LABORATORIO DE CANNABINOIDES Y BIOLOGÍA ESPERMÁTICA
Responsable: Dra. María Celeste Ruete
Estamos interesadas en estudiar los mecanismos moleculares por los cuales los fitocannabinoides actúan en el organismo. Investigamos el efecto de extractos estandarizados de Cannabis sativa y de cannabinoides purificados en medicina regenerativa de la piel, tanto sobre células madre mesenquimales, su capacidad regenerativa y el secretoma que liberan al ser preacondicionadas, como sobre poblaciones celulares que participan en la reparación cutánea: fibroblastos, queratinocitos y células endoteliales. Nos interesa especialmente qué ocurre en contextos donde la cicatrización falla, como la diabetes. El conocimiento de estos procesos es fundamental para el diseño de nuevas terapias para el tratamiento de enfermedades, así como sus acciones paliativas, con el objetivo de mejorar la calidad de vida de las personas.
Además, abordamos la salud reproductiva masculina a partir de la regulación de chaperonas, componentes proteicos de la maquinaria proteica de fusión de membranas, específicamente en la exocitosis acrosomal en espermatozoides humanos. Investigamos los complejos SNAREs y las chaperonas que facilitan este proceso esencial para la fertilización. También estudiamos la O-GlcNAcilación como nivel de regulación postraduccional que conecta el metabolismo celular con la función espermática, y por lo tanto con la infertilidad masculina asociada a enfermedades metabólicas de alta prevalencia como la obesidad y la diabetes tipo 2. A esto sumamos una línea pionera en el país sobre la exposición a micro y nanoplásticos, desde su detección en semen humano hasta el mecanismo molecular por el cual pueden dañar al espermatozoide. Estos estudios son cruciales para comprender los mecanismos que regulan la exocitosis y podrían proporcionar nuevas perspectivas en el diagnóstico y el tratamiento de la infertilidad masculina.
Líneas de investigación
- Preacondicionamiento de células madre mesenquimales con Cannabis sativa y cannabinoides y actividad de su secretoma
Las células madre mesenquimales (MSC) se han incorporado a la medicina regenerativa por su capacidad de reparar tejidos dañados, aunque hoy se acepta que buena parte de su efecto terapéutico no solo reside en las células mismas sino en el secretoma: el conjunto de factores bioactivos que liberan al espacio extracelular y que regula numerosos procesos fisiológicos. Dado que las MSC responden activamente a su entorno de cultivo, ese secretoma puede modularse mediante un tratamiento previo o priming, y su uso como agente terapéutico no vivo elimina buena parte de los riesgos y desafíos asociados a las terapias con células completas, conservando a la vez las propiedades regenerativas. La señalización de cannabinoides regula la proliferación, la diferenciación y la supervivencia celular, pero se sabe muy poco sobre cómo los extractos de C. sativa modifican la funcionalidad de las MSC y la composición de lo que secretan.
Los objetivos de esta línea incluyen caracterizar el efecto del preacondicionamiento con extractos completos y químicamente bien caracterizados de distintas variedades o quimiotipos de C. sativa sobre las MSC y su secretoma, de modo de comprender: (i) qué vías de señalización median las respuestas citoprotectoras y migratorias inducidas en la propia célula madre; (ii) cómo el priming modifica la composición y el perfil funcional del secretoma, particularmente sus capacidades tróficas, antioxidantes y proangiogénicas; y (iii) en qué medida ese secretoma reproduce la señalización y los efectos biológicos en células receptoras, tanto en ensayos in vitro como en modelos in vivo de angiogénesis.
- Efecto de cannabinoides y extractos de Cannabis sativa sobre poblaciones celulares de la piel en hiperglucemia
La reparación cutánea depende de la acción coordinada de queratinocitos, fibroblastos y células endoteliales. En la diabetes este programa se desorganiza: la disfunción endotelial, el estrés oxidativo y una respuesta angiogénica deficiente sostienen heridas que no cierran, con alto costo sanitario y escasas opciones terapéuticas. Cannabis sativa se ha utilizado con fines medicinales a lo largo de la historia por sus propiedades analgésicas y antiinflamatorias, entre otras, y sus compuestos actúan sobre blancos moleculares con papel reconocido en angiogénesis y remodelación tisular. Falta establecer, sin embargo, qué hacen los extractos y los cannabinoides purificados directamente sobre cada uno de estos tipos celulares, y si sus efectos se sostienen cuando el ambiente metabólico está alterado.
