o   estudios epidemiológicos en seres humanos determinaron que las personas con altos niveles de colesterol tenían una probabilidad mayor de sufrir ataques al corazón
o   NO es altos niveles de colesterol en general sino de UNA forma de colesterol en particular : LDL
·       Hoy:
o   se ha podido ir más allá de una mera correlación y se ha demostrado una relación causal
o   Las placa ateroscleróticas están compuestas de proteínas, lípidos y colesterol
o   Éstas placas obstruyen los vasos sanguíneos, hacen que las paredes de los vasos sanguíneos se endurezcan.
o   Pedacitos pequeños de las placas se desprenden y pueden obstruir completamente los vasos sanguíneos pequeños.
o   Ese bloqueo impide que llegue sangre con oxígeno a las células que dependen de esos pequeños vasos sanguíneos, lo que causa su muerte.
o   Ésto es lo que se conoce como un infarto.
o   altos niveles de HDL = riesgo de ataque al corazón se  reduce
o   altos niveles de LDL = riesgo de ataque al corazón aumenta


¿CUAL ES EL ROL DEL HÍGADO?

Una de las funciones del hígado es recoger el exceso de LDL de la sangre y usarlo para sintetizar otros compuestos, como por ejemplo ácido bílico. Para que ésto ocurra, las células del hígado tienen una proteína receptora en su superficie conocida como LDL-R, el receptor de LDL. Las moléculas de LDL se enlazan con éste receptor, y ésto le da una señal a la célula para que absorba ese LDL y lo use.

Sin embargo, en algunas personas el gen que produce esa proteína receptora tiene al menos un alelo cuya mutación resulta en la ausencia del receptor LDL-R. Las personas con ésta mutación tienen una capacidad reducida de eliminar el LDL de su sangre.

Cuando una célula hepática (hígado) tiene una cantidad baja de colesterol, va a aumentar la expresión (upregulate) del gen que produce HMG CoA reductase (para sintetizar colesterol por sí misma) o va a aumentar la expresión del gen que produce LDL-R (para capturar colesterol de la sangre). De la misma manera, cuando una célula tiene una cantidad excesiva de colesterol, va a reducir la expresión (downregulate) de los genes que producen LDL-R y HMG CoA reductase.




¿CUÁLES SON LOS ASPECTOS GENÉTICOS DE LA HIPERCOLESTEROLEMIA?

La mutación genética que causa el alelo FH tiene como consecuencia alteraciones en los procesos de síntesis, degradación y remoción del LDL de la sangre. Por lo tanto, las personas con el alelo recesivo FH tienen mayores niveles de LDL y mayores probabilidad de desarrollar enfermedades cardiovasculares. Ésta mutación se comporta como  una característica mendeliana recesiva simple:


Normal ( + / +)
Heterocigoto (FH / +)
Homocigoto (FH/FH)
LDL
100 mg/dL
250 mg/dL
> 600 mg/dL
depósitos visibles
riesgo de ataque al corazón
normal
10 – 20 años antes de lo normal

prevalencia: 1 de cada 500 personas es heterozigoto
antes de los 20 años

prevalencia: 1 en 1 millón de personas es homozigoto al alelo recesivo.
(+/+) :              personas que tienen el alelo normal del gen en ambas copias
(FH/+):             personas que tienen el alelo normal en una copia y el mutante FH en otra
(FH/FH):          personas que tienen el alelo mutante FH en ambas copias


¿CÓMO SE ASOCIA EL LDL CON LAS CÉLULAS DEL HÍGADO?

Para determinar si el LDL se enlaza con las células se usaron etiquetas radioactivas. Los resultados de éste experimento fueron los siguientes:

·       normales (+/+):          las células enlazan cierta cantidad de LDL
·       heterocigotos (FH/+): las células enlazan la MITAD del LDL de lo normal
·       homocigotos (FH/FH):            las células NO PUEDEN enlazarse con LDL

Resultado:

  • la mutación genética causa que el receptor LDL-R en la superficie de las células del hígado no funcione correctamente y no sea capaz de enlazar el LDL.
  • por lo tanto, la cantidad de LDL libre en la sangre será mayor
  • las personas homocigoto no tienen el receptor LDR-R en las células de su hígado, por lo tanto en éstas personas el hígado no es capaz de absorber el LDL de la sangre
  • las personas heterocigoto producen una cantidad menor de receptores LDL-R en su sangre, y por lo tanto en éstas personas el hígado tiene una capacidad reducida de absorber el LDL de la sangre.



