The use of genes for performance enhancement: doping or therapy?

Recent biotechnological advances have permitted the manipulation of genetic sequences to treat several diseases in a process called gene therapy. However, the advance of gene therapy has opened the door to the possibility of using genetic manipulation (GM) to enhance athletic performance. In such ‘gene doping’, exogenous genetic sequences are inserted into a specific tissue, altering cellular gene activity or leading to the expression of a protein product. The exogenous genes most likely to be utilized for gene doping include erythropoietin (EPO), vascular endothelial growth factor (VEGF), insulin-like growth factor type 1 (IGF-1), myostatin antagonists, and endorphin. However, many other genes could also be used, such as those involved in glucose metabolic pathways. Because gene doping would be very difficult to detect, it is inherently very attractive for those involved in sports who are prepared to cheat. Moreover, the field of gene therapy is constantly and rapidly progressing, and this is likely to generate many new possibilities for gene doping. Thus, as part of the general fight against all forms of doping, it will be necessary to develop and continually improve means of detecting exogenous gene sequences (or their products) in athletes. Nevertheless, some bioethicists have argued for a liberal approach to gene doping.

¿Representan las endorfinas la base bioquímica de la herencia de la información mental? / Do Endorphins represent the Biochemical Basis of Inheritance of Mental Information?

En un artículo reciente (06/2009) Halabe Bucay presenta la hipótesis de que las endorfinas pueden ser un elemento clave en la transmisión a la siguiente generación de información mental producida a lo largo de la vida. Este artículo sostiene que el modelo de Bucay está basado en cuatro axiomas esenciales, sujetos a debate. El objetivo de este artículo es discutir esos axiomas específicos y evaluarla viabilidad de la hipótesis. Los axiomas específicos son: 1) “Las endorfinas actúan directamente en funciones espermáticas diferentes, lo que implica una influencia en la expresividad genéticade las mismas”, 2) Los opioides exógenos afectan los genes y éste puede ser un medio a travésdel cual se puede transmitir la información adquirida a la siguiente generación bajo la influencia de opioides endógenos; 3) La información mental producida a lo largo de la vida puede ser transmitida; 4) Las endorfinas están específicamente relacionadas con el presunto fenómeno, lo que justifica el marco epistemológico. Los cuatro axiomas son refutados por la mayoría (si no todos) de los estudios que abordan estos temas específicos, lo que nos lleva a concluir que dicha hipótesis no se sostiene. Al mismo tiempo, la hipótesis presenta una oportunidad única para discutir el papel de los neuropéptidos en el comportamiento y su posible rol en la constitución del cerebro. Al respecto, agregamos que es posible que los niveles de endorfinas en los entornos fetal y neonatal estén asociados con procesos epigenéticos (por ejemplo, la metilación) y tengan efectos a lo largo de toda la vida, —aunque no desarrollamos en profundidad esta idea por cuanto ello requeriría un enfoque totalmente diferente, basado en axiomas completamente distintos.

In a recent article (06/2009), Halabe Bucay presents the hypothesis that endorphins can be a core element in the transmission of mental information produced during life to the next generation. This paper argues that Bucay’s model is based on four essential axioms, which are subject to debate. The aim of this paper is to discuss these specific axioms and evaluate the feasibility of the hypothesis. The specific axioms are: 1. “Endorphins act directly on different sperm function which implies their influence on the genetic expressivity of the same”; 2. Exogenous opioids affect genes and this could be a means through which acquired information could be transmitted to the next generations under the influence of endogenous opioids; 3. “Mental information produced through life” could be transmitted; 4. Endorphins are specifically related to the presumed phenomenon, thus justifying the epistemological frame. The four axioms are contested by most (if not all) studies addressing these specific issues which leads us to conclude that the hypothesis cannot be held. At the same time, the hypothesis presents a timely opportunity to discuss the role of neuropeptides on behavior and their possible role in the constitution of the brain, in regard to which we add that it is possible that endorphin levels within fetal and neonate milieus are associated with epigenic processes (e.g., methylations) and produce lifelong effects —although we do not develop this idea further, since it would require a totally different focus, based on completely different axioms.

