Alzheimer: ¿Qué conduce al daño de las células cerebrales?
Los científicos han descubierto un mecanismo a través del cual una proteína cerebral tóxica, característica de la enfermedad de Alzheimer, puede dañar las neuronas o las células cerebrales.
El equipo del Instituto de Neurociencias de Grenoble en Francia que hizo el descubrimiento también sugiere una forma potencial de desarmar el mecanismo durante las primeras etapas de la enfermedad.
El estudio se refiere al funcionamiento de las espinas dendríticas, que son estructuras diminutas en las partes ramificadas de las células cerebrales que reciben señales de otras células cerebrales.
Parece que la beta-amiloide, una proteína tóxica que se acumula en el cerebro de las personas con la enfermedad de Alzheimer, desencadena un mecanismo que interrumpe el funcionamiento de las espinas dendríticas.
El mecanismo desactiva una proteína llamada cofilina 1, y la actividad de esta proteína es crucial para el funcionamiento saludable de las espinas dendríticas.
los Revista de neurociencia ha publicado recientemente un artículo de estudio sobre la investigación.
Describe cómo el equipo usó muestras de tejido cerebral de modelos de ratones y personas con enfermedad de Alzheimer para llegar a sus hallazgos.
Un hallazgo clave fue que la exposición a los péptidos beta-amiloides, que son los componentes básicos de la proteína tóxica, condujo a un aumento de la forma inactiva de cofilina 1.
“Además”, apunta el coautor del estudio José Martínez-Hernández, Ph.D., que ahora trabaja en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad del País Vasco en España, “los péptidos beta-amiloides conducen a menos espinas a largo plazo; cuando dejan de ser funcionales, se pierden gradualmente con el tiempo ".
La enfermedad de Alzheimer destruye las conexiones cerebrales
El Alzheimer es una enfermedad cerebral irreversible que empeora con el tiempo. Es la causa más común de demencia.
La enfermedad erosiona la capacidad de recordar, pensar y realizar tareas simples, hasta que las personas con Alzheimer ya no pueden cuidarse a sí mismas. La mayoría de las personas comienzan a experimentar síntomas a mediados de los 60.
Según el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, los expertos creen que hay más de 5,5 millones de personas que viven con la enfermedad de Alzheimer en los Estados Unidos.
Las diferentes formas de demencia tienen diferentes señas de identidad. En la enfermedad de Alzheimer, las características distintivas incluyen una acumulación tóxica de beta-amiloide y otra proteína llamada tau y la pérdida de conexiones entre neuronas.
Las neuronas transmiten información en el cerebro y llevan señales desde el cerebro a otras partes del cuerpo, como órganos y músculos.
Los miles de millones de neuronas del cerebro se comunican entre sí enviando y recibiendo mensajes químicos a través de “estructuras especializadas” conocidas como sinapsis. Estas estructuras van y vienen y se fortalecen y debilitan, según la experiencia.
El cerebro almacena información a largo plazo al cambiar la química y la estructura de las sinapsis. Los científicos creen que la naturaleza dinámica y fluctuante de las sinapsis sustenta la memoria y el aprendizaje.
Sinapsis, espinas dendríticas y citoesqueletos
Cuando la información, en forma de mensajeros químicos, viaja a través de una sinapsis de una célula cerebral a otra, las estructuras ramificadas llamadas dendritas llevan las señales a la neurona receptora.
Las espinas dendríticas son pequeñas protuberancias en las estructuras ramificadas que reciben activamente señales de otras células cerebrales.
La investigación reciente revela cómo, en el tejido cerebral afectado por la enfermedad de Alzheimer, el beta-amiloide tóxico altera las sinapsis al reducir la actividad de la proteína cofilina 1 en las espinas dendríticas.
Las células del cerebro tienen un citoesqueleto que no solo mantiene su estructura tridimensional, sino que también es responsable del transporte dinámico de sustancias dentro de la célula.
Los citoesqueletos tienen esta capacidad porque están formados por filamentos de actina muy activos, que, como explica Martínez, “están anclados pero se mueven constantemente como si fueran una escalera mecánica”.
Cofilin 1 rompe los filamentos en unidades de actina separadas, “una tarea que mantiene activa la dinámica”, agrega.
La inactivación de la cofilina 1 altera las espinas dendríticas
La fosforilación, o la adición de un grupo fosforilo, a la cofilina 1, sin embargo, inactiva la proteína.
Los investigadores observaron cómo la exposición a péptidos beta-amiloides en células cerebrales cultivadas condujo a más cofilina 1 fosforilada. Esto redujo el dinamismo de los filamentos de actina y, a su vez, afectó la capacidad de las espinas dendríticas para recibir señales.
Una investigación adicional reveló que una enzima llamada proteína quinasa asociada a Rho (ROCK) podría ser un objetivo para reducir la fosforilación de la cofilina 1. La enzima activa y desactiva otras moléculas mediante la fosforilación.
Las pruebas con un fármaco llamado Fasudil que bloquea ROCK mostraron que revirtió los efectos que el equipo observó en los filamentos de actina.
Martínez dice que los hallazgos del estudio apoyan la idea de que dirigirse a ROCK y cofilin 1 durante las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer podría potencialmente evitar el daño que el beta-amiloide inflige en las espinas y sinapsis dendríticas.
Sugiere que la investigación adicional de fármacos que "detengan específicamente esa fosforilación" de la cofilina 1 en las células cerebrales podría ser una vía prometedora para encontrar nuevos tratamientos para la enfermedad de Alzheimer.
“No hemos encontrado un mecanismo de acción, pero confirmamos que la inhibición de la vía de fosforilación de la cofilina 1 evita que la exposición a los péptidos beta-amiloides provoquen la desactivación de la proteína y el consiguiente efecto sobre el citoesqueleto de las espinas dendríticas. "
José Martínez-Hernández, Ph.D.
