Investigadores descubren un mecanismo que previene la degeneración de las neuronas

El descubrimiento puede ayudar a crear tratamientos futuros para la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades degenerativas graves. El descubrimiento puede ayudar a crear tratamientos futuros para la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades degenerativas graves. Entender el funcionamiento del cerebro es uno de los grandes retos de la Neurobiología, el campo de la ciencia estudia las neuronas, las células que componen el sistema nervioso, y la forma en que se organizan para permitir el funcionamiento del cerebro. La investigación en este campo genera descubrimientos que pueden ayudar en el tratamiento futuro de enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo, previniendo la destrucción de neuronas que no se regeneran. En este contexto, el equipo del investigador Carsten Janke, que dirige un laboratorio de Neurobiología en el Instituto Francés de Curie, estaba interesado en cómo el exceso de glutamato en las proteínas conocidas como tubulinas altera el transporte de sustancias esenciales a las neuronas. El glutamato es un aminoácido fundamental para la actividad neuronal. Como en un juego de lego, las tubulinas encajan y forman los microtúbulos. Estas estructuras cilíndricas funcionan como verdaderas bandas transportadoras, transportando sustancias y otros elementos hasta los extremos del axón, la cola de la neurona, extensiones finas poco flexibles pero suficientemente fuertes. Estos microtúbulos forman la neurona, pero también sirven como una especie de autopista para transportar varios elementos. Son células que pueden ser muy largas. El transporte en las neuronas que tiene lugar sobre los microtúbulos, como en las carreteras, es muy importante para la supervivencia de las células, explica Magda Magiera, investigadora del equipo del Instituto Curie que participó en el estudio. El desequilibrio en este transporte causa la muerte o degeneración de las células nerviosas. Imagínate un embotellamiento en la carretera. En el cerebro, es lo mismo. Cuando hay demasiado glutamato, las sustancias no pueden ir de un lugar a otro, dentro de la neurona. Las señales entre las neuronas son señales eléctricas. Pero la señal eléctrica, al final de la neurona, se convierte en una señal química, un neurotransmisor que es liberado por una neurona que activará la siguiente neurona. Este neurotransmisor debe ser llevado a la punta del axón. Esto sucede gracias al transporte dentro de la célula, realizado sobre los microtúbulos, explica Magda Magiera. Los estudios del Instituto Curie, explica el investigador, se centraron en el transporte de mitocondrias por microtúbulos. Las mitocondrias son las centrales eléctricas de la célula, utilizadas en todas las extensiones de las neuronas, y dependen del buen funcionamiento del sistema de transporte para actuar como debería. La función del glutamato, al fijarse en los microtúbulos, es pues esencial para las mitocondrias. La sustancia permite que los elementos circulen correctamente por la carretera. Cuando el glutamato se fija en los microtúbulos, se produce una modificación, llamada poliglutamilación por los científicos. Esta modificación añade filamentos de glutamato en los microtúbulos, dice el científico. Este proceso es normal. Lo que hemos demostrado en nuestra publicación es que un exceso de esta modificación en los microtúbulos y los filamentos de glutamato son más largos de lo que deberían ser, hay un problema de transporte, señala. Sería como imaginar que los coches funcionan bien, pero las carreteras, o microtúbulos, están cubiertos de nieve, ejemplifica el investigador.

La acción enzimática es esencial

Varios estudios han demostrado previamente que esta falla en el desplazamiento estaría en el origen de las enfermedades degenerativas porque impide la comunicación entre las neuronas y puede causar la muerte celular. Pero hasta ahora, la investigación ha tenido en cuenta el hecho de que esta modificación, causada por el glutamato, orquestada por grupos de enzimas, podría influir en el transporte de sustancias dentro de las neuronas. Estas enzimas añaden o eliminan el glutamato de la superficie de las células, en un equilibrio perfecto cuando el funcionamiento de la neurona es normal. En el laboratorio francés del Instituto Curie, los investigadores experimentaron con ratones suprimiendo las enzimas que eliminan las cadenas de glutamato y despejan el camino. El equipo luego agregó una de estas enzimas nuevamente y logró salvar a las neuronas. El descubrimiento sin precedentes abre la posibilidad de futuras terapias para prevenir la neurodegeneración y la creación de inhibidores específicos que modulen la acción de estas enzimas.

El proceso se confirma en niños con enfermedades degenerativas graves

La segunda investigación publicada por el equipo del Curie Institute involucra a 15 niños que tenían una enfermedad degenerativa desconocida, que causa retraso mental y problemas de coordinación en sus extremidades, así como otras discapacidades. Eran pacientes de genetistas interesados en los primeros resultados de los estudios del equipo del profesor Carsten. Los médicos no entendieron el origen de esta degeneración neuronal, pero se dieron cuenta de que los pacientes tenían mutaciones genéticas que alteraban el funcionamiento de la enzima que elimina el exceso de glutamato de los microtúbulos, como los ratones probados en el experimento realizado por el equipo. La diferencia es que a los animales se les quitó la enzima a propósito. Nos dimos cuenta de que nuestros ratones eran un buen modelo para observar lo que sucede en esta enfermedad. Encontramos los mismos problemas en animales y pacientes. El hecho de que el mecanismo en el hombre y el ratón sean similares también abre la posibilidad futura de tratar a los recién nacidos que tienen el problema, evitando la degeneración de las neuronas. Un avance que sin duda necesitará décadas, pero que genera esperanza para los pacientes que sufren de enfermedades degenerativas.

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