Las alteraciones en la estructura de las neuronas en las personas con síndrome de Down modifican la forma en que se conectan entre sí, por lo que un tipo de célula cerebral contribuye a la formación de conexiones entre neuronas
De acuerdo con una nueva investigación que mis colegas y yo publicamos en la revista Cell Reports, la administración de una proteína que facilita la conexión entre neuronas a las células estrelladas del cerebro podría revertir las alteraciones en los circuitos neuronales observadas en el síndrome de Down.
El síndrome de Down se debe a un error en la división celular durante el desarrollo. Las personas con esta condición reciben tres copias del cromosoma 21 en lugar de las dos habituales, lo que resulta en la duplicación de los genes codificados en dicho cromosoma. Esta trisomía conlleva múltiples alteraciones en la función cardíaca e inmunológica, así como trastornos del neurodesarrollo.
Las alteraciones en la estructura de las neuronas en las personas con síndrome de Down modifican la forma en que se conectan entre sí. Un tipo importante de célula cerebral, llamada astrocito, contribuye a la formación de conexiones entre neuronas. Estas células estrelladas poseen numerosas prolongaciones delgadas que se extienden hacia los espacios interneuronales. Además, secretan diversas proteínas esenciales para la formación de las conexiones neuronales necesarias para el correcto funcionamiento cerebral.
Los investigadores descubrieron que los modelos de ratón con varios trastornos del neurodesarrollo, incluido el síndrome de Down, presentan niveles alterados de proteínas de astrocitos durante el desarrollo. Mis colegas y yo planteamos la hipótesis de que estos cambios podrían contribuir a las alteraciones en las conexiones neuronales observadas en el síndrome de Down. ¿Podría la restauración de los niveles adecuados de algunas de estas proteínas de astrocitos “reconfigurar” el cerebro?
Identificación de una proteína de astrocitos
En primer lugar, necesitábamos seleccionar una proteína de astrocitos candidata para probar nuestra hipótesis. Un estudio previo había identificado una lista de proteínas de astrocitos alteradas en un modelo de ratón con síndrome de Down. Nos centramos en las proteínas presentes en niveles más bajos en los astrocitos de ratones con síndrome de Down en comparación con los astrocitos de ratones sin esta condición. Pensamos que podría no haber suficientes proteínas disponibles para ayudar a formar conexiones neuronales.
Entre las 10 proteínas principales que identificamos se encontraba una molécula llamada pleiotrofina o Ptn. Se sabe que esta proteína ayuda a guiar los axones —largas prolongaciones que las neuronas utilizan para enviarse información entre sí— hacia sus dianas durante el desarrollo. Por lo tanto, tenía sentido que también pudiera ayudar a las neuronas a formar las ramificaciones que utilizan para recibir información.
Descubrimos que los ratones incapaces de producir Ptn presentaban neuronas con menor ramificación, similar a lo observado en ratones con síndrome de Down. Esta correlación implica que niveles adecuados de Ptn son necesarios para influir en la ramificación neuronal durante el desarrollo cerebral.
Restauración de neuronas en el síndrome de Down
A continuación, quisimos saber si la administración de Ptn a los astrocitos modifica las conexiones neuronales en ratones con síndrome de Down.
Para responder a esta pregunta, introdujimos el gen de Ptn en un pequeño virus al que se le habían eliminado los genes de replicación. Estos virus, denominados virus adenoasociados, permiten a los investigadores administrar material genético a objetivos específicos del organismo y se utilizan en aplicaciones como la terapia génica. Administramos el gen de Ptn a los astrocitos de todo el cerebro de ratones adultos con síndrome de Down para evaluar sus efectos.
Nos centramos en la corteza visual y el hipocampo, áreas cerebrales implicadas en la visión y la memoria, ambas gravemente afectadas en el síndrome de Down. Tras potenciar la capacidad de los astrocitos para producir Ptn, observamos que ambas regiones recuperaron niveles de densidad de ramificación neuronal similares a los de los ratones sin síndrome de Down.
Finalmente, quisimos comprobar si podíamos restaurar los niveles de actividad eléctrica en el hipocampo aumentando los niveles de Ptn en los astrocitos. La medición de la actividad eléctrica puede indicar si las neuronas funcionan correctamente. Tras introducir el gen Ptn en los astrocitos de ratones con síndrome de Down, observamos que la actividad eléctrica de su hipocampo se restableció a niveles similares a los de ratones sin síndrome de Down.
En conjunto, nuestros hallazgos demuestran que la introducción de Ptn en los astrocitos de ratones puede revertir las alteraciones en la estructura y función neuronal observadas en el síndrome de Down. Si bien nuestros hallazgos aún no están listos para su uso clínico, una mayor investigación podría ayudarnos a comprender si Ptn podría contribuir a mejorar la salud de pacientes humanos y cómo.
Reconfiguración cerebral
En términos más generales, nuestros hallazgos sugieren que las proteínas de los astrocitos tienen el potencial de reconfigurar el cerebro en otras afecciones del neurodesarrollo.
Por lo general, el cerebro adulto presenta baja plasticidad, lo que significa que tiene una capacidad reducida para formar nuevas conexiones entre neuronas. Esto implica que puede ser difícil modificar los circuitos neuronales en adultos. Esperamos que una mayor investigación sobre cómo las proteínas de los astrocitos pueden alterar el cerebro adulto conduzca a nuevos tratamientos para trastornos del neurodesarrollo como el síndrome del cromosoma X frágil o el síndrome de Rett, o para enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson.
Fuente: forbes.com.mx
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