Investigadores de la Universidad de Michigan han descubierto que una copia extra de un gen en pacientes con síndrome de Down provoca un desarrollo inadecuado de las neuronas en ratones.

El gen en cuestión, denominado molécula de adhesión celular del síndrome de Down (DSCAM), también está implicado en otras afecciones neurológicas humanas, como los trastornos del espectro autista, el trastorno bipolar y la epilepsia intratable.

Se sabe que la causa del síndrome de Down es una copia extra del cromosoma 21, o trisomía 21. Pero como este cromosoma contiene más de un cromosoma, la trisomía 21 es la causa principal del síndrome de Down. Pero como este cromosoma contiene más de 200 genes -incluido el DSCAM-, un reto importante en la investigación y los tratamientos del síndrome de Down es determinar qué gen o genes del cromosoma contribuyen a qué síntomas específicos del síndrome.

«La vía ideal para el tratamiento sería identificar el gen que causa un trastorno médico y, a continuación, dirigirlo a ese gen o a otros genes con los que trabaja para tratar ese aspecto del síndrome de Down», afirma Bing Ye, neurocientífico del Instituto de Ciencias de la Vida de la UM y autor principal del estudio.

«Pero en el caso del síndrome de Down, no podemos limitarnos a secuenciar los genomas de los pacientes para hallar esos genes, porque encontraríamos al menos 200 genes diferentes modificados. Tenemos que profundizar para averiguar cuál de esos genes causa cada problema».

Para este trabajo, los investigadores recurren a modelos animales del síndrome de Down. Estudiando ratones que tienen una tercera copia del equivalente en ratón del cromosoma 21, Ye y su equipo han demostrado ahora cómo una copia extra de DSCAM contribuye a la disfunción neuronal. Sus hallazgos se describen en un estudio publicado el 20 de abril en PLOS Biology.

Cada neurona tiene dos conjuntos de ramas que se extienden desde el centro celular: las dendritas, que reciben señales de otras células nerviosas, y los axones, que envían señales a otras neuronas. Ye y sus colegas determinaron previamente que la sobreabundancia de la proteína codificada por DSCAM puede causar un crecimiento excesivo de los axones en las neuronas de la mosca de la fruta.

Guiados por su investigación en moscas, el equipo ha descubierto ahora que una tercera copia de DSCAM en ratones provoca un mayor crecimiento de axones y conexiones neuronales (llamadas sinapsis) en los tipos de neuronas que frenan las actividades de otras neuronas. Estos cambios provocan una mayor inhibición de otras neuronas en la corteza cerebral, una parte del cerebro que interviene en las sensaciones, la cognición y el comportamiento.

«Se sabe que estas sinapsis inhibitorias cambian en los modelos de ratón con síndrome de Down, pero se desconoce el gen que subyace a este cambio», explica Ye, que también es profesor de biología celular y del desarrollo en la Facultad de Medicina de la UM. «Aquí demostramos que la copia extra de DSCAM es la causa principal del exceso de sinapsis inhibitorias en la corteza cerebral».

El equipo demostró que en los ratones que tenían sólo dos copias de DSCAM, pero tres copias de los otros genes que son similares a los genes del cromosoma 21 humano, el crecimiento de los axones parecía normal.

«Estos resultados son sorprendentes porque, aunque estos ratones tienen una copia extra de unos cien genes, la normalización de este único gen, el DSCAM, rescata la función sináptica inhibitoria normal», afirma Paul Jenkins, profesor adjunto de farmacología y psiquiatría de la Facultad de Medicina y coautor del estudio.

«Esto sugiere que la modulación de los niveles de expresión de DSCAM podría ser una estrategia terapéutica viable para reparar los déficits sinápticos observados en el síndrome de Down». Además, dado que las alteraciones de los niveles de DSCAM se asocian a otros trastornos cerebrales como el trastorno del espectro autista y el trastorno bipolar, estos resultados arrojan luz sobre los posibles mecanismos subyacentes a otras enfermedades humanas.»

Abril 20/2023 (MedicalXpress) – Tomado de Genetics – Neuroscience https://medicalxpress.com/news/2023-04-gene-involved-syndrome-neurons-mice.html Copyright Medical Xpress 2011 – 2023 powered by Science X Network.