¿CÓMO SE DESCUBRIÓ LA MUTACIÓN FH?

Para realmente entender la hipercolesteremia desde un punto de vista de biología molecular, hay que identificar cuál es el gen que está envuelto y la proteína (el receptor LDL-R) que es producido por éste gen. Para lograr ésto :

·       1. un análisis bioquímico (assay) en el que se expone el LDL a varios fragmentos de proteínas y entonces se purifican las proteínas a las que el LDL se asocia

·       2. determinar la secuencia de aminoácidos de esa proteína

·       3. una vez se tiene la secuencia de aminoácidos, sintetizar oligonucleótidos (secuencias de ADN que corresponden a la secuencia de aminoácidos) con etiquetas radioactivas

·       4. exponer esos oligonucleótidos etiquetados a una biblioteca de ADN Complementario (ADNc), para encontrar específicamente el gen que codifica el receptor LDL-R

·       5. expresar la proteína codificada por ese gen usando la copia de la librería de ADNc, secuenciar la proteína, y determinar que efectivamente tiene la misma secuencia de aminoácidos que la que purificamos inicialmente.

·       6. una vez conocemos cuál es el gen, tomar muestras de pacientes, aislar la copia del gen que  éstos tienen, secuenciarla, y compararla con la copia normal. Cuando se hizo esto se encontró que varias personas tenían mutaciones en éste gen, y que al menos uno de los alelos mutantes, el FH, causa una pérdida de función del receptor LDL-R.

·       7. de  esta manera también se descubrió la regulación del gen de HMG CoA reductase



MEDICINA RACIONAL  - ESTRATEGIAS TERAPÉUTICAS

La medicina racional busca conocer los mecanismos moleculares asociados con una condición de salud, entender los aspectos claves como la genética y las rutas metabólicas bioquímicas (pathways) de éstos mecanismos, identificar las proteínas y otras moléculas envueltas en éstos mecanismos, y basado en éste conocimiento determinar si alguna de éstas moléculas puede ser un blanco (target) que permita manipular el funcionamiento del proceso bioquímico en la célula mediante una molécula con propiedades terapéuticas : una medicina.

Una vez entendemos los mecanismos moleculares asociados con la condición de hipercolesteremia, podemos idear estrategias:

1.         Consumir menos colesterol
Ésto puede funcionar para personas (+/+) que consumen un exceso de colesterol.
Resultado: LDL en la sangre se reduce en aprox 10%. No baja más porque una vez los niveles empiezan a bajar, el cuerpo produce más colesterol.

2.         Impedir que los ácidos bílicos se reciclen, hacer que el cuerpo los excrete
Los ácidos bílicos están sintetizados a base de colesterol. Una medicina que estimule la excreción de ácidos bílicos (en lugar de reciclarlos) estimulará la producción de ácidos bílicos; esto hace que el cuerpo use más colesterol y por lo tanto reduzca los niveles de colesterol libre en la sangre. Se pueden usar medicinas basadas en resinas que se asocian al ácido bílico para obligar al cuerpo a usar el colesterol para reponer éstos ácidos bílicos.
Resultado: LDL en la sangre se reduce en aprox 20%.

3.         Bloquear la síntesis de colesterol
Para bloquear la síntesis de colesterol, tenemos que estudiar la ruta metabólica ilustrada anteriormente, y determinar dónde es posible bloquearla.

ácido acético (CH3 COOH) → acetil-CoA → (...etc...) →  HMG-CoA → Mevolonate →  (...etc...) →  colesterol                                                                                  ↑
                                                                                                HMG-CoA reductase

Un posible target es el HMG-CoA reductase. Si logramos bloquear o reducir la producción de ésta enzima, podemos reducir la producción de colesterol por parte de las células del hígado. Además, una vez las células del hígado detectan que el nivel de LDL se reduce, éstas aumentan la expresión del receptor LDL-R, lo cual aumenta la captura de LDL libre en la sangre.

