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Estudio revela la función de una sinapsis cerebral de la que se conocía poco

El descubrimiento podría ser útil para desarrollar nuevas terapias para la esclerosis múltiple, afecciones neurodegenerativas y cáncer del cerebro
Esta imagen muestra sinapsis durante el desarrollo de células precursoras de oligodendrocitos: OPC (arriba) y oligodendrocitos mielinizantes (abajo). El magenta marca la morfología de los procesos celulares y el verde marca las sinapsis. (Contribuido)
Esta imagen muestra sinapsis durante el desarrollo de células precursoras de oligodendrocitos: OPC (arriba) y oligodendrocitos mielinizantes (abajo). El magenta marca la morfología de los procesos celulares y el verde marca las sinapsis. (Contribuido)

Una nueva investigación de Oregon Health & Science University revela por primera vez la función de una unión poco conocida entre las células del cerebro que podría tener importantes implicaciones de tratamiento para afecciones que van desde la esclerosis múltiple hasta la enfermedad de Alzheimer y un tipo de cáncer cerebral conocido como glioma.

El estudio fue publicado hoy en la revista Nature Neuroscience.

El equipo de neurocientíficos se concentró en el estudio de la unión, o sinapsis, que conecta las neuronas a una célula no neuronal, conocida como precursor de los oligodendrocitos, u OPC, por sus siglas en inglés. Las OPC pueden diferenciarse en oligodendrocitos, que producen una cubierta alrededor de los nervios conocida como mielina. La mielina es una capa protectora que cubre el axón de cada célula nerviosa, la parte roscada de una célula que transmite señales eléctricas entre las células.

El estudio determinó que estas sinapsis desempeñan un papel fundamental en la producción de esa mielina.

Kelly Monk, Ph.D.
Kelly Monk, Ph.D. (OHSU)

“Esta es la primera investigación de estas sinapsis en tejido vivo”, dijo la autora sénior, Kelly Monk, Ph.D., profesora y codirectora del Vollum Institute en OHSU. “Esto nos permite entender las propiedades básicas y fundamentales y cómo actúan estas células en el desarrollo normal. En el futuro, podríamos ver cómo actúan de manera diferente en el contexto de los pacientes con EM”.

El hecho de que estas sinapsis existieran fue objeto de un descubrimiento sin precedentes por parte de investigadores de OHSU en el Vollum publicado en la revista Nature en mayo de 2000. Hasta ese momento, se sabía que las sinapsis en el cerebro solo transportaban neurotransmisores entre las neuronas, por lo que el descubrimiento de una sinapsis entre las neuronas y las OPC resultó toda una revelación.

“Después de dos décadas, todavía no sabíamos qué hacen estas sinapsis”, dijo Monk.

Los científicos abordaron el problema usando imágenes de una sola célula de tejido vivo en pez cebra, cuyos cuerpos transparentes permiten a los investigadores ver cómo funciona internamente su sistema nervioso en tiempo real. Con nuevas herramientas potentes de imagenología, farmacología y edición genética, el equipo de investigación pudo usar las sinapsis neurona-OPC para predecir los tiempos y ubicación de la formación de mielina.

Jiaxing Li, Ph.D.
Jiaxing Li, Ph.D. (Contributed)

Posiblemente estos hallazgos sean la punta del iceberg en términos de comprender la importancia de estas sinapsis, dijo el autor principal Jiaxing Li, Ph.D., becario posdoctoral en el laboratorio de Monk.

Los precursores de los oligodendrocitos comprenden aproximadamente el 5% de todas las células del cerebro, lo que significa que las sinapsis que forman con las neuronas podrían ser relevantes para muchas afecciones, incluida la formación de tumores cancerosos.

Li señaló que estudios anteriores han sugerido que las OPC intervienen en una serie de afecciones neurodegenerativas, como trastornos desmielinizantes como la EM, enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer e incluso trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia.

Al demostrar la función básica de la sinapsis entre las neuronas y las OPC, Li dijo que el estudio puede conducir a nuevos métodos de regulación de la función de las OPC que permitan alterar la progresión de la enfermedad. Por ejemplo, estas sinapsis podrían ser la clave para promover la remielinización en afecciones como la EM, en las que se ha degradado la mielina. En la EM, esta degradación puede desacelerar o bloquear las señales eléctricas necesarias para que las personas vean, muevan sus músculos, sientan sensaciones y piensen.

“Es posible que haya una manera de intervenir para que pueda aumentar la capa de mielina”, dijo.

Monk dijo que la relevancia más inmediata del descubrimiento puede ser para algunos tipos de cáncer.

“En un paciente con glioma, el tumor impide estas sinapsis para impulsar la progresión del tumor”, dijo. “Puede ser posible modular la entrada sináptica implicada en la formación del tumor, y al mismo tiempo propiciar la señalización sináptica normal”.

Aunque estas células precursoras comprenden aproximadamente el 5% de todas las células cerebrales humanas, solo una fracción pasa a formar oligodendrocitos.

“Está quedando bastante claro que estas OPC tienen otras funciones además de formar oligodendrocitos”, dijo Monk. “Desde una perspectiva evolutiva, no tiene sentido tener tantas de estas células precursoras en el cerebro si no están haciendo algo”.

Por lo tanto, es probable que su conexión sináptica tenga un rol fundamental en el cerebro, y vale la pena seguir estudiándola, dijo.

Además de Monk y Li, los coautores incluyen a Tania Miramontes de OHSU y Tim Chopka, Ph.D., del Centro de Ciencias Clínicas del Cerebro de la Universidad de Edimburgo en el Reino Unido.

La investigación contó con el apoyo de la beca posdoctoral de la National Multiple Sclerosis Society, a través de la beca de investigación posdoctoral FG-1907-34613 y una subvención en reconocimiento a Li a través del premio Warren Alpert Distinguished Scholar Award; una subvención del National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) de los Institutos Nacionales de Salud, con el número F31NS130898 a Miramontes; y una subvención a Monk, también del NINDS, con el número 1R21NS120650. El contenido es responsabilidad únicamente de los autores y no necesariamente representa las opiniones oficiales de los NIH.

Todas las investigaciones que involucran animales en OHSU deben ser revisadas y aprobadas por el Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) de la universidad. La prioridad del IACUC es garantizar la salud y la seguridad de los animales que participan en la investigación. El IACUC también revisa los procedimientos para garantizar la salud y seguridad de las personas que trabajan con los animales. No se puede realizar ningún trabajo con animales vivos en OHSU sin la aprobación del IACUC.

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