Mecanismos de melhoria do humor após o exercício: revisitando a hipótese das endorfinas / Mechanisms of mood improvement post-exercise: the endorphins hypothesis revisited

Diferentes hipóteses têm sido propostas para explicar as alterações psicológicas induzidas pelo exercício. Dentre elas, a hipótese das endorfinas é utilizada como a explicação mais comum para este fenômeno. Entretanto, a investigação da relação humor-endorfina tem mostrado resultados contraditórios. O objetivo do presente estudo foi revisar os estudos que investigaram os mecanismos responsáveis pela alteração psicológica induzida pelo exercício, principalmente aqueles que testaram a hipótese das endorfinas. A análise da literatura revelou que a hipótese das endorfinas foi suportada por alguns e rejeitada por outros estudos, mostrando ser mais especulativa do que consistente cientificamente. Admiti-se que as alterações psicológicas resultem de uma interação ótima entre o indivíduo, o exercício e o ambiente, envolvendo diferentes mecanismos psicológicos e fisiológicos que atuam simultaneamente. Considerações sobre os estudos e recomendações para futuras pesquisas são discutidas.

Different hypothesis have been proposed to explain psychological changes induced by physical exercise. Among them, the endorphins hypothesis is used as the most common explanation for this phenomenon. However, the mood-endorphin relationship research has shown contradictory results. The purpose of the present study was to review the studies related to the mechanisms of psychological changes induced by physical activity, mainly the ones that tested the endorphins hypothesis. The literature analyzed revealed that the endorphins hypothesis was either supported or rejected by different studies, not showing scientific consistency. Psychological changes can result from an optimal interaction between subject, exercise and environment, involving distinct physiological and psychological mechanisms, that acts simultaneously. Further considerations about studies and recommendations for future researches are discussed.

Endorfinas: conceitos basicos e relaçoes com a imunologia e a reabilitaçao / Endorphins: concepts and relations with immunology and rehabilitation

A endorfina é um opioide endogeno de açao semelhante á morfina,identificado em 1975. Desde entao, sua açao vem pesquisa relacionando-a, entre outros aspectos, á analgesia e ao funcinamento do sistema immunologico. Nao esta clara ainda a completa gama de suas funçoes, havendo um campo vasto a ser pesquisado. Alguns estudo relacionam mudanças da dosagem de endorfinas no plasma sanguineo decorrentes da aplicaçao de recursos terapeuticos como a massagem e a musica. Com o objetivo de discutir o papel das ebdorfinas e buscar indicativos de sua possivel contribuiçao para a area da reabilitaçao, este estudo discute alguns conceitos e experimentos, concluindo que ha necessidade de pesquisa praticas e teoricas mais aprofundadas que possam fundamentar propostas de açao terapeutica considerando sua açao e sua interaçao com o sistema imunologico.

El tacto, un sentido muy especial / Tacto, a very special felt

El autor destaca la importancia de la experiencia táctil como estímulo del desarrollo y la adaptación social del ser humano, a partir de la vida intrauterina. Subraya la influencia del contacto con otro ser humano y diferencia sus afectos positivos o negativos en función de la sensibilidad del niño en etapas muy tempranas

Interacción de los péptidos opiodes endógenos con la función del eje hipotálamo-hipófisis-testículo / Interaction of endogenous opoid peptides with hypothalamie-hypophisis-testis axis function

A partir del aislamiento e identificación de sustancias endógenas con actividad opoide (endorfinas y encefalinas) (1), y del descubrimiento de los receptores opoides en el cerebro de mamíferos (2), numerososo estudios se han realizado con el fin de conocer el papel que estos opoides endógenos tienen en la regulación neuroendocrina del eje hipotálamo-hipófisis-gónada. Tanto los opioides endógenos como los agentes químicos con actividad opoide (morfina, heroína, metadona, análogo sintéticos de encefalinas, etc.) interfieren con la producción de las hormonas secretadas por la hipófisis; el efecto de estos opoides es inhibitorio para algunas hormonas como la LH, FSH y la TSH, mientras que para otras como la PRL, GH y ACTH estimulan su producción (3), los opoides actúan a nivel hipotalámico y suprahipotalámico modulando la secreción de factores liberadores e inhibitorios. En varones adultos sanos los péptidos opioides endógenos (POE) produce una disminución de los niveles séricos de gonadotrofinas. La administración de antagonistas específicos de los receptores opiáceos aumentan la liberación de hormona luteinizante (LH) e incrementan la freuencia y amplitud de los pulsos de LH (6). Tanto los efectos de los POE como de los antagonistas específicos de sus receptores están alterados en la diferentes patologías del eje hipotálamo-hipófisis-testículo

