El equipo de investigación del grupo Mecanismos de mantenimiento neuronal del Instituto de Biomedicina de Sevilla-IBiS ha publicado un estudio donde se demuestra «por primera vez»  que la actividad mitocondrial de la microglía es esencial para el correcto desarrollo postnatal del cerebro. El trabajo, publicado en la revista Nature Metabolism, ha sido liderado por los investigadores Alberto Pascual Bravo de CSIC-Ciberned y Juan José Pérez Moreno del departamento de Biología Celular de la Universidad de Sevilla (US). Esta investigación forma parte de la tesis doctoral de Bella Mora Romero y Nicolás Capelo Carrasco.

El estudio sugiere que la contribución de la microglía a las enfermedades primarias mitocondriales es mayor de lo sospechado y abre nuevas vías de estudio para paliar estos desórdenes del neurodesarrollo. Además, este trabajo señala a la mitocondria como una nueva vía para modular la función de la microglía, cuya actividad está estrechamente ligada a la neurodegeneración, según lo explicado por la US y el IBiS en sendas notas de prensa.

El desarrollo del cerebro es un proceso «altamente complejo y delicado», que requiere de la actividad coordinada de diferentes tipos celulares. En este proceso, es fundamental el sistema inmune innato cerebral, la microglía, cuyas células actúan como ‘barrenderas’ para eliminar las neuronas y las conexiones no funcionales, esculpiendo de manera fina y en función de la experiencia postnatal la funcionalidad del órgano. El estudio de la microglía ha cobrado gran importancia en los últimos años debido a la estrecha relación entre la actividad de estas células con distintas enfermedades del sistema nervioso.

Anteriormente, el grupo del investigador Alberto Pascual mostró un papel clave de la microglía en la progresión de la enfermedad de Alzheimer. En concreto, se describió que la microglía depende del oxígeno y la actividad de la mitocondria, la central energética celular, y que la enfermedad de Alzheimer afecta la actividad microglial a través de estas vías.

En el presente trabajo se ha abordado el estudio de la contribución de la mitocondria a la actividad de la microglía. Para ello, se han usado técnicas genéticas y modelos de ratón que han permitido disminuir en la microglía la actividad de uno de los elementos centrales para el uso de oxígeno en las mitocondrias, el complejo I mitocondrial. Sorprendentemente, la pérdida de este complejo no limita inicialmente la actividad fisiológica de la microglía, sino que incluso la estimula.

Con el tiempo, estas células terminan siendo disfuncionales, produciendo finalmente la alteración de otras células cerebrales, deterioro cognitivo y la muerte temprana de los animales. Mutaciones similares a las realizadas en estos modelos de ratón se asocian en humanos con el síndrome de Leigh, una enfermedad primaria mitocondrial que afecta a uno de cada 40 000 nacidos a nivel mundial. Este síndrome progresa con problemas neurológicos y estudios previos habían definido la relevancia de la microglía en la progresión de la enfermedad.

«El estudio va un paso más allá y señala a la microglía como una célula directamente responsable de la enfermedad, contribuyendo a la progresión no solo por el daño que se pueda producir en otras células como las neuronas, sino alterando el desarrollo cerebral», matiza el profesor Juan José Pérez Moreno, coautor principal del trabajo.

Por tanto, este estudio abre nuevas dianas terapéuticas y define las ventanas de actuación en enfermedades primarias mitocondriales. Adicionalmente, los resultados pueden tener consecuencias en cómo interpretamos la neuro-inflamación subyacente a los procesos de neurodegeneración, y como la actividad de la microglía podría ser controlada en dichos procesos. Esto será objeto de estudios futuros.

24 julio 2024|Fuente: Europa Press |Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2024. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

Un aumento metabólico en las mitocondrias, las centrales energéticas celulares, es un indicador precoz de la enfermedad.

Una fase temprana en el proceso de desarrollo de la enfermedad de Alzheimer es un aumento metabólico en una parte del cerebro llamada hipocampo, informan investigadores del Instituto Karolinska, de Suecia, en un estudio publicado en la revista ´Molecular Psychiatry´. El descubrimiento abre la puerta a nuevos métodos potenciales de intervención precoz.

Los investigadores demuestran ahora que un aumento metabólico en las mitocondrias, las centrales energéticas celulares, es un indicador precoz de la enfermedad.

Los equipos responsables del estudio utilizaron ratones que desarrollaron la patología de la enfermedad de Alzheimer de forma similar a los humanos. El aumento del metabolismo en ratones jóvenes fue seguido de cambios sinápticos causados por la alteración del sistema de reciclaje celular (un proceso conocido como autofagia), un hallazgo que fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2016.

Al cabo de un tiempo, el metabolismo en el cerebro con Alzheimer suele decaer, lo que contribuye a la degradación de las sinapsis. Los investigadores también pudieron observar esto en los ratones más viejos, que habían padecido la enfermedad durante más tiempo.

«La enfermedad empieza a desarrollarse 20 años antes de la aparición de los síntomas, por lo que es importante detectarla pronto, sobre todo teniendo en cuenta los medicamentos retardadores que están empezando a llegar –afirma Per Nilsson, profesor asociado del Departamento de Neurobiología, Ciencias de la Atención y Sociedad del Instituto Karolinska–. Los cambios metabólicos pueden ser un factor diagnóstico en este sentido».

Maria Ankarcrona, profesora del mismo departamento, añade que, «curiosamente, los cambios en el metabolismo pueden observarse antes de que se hayan acumulado en el cerebro las placas insolubles características. El diferente balance energético coincide con lo que hemos visto en imágenes del cerebro con Alzheimer, pero ahora hemos detectado estos cambios en una fase más temprana».

El estudio se realizó en estrecha colaboración entre los grupos de ambos investigadores, que analizaron la parte del cerebro del ratón denominada hipocampo, una estructura que desempeña un papel importante en la memoria a corto plazo y que se ve afectada en las primeras fases del proceso patológico.

Aplicando la técnica de secuenciación del ARN para ver qué genes están activos en las células del hipocampo durante las distintas fases de la enfermedad, los investigadores descubrieron que una de las primeras etapas de la enfermedad es un aumento del metabolismo mitocondrial.

Los investigadores estudiaron los cambios que aparecían entonces en las sinapsis entre las neuronas del cerebro mediante microscopía electrónica y otras técnicas, y descubrieron que en las sinapsis se habían acumulado unas vesículas llamadas autofagosomas, por las que se descomponen las proteínas gastadas y se metabolizan sus componentes, lo que interrumpía el acceso a las proteínas en funcionamiento.

Los investigadores estudiarán ahora con más detalle el papel de las mitocondrias y la autofagia en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo, en ratones, cuya enfermedad proporciona un modelo aún mejor del cerebro con Alzheimer.

«Estos resultados ponen de relieve la importancia de conservar las mitocondrias funcionales y el metabolismo normal de las proteínas –afirma Nilsson–. En el futuro, podremos hacer pruebas en ratones para ver si nuevas moléculas que estabilicen la función mitocondrial y autofágica pueden retrasar la enfermedad».

Referencia

Naia L, Shimozawa M, Bereczki E, Li X, Liu J, Jiang R, et al. Mitochondrial hypermetabolism precedes impaired autophagy and synaptic disorganization in App knock-in Alzheimer mouse models. Mol Psychiatry[Internet].2023[citado 4 nov 2023]. https://doi.org/10.1038/s41380-023-02289-4

6 noviembre 2023 | Fuente: IMMédico| Tomado de Atención Primaria | Neurología

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