Los objetivos de esta línea incluyen evaluar de manera integral el efecto de extractos de espectro completo de C. sativa y de cannabinoides aislados sobre los procesos celulares clave de la reparación cutánea en condiciones normo e hiperglucémicas, de modo de comprender: (i) cómo modulan la angiogénesis, mediante ensayos de tubulogénesis en células endoteliales humanas y validación in vivo, y qué impacto tienen sobre el estrés oxidativo asociado a la disfunción endotelial; (ii) qué mecanismos de señalización subyacen a esas respuestas, y en qué difiere el extracto completo de los cannabinoides aislados a concentraciones equivalentes; (iii) cómo se afecta la funcionalidad de queratinocitos y fibroblastos; y (iv) qué respuesta tisular se induce en modelos preclínicos.
- Salud reproductiva masculina y regulación de la exocitosis acrosomal
La fusión de membranas biológicas es un proceso ubicuo mediado por los complejos SNARE, que acercan las bicapas destinadas a fusionarse. En el espermatozoide humano esta maquinaria sostiene la exocitosis acrosomal, un paso sin el cual no hay fertilización, y por lo tanto un punto donde converge la capacidad fecundante de la gameta. Sin embargo, aún falta conocimiento sobre cómo se dirigen y coordinan las proteínas que asisten el ensamblado y desensamblado de estos complejos. Para responder a esta pregunta abordamos un nivel de regulación en el espermatozoide: las modificaciones postraduccionales que acoplan el estado metabólico de la célula a su función, y cuya alteración podría explicar parte de la infertilidad asociada a enfermedades metabólicas.
Los objetivos de esta línea incluyen identificar y caracterizar los determinantes moleculares que regulan la exocitosis acrosomal y su alteración en condiciones patológicas, de modo de comprender: (i) cómo las chaperonas y cochaperonas moleculares gobiernan el ensamblado de las SNAREs en complejos trans y su vínculo con la capacidad fecundante; y (ii) qué papel cumple la O-GlcNAcilación como nivel de regulación postraduccional durante la capacitación y la exocitosis acrosomal, y cómo se altera en enfermedades metabólicas de alta prevalencia como la obesidad y la diabetes tipo 2.
- Micro y nanoplásticos y salud reproductiva masculina
La contaminación por micro y nanoplásticos (MP/NP) se ha vuelto ubicua en matrices ambientales y biológicas, y en los últimos años estas partículas fueron detectadas en tejidos y fluidos humanos. Su presencia en semen y su relación con la calidad seminal, en cambio, recién comienza a explorarse, y no existen antecedentes en Argentina. El interrogante no se agota en la detección: falta establecer si la carga y la composición de partículas se asocian a los parámetros funcionales del espermatozoide, y por qué mecanismo una partícula inerte podría comprometer una célula cuya función depende críticamente de la organización y la dinámica de sus membranas.
Los objetivos de esta línea incluyen abordar de manera integral la exposición a MP/NP como potencial factor de riesgo de la fertilidad masculina, recorriendo la detección al mecanismo, de modo de comprender: (i) cuál es la carga total y la composición espectral de MP/NP en semen humano; (ii) cómo se asocian esa carga y composición con los parámetros seminales convencionales y funcionales, incluidos el estrés oxidativo, la fragmentación de ADN y la exocitosis acrosomal; y (iii) por qué mecanismo físico-molecular los nanoplásticos interactúan con la membrana espermática y comprometen su función, integrando ensayos de exposición controlada con simulaciones de dinámica molecular.
Vinculación tecnológica y transferencia
- Servicios Tecnológicos de Alto Nivel (STAN)
STAN aprobado por CONICET sobre “Capacitación en técnicas de laboratorio biológico”. Está destinado a grupos institucionales o educativos que requieran capacitación técnica y experimental en condiciones controladas y reproducibles.
https://ihem.conicet.gov.ar/capacitacion-en-tecnicas-de-laboratorio-biologico/
- Participación en Redes temáticas nacionales e internacionales
Red de Cannabis de uso medicinal e industrial (RACME) de CONICET. Comisión de Investigación Básica y Control de Calidad.
Cure OGT Research Community. Researchers and clinicians dedicated to O-GIcNAcylation and understanding O-GIcNAc Transferase.