'Demasiado' calcio cerebral puede causar Parkinson
Los conocimientos de un nuevo estudio, realizado por la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, sobre el papel del calcio en los mecanismos de señalización de las células cerebrales nos acercan a comprender las causas de la enfermedad de Parkinson.
La presencia de depósitos de proteínas tóxicas, o cuerpos de Lewy, dentro de las células cerebrales es un sello distintivo reconocido de la enfermedad de Parkinson.
Los depósitos contienen grupos de alfa-sinucleína y otras proteínas que se han plegado en forma incorrecta.
El nuevo estudio, ahora publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza - muestra que el calcio afecta la forma en que la alfa-sinucleína se une a las vesículas sinápticas.
Las vesículas sinápticas son pequeños compartimentos en las terminales nerviosas que contienen los neurotransmisores, o mensajeros químicos, que transportan señales entre las células cerebrales.
“Existe un delicado equilibrio”, señala la co-primera autora, la Dra. Amberley Stephens, investigadora postdoctoral en neurociencia molecular en la Universidad de Cambridge, “de calcio y alfa-sinucleína en la célula, y cuando hay demasiado de uno o el otro, el equilibrio se inclina y comienza la agregación, lo que lleva a la enfermedad de Parkinson ".
Alfa-sinucleína normal vs anormal
En todo el mundo, hay más de 10 millones de personas que viven con la enfermedad de Parkinson, incluido alrededor de 1 millón en los Estados Unidos. En la enfermedad de Parkinson, hay una destrucción progresiva de las células cerebrales que producen un neurotransmisor llamado dopamina, que es importante para controlar el movimiento.
Por lo tanto, a medida que avanza la enfermedad, los síntomas empeorarán como lentitud de movimiento, rigidez, temblores y alteración de la coordinación y el equilibrio.
Estudios más recientes han revelado que la enfermedad de Parkinson también afecta a las células cerebrales que no producen dopamina, lo que podría explicar por qué algunos de los síntomas no están relacionados con el movimiento.
Aunque los grupos anormales de alfa-sinucleína, una pequeña proteína que comprende solo 140 aminoácidos, son un elemento importante de los cuerpos de Lewy que están presentes en la enfermedad de Parkinson, su forma normal parece ser necesaria para varias funciones de las células cerebrales.
Sin embargo, aparte de saber que la proteína interactúa de alguna manera con las vesículas sinápticas para asegurar el transporte fluido de moléculas a través de la sinapsis, o la brecha entre la terminal nerviosa y la siguiente célula, sabemos poco sobre el mecanismo subyacente.
La alfa-sinucleína actúa "como un sensor de calcio"
La "alfa-sinucleína", señala el autor principal del estudio, el Dr. Gabriele Kaminski Schierle, del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de la Universidad de Cambridge, "es una proteína muy pequeña con muy poca estructura y necesita interactuar con otras proteínas o estructuras para que sean funcionales, lo que ha dificultado el estudio ”.
Los avances en la tecnología de microscopios significan que los investigadores ahora pueden observar lo que sucede dentro de las células.
El Dr. Kaminski Schierle y sus colegas utilizaron "microscopía de superresolución" y "vesículas sinápticas aisladas" para examinar el comportamiento detallado de la alfa-sinucleína.
Descubrieron que cuando el nivel de calcio aumenta en la célula, la alfa-sinucleína se une a las vesículas en más de un punto, lo que hace que las vesículas se agrupen.
"Creemos", explica el coautor principal, el Dr. Janin Lautenschläger, también del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología, "que la alfa-sinucleína es casi como un sensor de calcio".
"En presencia de calcio", continúa, "cambia su estructura y la forma en que interactúa con su entorno, lo que probablemente sea muy importante para su función normal".
Un delicado equilibrio
Los autores proponen que los grupos anormales de alfa-sinucleína se forman cuando se altera el delicado equilibrio entre la proteína y el calcio. Sugieren una serie de cosas que podrían causar tal desequilibrio, como:
- ralentización relacionada con la edad de la eliminación del exceso de proteínas
- duplicación de la producción de alfa-sinucleína debido a la duplicación de genes
- niveles más altos de calcio en las células cerebrales vulnerables a la enfermedad de Parkinson
- incapacidad para amortiguar el calcio de manera efectiva en las células sensibles al Parkinson
Una comprensión más detallada de cómo se comporta la alfa-sinucleína tanto en la salud como en la enfermedad debería conducir a nuevos medicamentos muy necesarios para la enfermedad de Parkinson, concluyen los autores.
También señalan que un fármaco que bloquea el canal de calcio en las enfermedades cardíacas podría "resultar un candidato valioso para actuar contra [la enfermedad de Parkinson] mediante la reducción de la carga de calcio intracelular".
"Esta es la primera vez que vemos que el calcio influye en la forma en que la alfa-sinucleína interactúa con las vesículas sinápticas".
Dra. Janin Lautenschläger
