Proyectos

Implementación de la investigación 'Uso de inteligencia artificial para la exploración de las bases neuroanatómicas del deterioro del insight en la enfermedad de Alzheimer' desde el cargo de Investigador Postdoctoral del Instituto de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de O’Higgins.

Research project aimed at identifying neuropsychological and biological markers for the early detection of Alzheimer's disease.

During the last decades, compelling evidence shows how the context in which early life takes place impinges risk or protection for later development of non-communicable chronic diseases. In this regard, impaired fetal growth, as occur in the fetal growth restriction (FGR), leads to a higher risk for later cardiovascular diseases, an effect that would be mediated by accelerated aging at molecular, structural, and functional levels. FGR remains a leading cause of perinatal morbidity and mortality, affecting ~10% of pregnancies, but ranging from 5 to 25% depending on the population surveyed, with a higher prevalence among pregnant women of low socioeconomic status. In the clinic, FGR is normally defined by a fetal weight below the 10th percentile, however, new evidence shows that impaired intrauterine growth may affect several neonates born over the 10th percentile, especially late in pregnancy, which may be missed from the perinatal survey for preventing adverse outcomes. This points out the need for further studies to improve the understanding and identification of altered fetal growth trajectories and their consequences on vascular function. Studies in the placenta show that FGR vascular dysfunction is also found at birth in chorionic and umbilical arteries. We have demonstrated the presence of functional and molecular markers (e.g. vasodilator mediators and epigenetic changes) of endothelial dysfunction in human FGR umbilical and chorionic vessels, findings that have been further confirmed by comparing systemic and umbilical arteries in guinea pigs and chicken FGR models. These traits suggest that umbilical artery endothelial cells (HUAEC), in complement with approaches in animal models, can be used as a surrogate to explore the vascular programming within the fetus, however, their translation to clinical preventive applications for promoting healthy aging deserves further studies. It worth noting that fetal reduced oxygen supply (fetal hypoxia) and altered blood flow patterns (e.g. shear stress) are key clinical markers in the FGR, independently of the constraints leading to impaired growth, and both factors exert a tight control of vascular development and function across life. However, how these key stimuli interact and impose an epigenetic program on the endothelial function remains elusive. This proposal will focus on the crosstalk between hypoxia and shear stress that results in the endothelial programming related to impaired fetal growth, and the molecular mechanisms that mediate the vascular responses to these stimuli. Furthermore, we will address if these molecular markers may allow detecting early vascular aging in FGR subjects beyond the 10th centile cutoff. We hypothesize that “Impaired fetal growth conditions are associated with epigenetic programming of aging- and mechanosensing-related miRNAs and transcripts in the endothelium, which can be triggered by the confluence of altered flow patterns and hypoxia resulting in molecular and structural pro-hypertensive biomechanical vascular properties”. This hypothesis will be addressed by three General Objectives (GO) involving ex vivo, in vitro, and in vivo observational and mechanistic approaches: GO1 To demonstrate, in HUAEC, whether late FGR results in epigenetic changes related to the regulation of vascular aging and the expression of mechanosensing mechanisms involved in the endothelial-dependent relaxation, and their relationship with general prenatal parameters of vascular health. GO1 will be performed by recruiting HUAEC samples from late FGR and control pregnancies, to assess transcriptomic and DNA methylation analyses that will be crossed with prenatal clinical data. GO2 To study, in vivo, whether hypoxia and shear stress differentially regulate mechanosensing pathways involved in the endothelial-dependent relaxation and their relationship with the in vivo and ex vivo vascular properties (e.g. functional and biomechanical). GO2 will be performed in chicken embryos exposed to hypoxia and treated with agents targeting mechanosensing pathways, in which wall shear stress will be determined by Ultrasound Localization Microscopy, with complementary functional, structural, and molecular analyses. GO 3. To study, in cultured HUAEC, whether stimuli related to impaired fetal growth converge in the regulation of mechanosensing- and aging-related transcripts and miRNA, contributing to the cellular programming of endothelial dysfunction. GO3 will be performed in HUAEC exposed, in vitro, to sustained hypoxia and diverse flow patterns (shear stress), in which target DNA methylation, miRNA, transcripts, and proteins will be assessed. Our expected outcome is to improve the knowledge about the endothelial epigenetic programming after FGR in humans and enhance the characterization of the shear stress patterns and mechanisms associated with chronic fetal hypoxia. These effects will be isolated by studying, in vivo, hypoxic chicken embryos and, in vitro, cultured HUAEC exposed to FGR-like flow patterns. This project is not only relevant to uncover the developmental mechanisms that determine short- and long-term vascular dysfunction but also to open potential approaches for preventing, diagnosing, and treating FGR-pregnancies.