El resultado neto de (1) bloquear la síntesis de colesterol y (2) bloquear el reuptake de colesterol, es una reducción de la cantidad de LDL libre en la sangre.

Éstas medicinas existen, se llaman ESTATINAS. Las estatinas son inhibidores de HMG-CoA reductase.

Resultado: LDL en la sangre se reduce en aprox 60%


En las personas +/+ y en las personas FH heterocigotos, las estatinas logran una reducción de 60% en los niveles de LDL. Sin embargo, las estatinas no funcionan en las personas FH homocigotos, pues en éstas personas el gen que codifica el receptor LDL-R no es funcional. Por lo tanto, aumentar la expresión de LDL-R no tiene efecto en éstas personas.


PERO ESO ES UNA HIPÓTESIS BASADA EN UNA CORRELACIÓN. ¿CÓMO DEMOSTRAMOS UNA RELACIÓN CAUSAL?

La relación causal entre los niveles de HDL y LDL con las enfermedades cardiovasculares se han demostrado en pruebas clínicas (clinical trials).

4S TRIAL
·       pacientes que tomaron medicinas que reducen el LDL después de haber tenido un ataque al corazón exhibieron una reducción en el riesgo de otro ataque. Ésto se conoce como “secondary prevention”.

WESTCOTT TRIAL
·       Se estudiaron pacientes con altos niveles de LDL pero que no habían sufrido un ataque al corazón. Los que tomaron estatinas exhibieron una reducción en la cantidad de ataques al corazón comparados con los que no tomaron estatinas.


4.         El gen PCSK9

Se ha descubierto que una forma mutante de éste gen está asociado con una forma de hipercolesterolemia que se hereda de forma mendeliana dominante. Las personas que tienen el alelo mutante en una o ambas copias del gen tienen una alteración en su función que causa hipercolesterolemia.

Si una forma mutada de éste gen causa hipercolesterolemia, ¿qué ocurre si desactivamos (knock-out) el gen? Se estudiaron personas con otro alelo mutante de éste gen, pero este alelo causaba pérdida de función del gen. Éstas personas tenían un nivel de LDL en la sangre más bajo de lo típico.

PCSK9 es una proteína soluble, y está envuelta en la degradación del receptor LDL-R. Por lo tanto, una mutación en el gen que produce PCSK9 que aumenta su expresión tendrá como efecto una menor cantidad de receptores LDL-R en las células, y por lo tanto una mayor cantidad de LDL en la sangre.

De la misma manera, una mutación que reduzca la expresión de PCSK9 reducirá la eliminación de los receptores; mientras más tiempo estén esos receptores en la célula, más tiempo funcionarán sacando LDL de la sangre para traerlo a la célula.

Esto convierte al PCSK9 es otro posible target para una medicina para reducir el colesterol. Hay empresas trabajando en un anticuerpo capaz de asociarse al PCSK9 y desactivarlo en personas sin las mutaciones. Varias empresas están desarrollando éste tipo de drogas, entre ellas Amgen.

¿QUE TAL AUMENTAR LOS NIVELES DE HDL?

¿Tendrá algún beneficio crear una medicina que aumente los niveles de HDL? Tal vez, pero ésto es solamente una hipótesis. Hay que obtener data experimental.

Pfizer desarrolló una droga que aumentaba el HDL, pero no pudo demostrar en pruebas clínicas que ésto redujera las probabilidades de un ataque al corazón.


Monday, December 30, 2013

¿Es realmente POSIBLE que las farmacéuticas "escondan" las medicinas que sanan?

Durante las pasadas semanas he escuchado varias personas repetir esa hipótesis conspiratoria y honestamente ridícula, y creo que es importante contrarrestar la falsedad con la realidad y los hechos. Mientras más uno conoce cómo realmente funciona el mundo de la investigación biomédica, más difícil se hace sustentar la teoría conspiracionista de que las farma supuestamente "esconden" las medicinas que realmente curan.

Para empezar, la inmensa mayoría de las moléculas con efecto terapéutico NO las inventan las compañías farmacéuticas, las inventan:
(1) universidades,
(2) centros de investigación como el Scrippts Institute en San Diego,
(3) start-ups.