Variación estacional de péptidos opioides en el cerebro de la rata albina / Stational variation of opioid peptides in the albino rat brain

Desde hace más de 20 años, se ha estudiado intensamente el significado fisiológico de los péptidos opioides en el organismo. Su extensa distribución en el sistema nerviosos central y periférico, así como la de sus receptores estereoespecíficos, han permitido sugerir que los opioides contribuyen a mantener la homeostasis celular. El precursor de los péptidos opioides, es una proteína de 248 aminoácidos denominada proencefalina A, la cual se almacena en los gránulos de secreción producidos por el aparato de Golgi y sufre cambios postraduccionales en su viaje hacia las terminales sinápticas. De la molécula del precursor se originan 4 copias de Metencefalina, una copia de Leu-encefalina, una copia del heptapéptido (Met-encefalina-Arg6-Phe7), y una copia de octapéptido (ME-Arg6-Gly7-Leu8), los cuales se almacenan en las vesículas sinápticas para ser liberados y ejercer su función. Desafortunadamente hasta el momento son desconocidos los cambios que la estacionalidad puede ocasionar sobre la bioquímica del sistema endógeno opioide (SEO). En el presente trabajo, se estudiaron los posibles cambios en la concentración de opioides en el cuerpo estriado y en la amígdala del lóbulo temporal de la rata albina a lo largo de un ciclo estacional. Un grupo de 10 ratas macho de la cepa Wistar (250-300 g), fueron sacrificadas el día 10 de cada mes. Su cerebro fue removido, el cuerpo estriado y la amígdala fueron disecados con rapidez. Ambas estructuras fueron homogeneizadas, centrifugadas y purificadas. El contenido cerebral de 4 péptidos opioides, la Met-encefalina, la Leu-encefalina, la hepta y el octapéptido fue determinado con la técnica de radioinmunoensayo. Los resultados indican que la esticionalidad modifica los niveles de opioides a los largo del año, de manera específica para cada péptido y estructura analizada. Con excepción de la Met-encefalina, los otros 3 péptidos analizados presentaron su menor concentración en los meses de noviembre, diciembre y enero, comparados con los 9 meses restantes. La disminución significativa de los opioides en invierno, puede indicar que la liberación presináptica de los mismos sea mayor en este periodo. Es durante este periodo que los roedores silvestres como Microtus mexicanus, Reithrodontomys megallotis y Peromyscuss maniculatus, tienen la menor disponibilidad de alimento durante el año, lo que ocasiona cambios en las estrategias de la reproducción y el alumbramiento, proceso en el cual, los opioides estimulan la secreción...

Receptores opioides a la luz de la biología molecular: explican mas de 6.000 años de farmacología empírica / Opioid receptors in the era of molecular biology: explain more than 6.000 years of empiric pharmacology

The medicinal use of opium and of morphine in different cultures and ancient civilizations is described. Research within the past 40 years have demonstrated the existence of brain opiate receptors. Morphine and related opioid analgetic interact at these sites in the nervous system to produce the characteristic pharmacological effects of these drugs. The opiate receptors have structural homologies with a variety of other cell membrane recpetors; they activate second messenger-based chemical transduction systems in the cell embrane and are endowed with several regulation mechanisms. These opiate receptors are presumably activated under specific physiological conditions by endogenous ligands (opiopeptins). It is currently thought thar morphine mimicks the opiopeptins by interacting with these receptors either at different molecular subsites or with a different mode of action