Goal: This grant aims to describe the role of epigenetics programming in the progression of BBB injury in growth-restricted neonates. Furthermore, we will identify the molecules and mechanisms of junctional complexes and adhesion molecules of the BBB that are affected by gestational hypoxia. The original contribution of this project is to trace the time course of origins and outcomes of the BBB permeability and integrity impairment related to epigenetic mechanisms, due to gestational chronic hypoxia.

The quality of fetal and early post-natal environment influences lifelong health and predicts the risk for a range of non-communicable chronic diseases (NCDs). These observations form the basis of the "Developmental Origins of Health and Disease" (DOHaD hypothesis), which indicates that the intrauterine signals that compromise fetal growth also act to "program" tissue differentiation in a manner that predisposes later illnesses. Interestingly, the DOHaD hypothesis asserts that some aging-associated diseases that occur in adults are closely related to the development and conditions in the intrauterine environment. Thus, aging and aging-associated diseases can be viewed, at least in part, as the result of a developmental program activated early in embryogenesis and persists throughout the organism's lifespan. On the other hand, one of the main consequences of this programming is Fetal Growth Restriction (FGR) and which remains a leading cause of perinatal morbidity and mortality, affecting about 10% of pregnancies, but the incidence is reportedly sixfold greater in low-income countries depending on the region surveyed's nutrition and health access availability. FGR is clinically defined as a fetal weight below the 10th percentile of normal for gestational age, associated with some loss of fetal-placental blood flow diagnosed by ultrasound, and it is a condition in which the potential growth of the fetus is negatively influenced by environmental and maternal factor; the short-term consequences of FGR are low birth weight (LBW) and the corresponding phenotype, which is associated with increased perinatal morbidity and mortality. Besides, the long-term effects include a 2 to 3-fold increase in the risk of developing cerebrovascular disease in adulthood. Indeed, many neurodevelopmental dysfunctions originated in the antenatal period, but few studies have focused on how growth restriction interferes with normal brain development of the blood-brain barrier (BBB) in the FGR neonate. The BBB is a cellular network formed by a monolayer of neuro-endothelial and mural cells. The BBB regulates the transport of molecules into and out of the central nervous system (CNS) (selective permeability and integrity of the BBB). In cerebrovascular aging, BBB breakdown and dysfunction lead to leakages of components into the central nervous system (CNS), contributing to neurological deficits; growing evidence from genomic data shows that FGR vascular dysfunction is mediated by aging, with a series of prominent hallmarks, including genetic and epigenetic alterations. These aging-associated epigenetic changes include DNA methylation, histone modification, chromatin remodeling, and non-coding RNA (ncRNA) regulation; however, how this mechanism regulates the aging process and contributes to aging-related BBB dysfunction remains elusive. We hypothesize that the impaired fetal growth conditions associated with epigenetic programming of aging-related DNA methylation, chromatin remodeling, and miRNA-omic profile of complex junctional genes in the neuro-endothelium, which can alter BBB integrity and permeability, increasing cerebral damage which impacts the perinatal and adulthood neurocognitive function. This hypothesis will be addressed by the study of the effects of gestational chronic hypoxia on the aging epigenetic programming of gene expression of junctional complexes: Tight junction, adherens junction, and Gap junction family’s molecules, as important regulators of the permeability para and transcellular of the BBB. For this, we will use a well-established Guinea pig model of cerebrovascular programming (DOHaD model) to demonstrate DNA methylation shift, chromatin remodeling, miRNA-omic profile, and transcriptomic analyses in neuro-endothelial cells isolated from cortex and hippocampus from animals gestated under hypobaric hypoxia at two stages of life (juvenile period and adulthood). The methodology for this project is an in vivo assess locomotor, exploratory activity, and memory acquisition evaluation, and in vitro determinations of epigenetic regulation of aging in BBB from the cortex, hypothalamus, and neuro- endothelial cell culture primary at different stages of life in animals gestated under hypoxia. Our expected outcome is to improve the knowledge about neuro-endothelial epigenetic programming by aging induced by the FGR and enhance the characterization of those epigenomic patterns and mechanisms associated with BBB breakdown by intrauterine hypoxia. This project aims to demonstrate that the effect of gestational hypoxia can accelerate the permeability of the BBB by epigenetic mechanisms not yet studied and that these changes continue throughout life, producing further deterioration of brain function