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Investigadores dirigidos por el doctor D. James Surmeier, catedrático Nathan Smith Davis y titular de la cátedra de Neurociencia, han descubierto circuitos neuronales hasta ahora desconocidos que contribuyen a la disfunción cerebral en la enfermedad de Huntington.

El estudio, publicado en Nature Communications, arroja luz sobre nuevos mecanismos de circuitos que podrían servir como posibles dianas terapéuticas para tratar a pacientes con Huntington.

La enfermedad de Huntington es una enfermedad neurodegenerativa hereditaria y progresiva. Entre los síntomas más comunes de la enfermedad de Huntington se encuentran los movimientos involuntarios e hipercinéticos y las alteraciones del funcionamiento conductual, emocional y cognitivo. Los síntomas de la enfermedad relacionados con el movimiento se deben a la disfunción de las neuronas del cuerpo estriado, una región subcortical del cerebro implicada en la formación de hábitos, la acción dirigida a un objetivo y el movimiento voluntario.

A nivel molecular, los pacientes con enfermedad de Huntington tienen un mayor número de repeticiones de la secuencia CAG (citosina, adenina, guanina) en el gen de la huntingtina. Aunque se sabe desde hace tiempo que la expansión CAG en la huntingtina causa la enfermedad de Huntington, aún no se ha resuelto con precisión cómo la proteína huntingtina mutante altera la función neuronal.
En el estudio actual, el equipo de Surmeier utilizó un modelo de ratón macho de Huntington y la interrogación optogenética de los circuitos estriatales para ayudar a llenar este vacío. Descubrieron que las entradas sinápticas a las principales neuronas estriatales estaban significativamente alteradas por la huntingtina mutante.

En concreto, las neuronas estriatales principales reciben información de dos tipos diferentes de neuronas corticales: una entrada de neuronas del tracto piramidal y otra de neuronas intratelencefálicas. En el modelo de ratón con Huntington, los investigadores descubrieron que la vía intratelencefálica establecía conexiones más fuertes que en los ratones normales, mientras que las del tracto piramidal eran más débiles. Esta distorsión de la información que recibían las principales neuronas estriatales se debía a un déficit en la liberación de acetilcolina por parte de las interneuronas colinérgicas estriatales, que son fundamentales para la flexibilidad conductual o el cambio de comportamiento en respuesta a determinados resultados.

«Cuando las interneuronas colinérgicas se vuelven disfuncionales, los circuitos estriatales tienen dificultades para adaptarse a nuevas circunstancias. De hecho, ésta es una de las características clave de los pacientes con enfermedad de Huntington: tienen dificultades para cambiar su comportamiento cuando cambian las contingencias», afirma Surmeier.

A continuación, los investigadores utilizaron un virus adenoasociado portador de una proteína represora de dedos de zinc para suprimir selectivamente la huntingtina mutante. Con esta técnica, los investigadores pudieron suprimir el gen mutado de la huntingtina de forma selectiva en las interneuronas colinérgicas estriatales, lo que normalizó la conectividad intratelencefálica.

«Dado que la huntingtina mutada se expresa ampliamente, el hecho de que su reducción selectiva sólo en las interneuronas colinérgicas tuviera un efecto tan profundo en la conectividad estriatal fue sorprendente. Este estudio apunta claramente al potencial valor terapéutico de las proteínas zinc finger», afirma Surmeier.

En cuanto a los próximos pasos, Surmeier dijo que su equipo está estudiando cómo afectan las interneuronas colinérgicas estriatales a otros aspectos de la circuidad estriatal y cómo podrían influir en el movimiento involuntario en pacientes con enfermedad de Huntington.

«Las neuronas estriatales que son particularmente vulnerables en la enfermedad de Huntington están implicadas en la inhibición de acciones no deseadas», dijo Surmeier. «Ahora intentamos averiguar cómo influyen las interneuronas colinérgicas en esas células y cómo intervienen en el control normal del movimiento».
(Tomado de MedicalXpress Breaking News-and-Events)
Abril 18/2023 (MDLinx) – Tomado de Especialidades y Enfermedades – Neurología. Copyright 2023 M3 USA Corporation.