Neurofisiología del dolor / Pain neurophysiology

El estudio de la neurofisiología del dolor ha permitido, a través del tiempo, poder contar con substancias y técnicas que permitan su control, en beneficio del enfermo. Esto es de especial importancia en el campo de la Oncología, en que muchas veces por el carácter de la lesión, lo único que se puede ofrecer al enfermo es una sobrevida libre del dolor. Siempre resulta algo engorroso el estudio de las vías neuroanatómicas, en especial de las vías del dolor, ya que están permanentemente en revisión a la luz de las investigaciones, tanto del ámbito neurofisiológico como clínico-quirúrgico. En este artículo se da una visión global y sistemática de los fenómenos que desencadenan el dolor, su transmisión hasta el nivel central, su integración y el control que el propio organismo tiende frente al dolor

Los péptidos opioides en la integración sensorial y los trastornos perceptuales del dolor en la médula espinal / Opioid peptides in pain sensorial integration and perceptual dysfunction in the spinal cord

Se revisan las evidencias de la localización anatómica y el papel de los péptidos opioides en el procesamiento de la información sensorial nociceptiva y no nociceptiva en la médula espinal. En particular se analizan algunos de los mecanismos que se constituyen per se, en generadores de estados complejos de nocicepción , como la alodinia, es decir estímulos sensoriales no nociceptivos que producen dolor. se propone un modelo experimental con el cual se obtienen resultados prolongados (más de 2 h.) de actividad unicelular, de neuronas registradas en el asta dorsal de la médula espinal de la rata íntegra y anestesiada (uretano, 1500mg/kg). La preparación permite la indentificación de las neuronas registradas, por medio de la activación directa de su campo sensorial. Los cambios en la codificación sensorial se inducen mediante la infiltración subcutánea de carragenina (200 µl, al 1 por ciento) en el mismo campo. Los resultados muestran un incremento de la frecuencia de disparo de las neuronas, que en situación control responden sólo a estimulación táctil suave o al movimiento del pelo. Este incremento es lo que consideramos dolor, dado que se revirtió con la administración de naloxona (1 mg/kg iv) incrementó la frecuencia, después de 80 min. de infiltrada la carragenina. Se puede concluir que con el abordaje experimental presentado se han obtenido datos que reproducen el fenómeno de la alodinia y que éste se encuentra mediado por el sistema opioide

Efectos de la anestesia intradural sobre las concentraciones plasmáticas de beta-endorfinas

Se describen los resultados obtenidos en el empleo de anestesia intradural de una solución isobárica de bupivacaína al 0,5 por ciento, en una serie de 28 pacientes sometidos a cirugía mayor ortopédica (prótesis total de cadera) y su incidencia en la concentración de beta-endorfinas plasmáticas. Las beta-endorfinas en plasma, se determinaron mediante una técnica de RIA, antes y a la media hora después de la raquianestesia. El valor medio obtenido de beta-endorfinas antes de la anestesia fue de 4,43ñ1,130 pmol/ml (n-14) y el valor medio media hora después de la anestesia intradural fue 4,90ñ2,30 pmol/ml (n=26). Encontrando diferencias estadísticamente significativas (p<0,05), entre ambos valores. Esta presumible movilización de opioides endógenos, comprobada analíticamente, nos lleva a pensar que debido a ella, sería necesaria una menor cantidad de anestésico local para la cirugía, así como que disnminuirá la necesidad de analgesia en el postoperatorio inmediato

Modulación endorfinérgica de los procesos de sensibilización nerviosa / Endorphinergic modulation of the processes of nervous sensibilization

El autor describe, de manera general, algunos conceptos básicos referentes a la definición, origen y desarrollo de la etnopsiquiatría, así como las relaciones que ésta disciplina guarda con la antropología médica. Se señala la importancia de no considerar a la etnopsiquiatría como un mero catálogo de hechos doblemente extraños (en tanto que problemas psiquiátricos y en tanto que provenientes de otra cultura). La definición de etnopsiquiatría que se propone es "el estudio de las relaciones entre las conductas psicopatológicas y las culturas en las cuales éstas últimas se inscriben". Se destaca que las perspectivas de desarrollo de la etnopsiquiatría en México son extremadamente vastas