Antecedentes: los sobrevivientes de cáncer son una población en rápido crecimiento con necesidades de salud específicas. En los EE. UU., aproximadamente 17 millones de adultos son sobrevivientes de cáncer, lo que representa el 5 % de la población adulta, y las proyecciones indican que este número aumentará a 20 millones para 2026, según el Instituto Nacional del Cáncer de Estados Unidos. Los eventos cardiovasculares son la principal causa (no maligna) de muerte entre los sobrevivientes de cáncer, con un riesgo de muerte aproximadamente siete veces mayor en relación con sus contrapartes de la misma edad. Por tanto, el estudio de los factores de riesgo CV en pacientes oncológicos pediátricos supervivientes es un tema en auge, con ensayos clínicos prospectivos en marcha y que actualmente carecen de una base mecanística. Cada año en Chile se presentan aproximadamente 400 casos nuevos de cáncer infantil, y sabiendo que la sobrevida global es cercana al 60%, llegamos a un número apreciable de niños (alrededor de 240) que logran superar su enfermedad año tras año. Sin embargo, desde el inicio del programa, la monitorización del riesgo CV ha sido insuficiente, a pesar de que el 60-70% de los protocolos del PINDA (Programa Infantil para Drogas Antineoplásicas) incluyen antraciclinas, que son agentes quimioterápicos relacionados con alto riesgo de cardiotoxicidad. En relación a las medidas de intervención disiponibles, es bien sabido que el entrenamiento aeróbico conduce a una mayor capacidad/aptitud cardiorrespiratoria, CCR (inglés CRF; cardiorrespiratoty fitness). Por otro lado, el tipo de entrenamiento, en el caso de resistencia aumenta significativamente la fuerza muscular y mejora la forma física, asociándose a mejoría de los outcomes cardiovasculares en adultos sobreviviente de cáncer. En esta población se ha visto que un CCR más baja se asocia con una mayor carga de síntomas y un mayor riesgo de morbilidad y mortalidad CV por afecciones no cancerosas; sin embargo, la relación entre la aptitud física expresada por la CCR y la ocurrencia de cardiotoxicidad no ha sido bien caracterizadas en la población infantil, o en la transición infantil-adulto, ya que cuentan con un vacío de seguimiento CV. Con base en estos antecedentes, planteamos la hipótesis de que mejorar la condición/aptitud física en una cohorte de sobrevivientes de cáncer infantil a través de la intervención con ejercicios se asocia con una disminución de los factores de riesgo cardiovascular y los marcadores ocurrencia de cardiotoxicidad.

EPIGENOMIC PROGRAMMING IN THE EARLY FETAL BLOOD-BRAIN BARRIER BY GESTATIONAL HYPOXIA: CONSEQUENCES FOR THE NEURO-ENDOTHELIAL LIFESPAN.

