Un nuevo enfoque puede salvar las células del cerebro en enfermedades neurodegenerativas
Las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y el Huntington, comparten un mecanismo de daño de las células cerebrales que podría ofrecer un nuevo objetivo para el tratamiento, según una nueva investigación en células humanas y ratones.
Un reciente Neurociencia de la naturaleza El estudio describe cómo los investigadores descubrieron el mecanismo y cómo conduce a la muerte de neuronas o células nerviosas.
"Hemos identificado una nueva forma potencial de reducir la muerte de las células nerviosas en una serie de enfermedades caracterizadas por tales pérdidas", dice la autora principal del estudio, Daria Mochly-Rosen, Ph.D., profesora de química y biología de sistemas en la Escuela de la Universidad de Stanford. de Medicina, en California.
El mecanismo involucra microglia y astrocitos, dos tipos de células que normalmente ayudan a proteger las neuronas o células nerviosas.
La microglía y los astrocitos son células gliales, un tipo de célula que los científicos alguna vez consideraron como el "pegamento del sistema nervioso".
Sin embargo, ese ya no es el caso, ya que los investigadores están descubriendo cada vez más que las células gliales desempeñan un papel vital en el desarrollo y la función del cerebro.
Entre los muchos trabajos que cumplen los astrocitos está el de determinar el número y la ubicación de las conexiones que las neuronas establecen entre sí. Estas células gliales también liberan varias sustancias químicas, como factores de crecimiento y sustancias esenciales para el metabolismo.
Mientras tanto, la microglía vigila los signos de lesión tisular y elimina los agentes que podrían causarla, incluidos los patógenos de enfermedades y los fragmentos o desechos de las neuronas.
Células gliales y enfermedad neurodegenerativa
La acumulación de proteínas tóxicas dentro de las células cerebrales es ahora un sello bien conocido de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer, Huntington y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
La acumulación de proteínas tóxicas impide que las células nerviosas funcionen correctamente y, finalmente, desencadena su muerte.
En su artículo de estudio, los autores también describen otra característica menos conocida de las enfermedades neurodegenerativas. Esta característica es la activación de las células gliales "a un estado que desencadena una mayor secreción de factores proinflamatorios".
Esta activación de las células gliales, a su vez, conduce a una serie de procesos que también dañan las neuronas. Los científicos denominan a esta colección de mecanismos "neuroinflamación".
Los investigadores han supuesto que el desencadenante de la neuroinflamación por las células gliales era la presencia de restos de neuronas.
Los estudios en animales, por ejemplo, han demostrado que, después de una lesión cerebral, la microglía puede activar los astrocitos en un estado llamado A1 y causar más daño y muerte a las neuronas.
Sin embargo, el desencadenante de este mecanismo no estaba claro, al igual que si existen compuestos que pueden evitar que los astrocitos entren en el estado hiperactivo A1. Estas son las preguntas que buscaba abordar el nuevo estudio.
Mitocondrias y su comportamiento inesperado
Al examinar la microglía, los investigadores demostraron que el círculo vicioso y dañino de la inflamación también puede desarrollarse cuando no hay fragmentos de neurona que eliminar. Entonces, fueron en busca de un disparador. Lo encontraron en una curiosa forma de comportamiento mitocondrial.
Las mitocondrias son pequeñas centrales eléctricas dentro de las células que producen energía para que las células produzcan proteínas y lleven a cabo sus diversas funciones. Una célula típica puede contener miles de mitocondrias.
Lo que el equipo descubrió, para su sorpresa, fue que estos pequeños componentes celulares parecen capaces de enviar señales de muerte entre células.
Las mitocondrias se encuentran en un estado dinámico continuo de tamaño, forma y ubicación cambiantes dentro de las células. Se fragmentan y se vuelven a ensamblar en un proceso de fisión y fusión constantes, y el equilibrio entre estos dos procesos puede determinar qué tan bien funcionan las mitocondrias dentro de las células.
Demasiada fusión hace que las mitocondrias pierdan su agilidad; demasiada fisión, y se vuelven demasiado fragmentados para funcionar.
Parece que las proteínas tóxicas detrás de las enfermedades neurodegenerativas pueden estimular la hiperactividad en Drp1, una enzima necesaria para mantener el equilibrio de fisión-fusión en las mitocondrias.
En estudios anteriores, Mochly-Rosen y su equipo encontraron que el tratamiento con el péptido, o proteína pequeña, P110, puede reducir la fisión mitocondrial y el consiguiente daño celular que induce la hiperactividad Drp1.
Reducción de la inflamación y muerte neuronal.
En el nuevo estudio, los investigadores encontraron que el tratamiento de ratones durante varios meses con P110 redujo la actividad de la microglía y los astrocitos y la inflamación en el cerebro de los animales.
En experimentos posteriores con células cultivadas, el equipo descubrió que tanto la microglía como los astrocitos pueden expulsar las mitocondrias dañadas a su entorno y que pueden dañar y matar neuronas. Estos experimentos también mostraron que P110 puede bloquear esto.
Estudios recientes han demostrado que las células sanas también pueden expulsar mitocondrias y que esto no causa daño. Sin embargo, la microglía inflamada y los astrocitos expulsaban mitocondrias dañadas, que eran mortales para las neuronas cercanas.
El equipo descubrió que P110 pudo bloquear la fragmentación de las mitocondrias dentro de la microglía y los astrocitos lo suficiente como para reducir significativamente la muerte de las neuronas.
Los investigadores ahora continúan sus investigaciones para descubrir exactamente cómo las mitocondrias dañadas expulsadas de las células gliales desencadenan la muerte de las neuronas.