La proteína GFAP podría emplearse para identificar fases precoces de la enfermedad, si se confirman los resultados de este estudio en ‘Brain’.

Uno de los principales escollos en la investigación de la enfermedad de Alzheimer es que su inicio se produce décadas antes de que aparezcan los primeros síntomas, cuando el daño cerebral ya está instaurado, y por tanto, es difícil trabajar en estrategias que actúen en la enfermedad precoz no digamos ya en la prevención.

En los últimos años se ha desarrollado una intensa búsqueda para identificar biomarcadores no invasivos de la fase preclínica. En un trabajo recientemente publicado en Frontiers in Aging Neuroscience realizado por un equipo de Universidad Shanghai Jiao Tong, en China se ha descubierto que los niveles de ácido fórmico en la orina pueden constituir un potencial biomarcador del deterioro cognitivo en la fase inicial de Alzheimer.

La identificación de biomarcadores accesibles facilitaría la realización de ensayos sobre prevención, así como para la evaluación de opciones terapéuticas en las etapas tempranas de la enfermedad, que se estima causa entre el 60 y el 70% de todos los casos de demencia.

Una de esas líneas de investigación, llevada a cabo por un equipo del Instituto Karolinska (Suecia), se centra en la proteína glial fibrilar ácida, conocida por sus siglas en inglés GFAP, y su posible uso como biomarcador de fases muy tempranas de la enfermedad.

Hacia un diagnóstico precoz

Según los resultados apuntados en el estudio llevado a cabo por estos científicos que publica hoy la revista Brain, se observan cambios detectables en plasma de la GFAP diez años antes de que se produzcan los primeros síntomas de la enfermedad, tales como pérdida de memoria o deterioro cognitivo. “Este hallazgo sobre la GFAP mejora las posibilidades de un diagnóstico precoz”, afirma en una nota sobre el estudio una de sus investigadoras, Caroline Graff, profesora del Departamento de Neurobiología del centro sueco.

El potencial biomarcador GFAP actúa normalmente en la neuroglía, que da soporte a las neuronas. Los investigadores han comprobado que su nivel plasmático crece antes de que se puedan registrar cambios cerebrales causados por la enfermedad de Alzheimer, como la acumulación de la proteína tau.

Predisposición a la enfermedad

Para realizar la investigación, los científicos han partido de personas portadoras de una mutación genética que se vincula con una forma rara y hereditaria de la enfermedad de Alzheimer. Esta forma genética de la neuropatología representa menos del 1% de todos los casos de la enfermedad.

En el estudio analizaron 164 muestras de plasma sanguíneo de 33 portadores de la mutación y de 42 familiares sin la predisposición patogénica heredada. Los datos se recogieron entre 1994 y 2018. Participaron en la investigación el Hospital Universitario Landspitali de Islandia, la Universidad de Gotemburgo (Suecia) y el University College de Londres (Reino Unido).

Después de la variación del nivel de la proteína GFAP, el estudio detalla que registraron un aumento en las concentraciones de p-tau181 y, más tarde, del neurofilamento ligero NfL, ambas moléculas conocidas por su asociación al daño cerebral en la enfermedad de Alzheimer.

Los hallazgos sugieren, según destaca Caroline Graff, que “en el futuro podría utilizarse [la proteína GFAP] como un biomarcador no invasivo de la activación precoz de células inmunitarias como los astrocitos en el sistema nervioso central, lo que puede ser valioso para el desarrollo de nuevos fármacos y el diagnóstico de enfermedades cognitivas”.

La proteína GFAP como marcador de la enfermedad de Alzheimer en sus fases precoces ha sido objeto de diversas investigaciones.

Estudio de comparación

Recientemente, un grupo del Barcelonaβeta Brain Research Center (BBRC) de la Fundación Pasqual Maragall en colaboración con el equipo de la Universidad de Gotemburgo de esta investigación compararon en un grupo de sujetos de la cohorte Alfa+ diversos marcadores plasmáticos, entre ellos GFAP, para la fase preclínica de la enfermedad de Alzheimer. La cohorte se compone de unas 500 personas cognitivamente sanas que son descendientes de pacientes con Alzheimer.