El proyecto tiene como objetivo investigar y esclarecer un mecanismo relacionado con la pérdida auditiva vinculada a la exposición a pesticidas. Nos centramos en comprender los efectos crónicos, no agudos, de la exposición a pesticidas, particularmente en habitantes de zonas rurales cercanas a campos de cultivo. Así, nuestro grupo de estudio estuvo constituido por jóvenes residentes o trabajadores de áreas limítrofes a campos de cultivo, donde investigamos la posible asociación entre la disfunción colinérgica del sistema auditivo eferente, inducida por pesticidas anticolinesterásicos, y su relación con la pérdida auditiva y trastornos en el procesamiento central. Nuestra hipótesis condujo a la creación de un modelo experimental que sugiere que la exposición a pesticidas organofosforados está relacionada con el desarrollo temprano de una pérdida auditiva oculta mediada por la disfunción del sistema eferente auditivo, el cual está estrechamente asociado con sinapsis colinérgicas. Nuestros resultados revelaron que la exposición a pesticidas en jóvenes generó problemas relacionados con la percepción de tonos de alta frecuencia en los registros audiométricos, una disminución en la amplitud asociada a la conducción del nervio auditivo y una reducción en la fuerza del reflejo eferente auditivo. Sin embargo, no se observaron efectos en la percepción auditiva en los voluntarios jóvenes expuestos a pesticidas. Adicionalmente, este estudio buscó establecer una conexión entre los cambios observados en humanos y los efectos en animales de experimentación. Para abordar ello, realizamos estudios en ratones, asignándolos a uno de cuatro grupos experimentales: dos grupos de ratones Wild Type (WT) y dos grupos de ratones genéticamente modificados (KO) para silenciar funcionalmente el receptor α9/α10 en la sinapsis olivococlear medial. Esta sinapsis, de naturaleza colinérgica, es crucial en el eferente auditivo y se comunica directamente con las células ciliadas externas. Estos ratones fueron separados según su genotipo y expuestos a Clorpirifos (0,5mg/kg) mediante inyecciones intraperitoneales durante 10 días, o recibieron solo el vehículo (aceite de maíz). Los estudios en animales revelaron un aumento significativo en los umbrales auditivos a las 48 horas, aunque este efecto no persistió a la cuarta semana post-exposición, tanto en ratones WT como KO. Actualmente, estamos analizando microfotografías electrónicas para establecer un mecanismo asociado a la pérdida de sensibilidad y percepción auditiva inducida por la exposición a organofosforados. Este análisis está pendiente para su publicación. Nuestro estudio permitió describir detalladamente el efecto de la exposición a pesticidas en individuos que residen cerca de áreas de cultivo, mostrando un impacto en la sensibilidad y percepción auditiva. Este efecto podría estar asociado, en parte, a la disfunción colinérgica inducida por ciertos pesticidas, especialmente los organofosforados. Este estudio ha sido crucial para formar grupos de trabajo que investiguen el impacto del uso de pesticidas en la región, particularmente en la región de O’Higgins, donde la actividad predominante es la agricultura y la mayor parte del empleo se concentra en este sector. Sin embargo, todavía estamos pendientes de llegar a comunidades más distantes, para llevar a cabo un trabajo de divulgación científica más amplio y tener un mayor impacto en la sociedad. Desde una perspectiva científica, nuestro estudio es pionero al intentar establecer un mecanismo que vincule la pérdida auditiva con la exposición a pesticidas. Es el primer estudio en describir en detalle los efectos de estos químicos en jóvenes expuestos crónicamente, y el primero en explorar el impacto de la exposición a pesticidas en el sistema auditivo a través de un modelo animal. En resumen, este estudio sentará las bases para investigaciones más exhaustivas sobre el fuerte impacto de la exposición a pesticidas en la audición humana, un área aún poco explorada. Además, proporcionará evidencia para comprender, desde una perspectiva de las ciencias básicas, los efectos de las sustancias anticolinesterásicas en el funcionamiento de la sinapsis olivococlear medial.