Éstas organizaciones le venden o licencian las moléculas que se inventan a las empresas farmacéuticas. Pero para lograr vender o licenciar primero tienen que tener EVIDENCIA de que la molécula tiene un efecto terapéutico que sea, entre otras cosas:

(1) cuantificable, o sea que se pueda medir que tiene un efecto
(2) controlable, o sea que el efecto cambia según la dosis
(3) específico al molecular target que se quiere manejar -para que tenga menos efectos secundarios-

En ésta etapa temprana del proceso de investigación y desarrollo, esos tres puntos se demuestran mediante MUCHOS experimentos, en cultivos de células y en tejidos. Los resultados de éstos experimentos se PUBLICAN (papers en journals) ANTES de solicitar la patente para la molécula, en otras palabras ANTES de comenzar el proceso de vender o licenciar la molécula. Esto significa que hay una enorme cantidad de información que se tiene que hacer PÚBLICA, antes de que las farma siquiera adquieran una molécula para EMPEZAR el proceso de convertirla en una medicina.

Éstas etapas son las que se conocen como Target Discovery, Hit Discovery and Screening, Hit to Lead, y Lead Optimization. Y todo ésto ocurre ANTES de que las compañías farmacéuticas siquiera compren o licencien la molécula... y más importante aún, ANTES de que NADIE pueda saber si esa molécula resultará en una droga que "REALMENTE CURA" en vez de "tratar" una enfermedad.

O sea, que para creer que realmente las farma "esconden" las medicinas que realmente curan, hay que creer también que TODAS las cientos de miles de personas (científicos, médicos, ingenieros, técnicos de laboratorio, secretarias, etc.) envueltas en todos éstos experimentos en MILES de Universidades, centros de investigación y start-ups alrededor de TODO el planeta están compraos y envueltos en una conspiración TAN PERFECTA que ninguno de ellos ha soplado durante varias décadas.

También hay que creer que TODOS esos MILES Y MILES de papers que se publican relacionados con éstas moléculas, de alguna manera se "desaparecen" de todos esos journals impresos y del internet.

También hay que creer que TODAS esas solicitudes de patente mágicamente desaparecen de las oficinas de patentes de los gobiernos de TODOS los países del mundo, y que TODOS los abogados y patent clerks envueltos en el asunto son parte de la conspiración, están compraos y ninguno, ninguno habla.

¿Que pasa una vez que una molécula con efectos terapéuticos es comprada o licenciada por una empresa farma?

Bueno, pues hasta éste punto la molécula sólo se ha probado en cultivos de células o en tejidos, así que realmente NADIE puede saber si realmente se convertirá en una medicina efectiva. La inmensa mayoría de las moléculas, aprox 90%, que llegan a ésta etapa se cuelgan.

Una vez que la empresa compra o licencia la molécula, para saber si realmente tienen en sus manos una medicina efectiva tienen que realizar toda una serie de pruebas que toman AÑOS y cuestan MILLONES:

1. más optimización del lead compound : modificaciones a la molécula para optimizar sus propiedades de binding al target, mejorar el efecto por unidad de dosis, y reducir la posibilidad de efectos secundarios.

2. pruebas de seguridad y toxicología, en células, tejidos y al menos dos especies animales, para asegurar que la medicina no mate al paciente

3. pruebas de farmacocinética para ver cómo la medicina es absorbida, distribuída, metabolizada y eliminada por el cuerpo

4. pruebas de farmacodinámica para ver el efecto de la droga en el organismo

¡y todavía no hemos ni siquiera llegado a pruebas en seres humanos!

TODAS estas pruebas requieren la intervención de MILES de científicos, médicos, gerenciales, técnicos, project managers, personal de Quality, gente de documentación, etc. Multiplique eso por todas las empresas farmacéuticas que existen en el mundo.

Para creer en la conspiración, hay que creer que TODA ESA GENTE, adición a los que mencioné en el post anterior, TAMBIÉN están todos compraos en una conspiración TAN PERFECTA que ninguno chotea.

Pero la cosa no termina ahí, no. Ahora es que viene lo bueno.