Así comprobaron que la elevación de las proteínas p-tau231 y p-tau217 en sangre resultaba idónea para detectar los primeros signos de acumulación de amiloide en el cerebro. En concreto, niveles altos de p-tau231 en sangre predijeron mayor acumulación de proteína en el cerebro así como pérdida cognitiva en un seguimiento de tres años.

Abril 12/2023 (Diario Médico) – Tomado de Neurología, Investigación del Instituto Karolinska. Copyright Junio 2018 Unidad Editorial Revistas, S.L.U.

Un estudio publicado en la revista Cells ha descrito alteraciones metabólicas asociadas a la enfermedad de Parkinson. En concreto, esta investigación colaborativa, liderada desde el área de Enfermedades Neurodegenerativas del CIBER (CIBERNED), la Universidad de Extremadura y la Universidad Complutense de Madrid muestras alteraciones en el metabolismo lipídico en modelos genéticos de la enfermedad, pudiendo contribuir estos hallazgos a mejorar el diagnóstico y búsqueda de nuevas dianas farmacológicas.

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo crónico de etiología todavía no bien conocida y de diagnóstico complicado hasta fases muy avanzadas de la enfermedad. La identificación de biomarcadores predictivos y/o de seguimiento de la enfermedad de Parkinson constituye constituye precisamente uno de los objetivos principales para el diagnóstico precoz de esta enfermedad. Sin embargo, la EP no solo está intrínsecamente relacionada con problemas neurológicos, sino también a una serie de alteraciones en el metabolismo periférico. El propósito de este estudio fue el de identificar cambios metabólicos en el hígado en modelos de ratón de la enfermedad de Parkinson con el alcance de encontrar nuevos biomarcadores periféricos para el diagnóstico de esta enfermedad. Para lograr este objetivo, utilizamos espectrometría de masas, tecnología para determinar el perfil metabolómico completo de muestras de tejido hepático de ratones control, tratados con 6-hidroxidopamina (tóxico que se utiliza en modelos animales para mimetizar el Parkinson idiopático) y ratones que presentan la mutación G2019S en el gen LRRK2/PARK8 (uno de los modelos genéticos más extendidos de la enfermedad).

Este análisis reveló que el metabolismo de carbohidratos, nucleótidos y nucleósidos se alteró de manera similar en el hígado de los dos modelos de enfermedad. Sin embargo, los ácidos grasos de cadena larga, la fosfatidilcolina y otros metabolitos relacionados con el perfil lipídico solo se alteraron en hepatocitos de ratones G2019S-LRRK2. En resumen, «estos resultados revelan diferencias, principalmente en el metabolismo de los lípidos, entre modelos idiopáticos y genéticos de la enfermedad de Parkinson y abre nuevas posibilidades para comprender mejor la etiología de este trastorno neurológico, así como el posible establecimiento de rubricas diagnósticas» aseguran los autores del estudio.

En concreto, esta investigación ha sido llevada a cabo por el Grupo de investigación PARK, integrado en el CIBERNED, que coordina José Manuel Fuentes del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Genética de la Facultad de Enfermería y Terapia Ocupacional de la Universidad de Extremadura y por José Manuel Bravo-San Pedro del Dpto de Fisiología de la Universidad Complutense de Madrid y asimismo miembro de CIBERNED. En el trabajo también han participado los grupos liderados por Adolfo López de Munain , Ana Pérez y Jordi Pérez de CIBERNED, y el grupo de Guido Kroemer del Centre de Recherche des Cordeliers en Paris.

Abril 12/2023 (Agencia Iberoamericana para la Difusión de la Ciencia y la Tecnología) – Tomado de la selección de noticias sobre salud, España. Copyright 2023. Fundación 3CNI.

El trabajo, realizado en ratones de laboratorio, y que analiza la función de unos receptores bautizados como TAM, podría ser útil para combatir enfermedades neurodegenerativas como el párkinson o el alzhéimer. Read more

Un 33 % de todos los casos de personas con alzhéimer en el mundo puede ser evitable, de acuerdo a un estudio científico de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra. Read more