El presente estudio nace de la evidencia que en América Latina aún persiste un conjunto de inequidades que afectan las relaciones de género y que son sostenidas por las ideologías del patriarcado y el heterosexismo (Barrientos, 2015). En particular, tanto el patriarcado como el heterosexismo favorecen un conjunto de condiciones adversas para quienes se definen como lesbianas, gays, bisexuales, transgénero e intersexuales (en adelante, LGBTI;Barrientos, 2015; Herek, 2000) y promueven un modelo binario del género (masculino o femenino; McCann & Sharek, 2016). Entre todas las condiciones género-diversas, la población Transgénero, entendiendo por tal a aquellas personas cuya identidad de género o la expresión de éste difiere de lo esperado culturalmente una vez que se ha hecho la asignación de sexo al nacer como hombre o mujer (Davidson, 2007; Valentine, 2007), aparece como la más expuesta a estigma, violencia, prejuicio, social , inequidad y discriminación en todo ámbito lo que redunda en un marcado deterioro de sus indicadores de calidad bienestar psicosocial. De acuerdo con datos recopilados para la conmemoración de la Memoria Trans la situación de transfobia y de violencia hacia la población trans en Sudamérica es alarmante, estableciéndose como el continente con mayor tasa de mortalidad asociada a crímenes de odio. Si bien esta situación no es exclusiva de nuestro continente, en países donde existen legislaciones que protegen a poblaciones que culturalmente no pueden ser encasilladas como “tradicionales” muestran tasas de violencia relativamente menores (Transmurder Monitoring, 2018). La solución a la violencia de género como un eje, se relaciona fundamentalmente con la capacidad de realizar cambios estructurales en las políticas de estado tendientes a propiciar cambios culturales que eviten la segregación de la población Trans y que éstas estén sustentadas en evidencia constituyendo un discurso sólido y un constructo social para la toma de decisiones. Sin embargo, y pese a que en los últimos años ha aumentado el debate público sobre las personas trans (Halberstam, 2018; Stryker, 2017), lo que ha estimulado el surgimiento de un campo de discusión, investigación y trabajo para las ciencias sociales y para la psicología en particular, en Chile la investigación al respecto es reciente y la información manejada es incompleta y mayoritariamente no sistemática en especial en regiones, como el caso de Rancagua donde esta es básicamente inexistente. El objetivo operacional del estudio es entonces es desarrollar una investigación exploratoria /descriptiva, cuanti-cualitativa sistemática en un colectivo Trans organizado (OTR) que abarca la ciudad de Rancagua y alrededores donde podamos recoger información extensiva para la caracterización sociodemográfica, económica de los participantes, indicadores de salud física y mental y por otra parte realizar un trabajo cualitativo de tipo narrativo-biográfico con los mismos. De esta manera se pretende acercarnos a “significar” y “explicar” la vivencia y las características de comportamiento de las personas transgénero de nuestra localidad que las cifras en ocasiones no permiten transparentar. Si bien el aporte en términos de ampliación del conocimiento sistemático es uno de los objetivos primarios de la investigación, también consideramos central la posibilidad de contribuir a la sensibilización social y de las instancias de gobierno local a través de información objetiva que promueva el mejoramiento de los derechos y calidad de vida de los participantes y población transgénero en general.

En Chile, la realidad de las personas que se identifican como género diversas (es decir, no adscriben a la concepción de género binaria tradicional) ha experimentado cambios en las últimas décadas con el paulatino reconocimiento de derechos, incremento relativo de la aceptación social, mayor visibilización, etc. Sin embargo, existen estereotipos, prejuicios y creencias arraigadas socialmente que favorecen la permanencia de actitudes y conductas discriminatorias y/o fóbicas en distintos ámbitos sociales. Se ha mostrado que uno de los pilares de las estrategias orientadas a promover, sensibilizar y concientizar en torno al respeto por la diversidad de género radica en la producción de conocimiento sistemático en torno a la realidad nacional, regional y local que permita la contextualización y visibilización de las situaciones vitales de las personas y el abordaje desde la acción institucional educativa, de salud, gestión comunitaria, entre otras. Si bien en Chile se han realizado encuestas y se intentan elaborar indicadores para caracterizar el número, calidad de vida y también actitudes fóbicas y experiencias de discriminación en diversos colectivos pertenecientes a la diversidad de género, por razones de alcance y metodológicas todavía no son lo suficientemente precisas. En este sentido, en nuestra región en particular, se verifica un déficit de información en torno a la visibilización de la diversidad como también la presencia de actitudes y prácticas discriminatorias no asumidas ni problematizadas socialmente. Por este motivo, este estudio tiene por finalidad ampliar el conocimiento acerca de las opiniones, valores, comportamientos y actitudes ante la diversidad sexo-genérica en la Región del Lib.Gral.Bdo. O’Higgins en distintos ámbitos sociales e institucionales desde una doble perspectiva, cuanti-cualitiva que permitirá obtener indicadores objetivos sobre esta realidad y a su vez generar un documento audiovisual que permita la socialización masiva de estos hallazgos, enriquecidos con una exploración cualitativa de corte biográfico.