Neurobiología de los péptidos opioides / Neurobiology of opioid peptides

En los últimos 25 años hemos asistido a la formación de nuevas e importantes líneas de investigación en el dominio de las neurociencias, producido por el estudio de los neuropéptidos, los cuales constituyen virtualmente una nueva clase de transmisores químicos. Muchos de ellos pueden funcionar como hormonas endócrinas, parácrinas y amacrínas, además de poseer la cualidad de influir en funciones como las cognocistivas y en los facores de crecimineto. La diversidad bioquímica de las células nerviosas ha revelado la coexistencia, en la misma célula, de neuropéptidos con neurotransmisores clásicos, propiedad que ofrece nuevas perspectivas en la transmisión sináptica. Posiblemente, el grupo de neuropéptidos más grande hasta ahora identificado y estudiado, cuya influencia es decisiva en la homeostasis celular, es el de los péptidos opioides. En la presente revisión hacemos una breve reseña histórica del descubrimiento de las encefalinas, y ofrecemos un panorama general y actualizado sobre los procesos implicados en el metabolismo de los opioides, su síntesis, liberación, tipos de receptores y catabolismo. Para concluir, pasamos revista a las diferentes funciones en las cuales pueden estar implicados. El conocimiento acumulado en dos décadas de estudio sobre las propiedades y funciones de los péptidos opioides aunado a las técnicas modernas en la biología molécular y de diagnóstico clínico, como la tomografía por emisión de positrones y la resonancia magnética nuclear, nos permiten avisorar un panorama prometedor de intervención terapéutica

El papel del sistema opiáceo endógeno en el síndrome depresivo y en el afecto de sujetos normales / The function of the endogenous opioid system in the depressive syndrome and in the affect of normal subjec

En este artículo se revisan los diferentes abordajes que se han hecho, para el estudio del sistema endógeno opiáceo (SEO), en el síndrome depresivo y en la modulación del afecto en sujetos normales, desde un punto de vista clínico. Desde el año de 1975, cuando se identificaron los primeros péptidos opioides por Hughes y Kosterlitz, se postularon diferentes hipóteis respecto a la participación del SEO en los trastornos afectivos. Se han utilizado al menos tres estrategias para dicho fin: 1) estudios postmortem de cerebros y de líquido cerebro espinal, tanto en pacientes deprimidos como en sujetos normales, 2) estudios con agonistas del receptor opiáceo (i.g. morfina), 3) estudios con antagonistas del receptor opiáceo (i.g. naxolona). Aunque la evidencia no ha demostrado una alteración del SEO si juega un papel importante en la modulación del afecto y las respuestas neuroendócrinas, tanto en el síndrome depresivo como en los sujetos normales. Existen aún puntos por esclarecer en cuanto a la fisiopatología del trastorno afectivo

Neuroanatomy and neurotransmitter regulation of defensive behaviors and related emotions in mammals

1. There is suggestive evidence that the septo-hippocampal system and the amygdala are involved in risk assessment behavior, a response to potential threat possibly related to anxiety. In addition, experimental results have been reported implicating the medial hypothalamus in coordinated escape, while the periaqueductal gray matter (PAG) and the median raphe nucleus serotonergic projection to the hippocampus seem to mediate freezing. The latter defensive behaviors are evoked by distal danger stimuli and may be viewed as manifestations of fear. Finally, there is a sound body of evidence indicating that the PAG commands primitive fight or flight reactions elicited by proximal threat, acute pain or asphyxia. These defense reactions may be related to rage and panic, respectively. In contrast, the lateral septal area and the bed nucleus of the stria terminalis have been shown to exert tonic inhibitory influence on defense. 2. Experimental evidence indicates that gamma-aminobutyric acid (GABA) tonically inhibits defensive behavior in the amygdala, hypothalamus and the PAG, an effect opposed by excitatory amino acids. Among monoamines, serotonin (5-HT) has been suggested to facilitate anxiety in the amygdala while inhibiting panic in the PAG. The role of noradrenaline in defense is less clear, although hypotheses implicating the locus coeruleus in anxiety and panic have been suggested. Among peptides, corticotropin-releasing factor (CRF) acting as a central neurotransmitter is thought to mediate behavioral and physiological effects of acute stress, while opioid peptides have been shown to inhibit defense in the amygdala and in the dorsal PAG. Finally, acetylcholine seems to facilitate defensive behavior in the hypothalamus and the PAG.