Cuando usted termina TOOOOODO eso que he descrito anteriormente TODAVÍA no sabe si tiene una medicina que "realmente cure", así que todavía no la puede esconder. Faltan DOS cosas super importantes:

* Desarrollo de la Formulación
* Pruebas Clínicas en Seres Humanos

La formulación es importante porque es la que permite que el ingrediente activo (la molécula con propiedades terapéuticas) mantenga esas propiedades por una cantidad de tiempo razonable sin que éstas propiedades se pierdan o se alterern. Formulación es un proceso bien complejo y requiere la intervención de OOOOTRO montón de científicos, ingenieros, técnicos, etc. TODA esa gente tiene que estar TAMBIÉN compraos en la conspiración.

Las pruebas clínicas ocurren en 3 fases principales; y básicamente consisten en probar la formulación en seres humanos saludables y en seres humanos enfermos. Ésto toma AÑOS, cuesta MILLONES y típicamente envuelve la participación de varios hospitales alrededor del mundo y de DECENAS DE MILES de pacientes. TODA esa gente TAMBIÉN tendría que estar comprada por la conspiración.

El punto CLAVE aquí es que usted NO SABE si realmente tiene una medicina que CURA sino HASTA DESPUÉS de las pruebas clínicas.

En otras palabras, para creer en la hipótesis de la conspiración, usted tiene que creer que TODO ésto es cierto :

1. la empresa farma gastará millones en comprar o licenciar una molécula que no se sabe si sirve o no, más millones en todo el desarrollo preclínico, más millones en todas las pruebas clínicas, para entonces, DESPUÉS DE MÁS DE DIEZ AÑOS y más de $500 MILLONES invertidos, decidir que la medicina es DEMASIADO BUENA y esconderla.

2. que la empresa es capaz de comprar no sólo a todos sus empleados sino a cientos de miles de personas en universidades, hospitales, centros de investigación, abogados, clerks, oficinas de patentes, etc. en todos los países del mundo; y que todas éstas personas son tan perfectas que nadie chotea.

3. que la empresa es capaz de hacer desaparecer al menos 10 años de documentación pública, desde papers publicados en journals impresos, hasta patentes sometidas y públicas; sin cometer NI UN SOLO ERROR ni dejar NI UN SOLO DOCUMENTO suelto que los incrimine. Sin dejar NI una sola copia en el hard drive de un empleado, ni en algún palito USB en un escritorio. Nada. Zip. Cero.

4. que eso ocurre no UNA vez para UNA medicina en UNA empresa en UN país; no, que ocurre MILES de veces para MILES de medicinas en CIENTOS de empresas en DOCENAS de países... y que ha funcionado PERFECTAMENTE en TODAS y cada una de las veces en que se ha hecho.

5. que los países donde las empresas farmacéuticas occidentales NO tienen poder, países como Rusia y China que están repletos de científicos e ingenieros brillantes, son TOTALMENTE INCAPACES de desarrollar "medicinas que si curan" para competir con éste inmenso esquema conspiratorio internacional.

¿Es razonable entonces creer en la super-recontra-hiper-mega conspiración PERFECTA?

Mire, ni la CIA, el NSA, el FBI y la antigua KGB *JUNTOS* son capaces de montar algo así y sostenerlo por DÉCADAS sin cometer un solo error, sin dejar ni un cabo suelto, sin que salga un solo chota, sin que se filtre un solo documento.

Finalmente, y con ésto termino: las personas que presentan esas conspiraciones como si fueran "realidad" son TOTALMENTE INCAPACES de presentar ni un ápice de EVIDENCIA que demuestre lo que alegan. Cero. Ninguna. Es pura especulación, mezclada con sospechas, adobada con cinismo y cocinada con una dosis generosa de paranoia.

¿Dónde está la EVIDENCIA?

Thursday, December 19, 2013

La Carcacha...

La gente en PR sigue viviendo bajo la ilusión de que los problemas se resuelven únicamente poniendo a X persona como gobernador. Entonces llegan las desilusiones y los desengaños cuando X persona no puede en 4 años resolver el estercolero que hemos construído en 500 años de coloniaje y 50 de ELA.

A ver si por fin lo entienden: ca
mbiando el CHOFER no se arregla la CARCACHA. Y la carcacha no es UNICAMENTE el status colonial, sino las actitudes deshonestas, la jaibería, la busconería, la listería, los odios a todo lo que sea "empresarial', la inclinación de que el gobierno lo resuelva todo, etc. Son muchos los hijos del muerto.