Marzo 13, 2009
La Jolla, CA—Una vía molecular recientemente identificada que dirige a las células madre a producir células gliales proporciona información sobre la neurobiología del síndrome de Down y una serie de trastornos del sistema nervioso central caracterizados por demasiadas células gliales, según un estudio reciente realizado por investigadores de la Instituto Salk de Estudios Biológicos.
Sus hallazgos, que se publicarán en la edición en línea del 13 de marzo de Diferenciación y muerte celular, indican que la sinaptojanina-1, un componente central de la vía, es esencial para la producción de glía, células cerebrales que actúan como asistentes personales de las neuronas. El síndrome de Down, la lesión de la médula espinal, la enfermedad de Alzheimer y los accidentes cerebrovasculares están relacionados por una sobreproducción de glía. Comprender esta vía molecular también puede tener implicaciones para la aparición del glioblastoma, el tipo de tumor cerebral más común y maligno.
Arriba: las células precursoras neurales generan células gliales (mostrada en verde) después de ser estimuladas con ácido retinoico o citocinas. Abajo: las células precursoras neurales que producen más proteína sinaptojanina-1 producen más células gliales.
Imagen: Cortesía del Dr. Federico Herrera, Instituto Salk de Estudios Biológicos.
Con la relevancia de la glía para la función y la patología del sistema nervioso central humano ya ampliamente aceptada, el profesor Salk David Schubert, que dirige el Laboratorio de Neurobiología Celular, observa: "El descubrimiento de esta vía de señalización molecular promete cambiar completamente la forma en que pensamos sobre las enfermedades del sistema nervioso central, permitiendo el desarrollo de fármacos que inhiban la proliferación glial y mejoren el pronóstico de los pacientes con un huésped de condiciones devastadoras".
El síndrome de Down es la causa más frecuente de retraso mental, con una incidencia de 1 de cada 800 nacimientos. Poco después del nacimiento se observan déficits cognitivos, así como cambios en la composición básica del cerebro, lo que refleja problemas en el desarrollo del cerebro. Aunque se sabe que el síndrome de Down es causado por una copia extra del cromosoma 21, los detalles genéticos exactos siguen siendo en gran medida un misterio.
Entre las anomalías establecidas que se encuentran en los cerebros de los pacientes con síndrome de Down se encuentran un número mayor de lo normal de células gliales y quizás menos células nerviosas. Sin embargo, el motivo de estas características no ha estado claro. Utilizando una nueva técnica de espectrometría de masas y células madre que pueden producir neuronas o glía, un equipo de investigadores de Salk dirigido por el primer autor Federico Herrera, Ph.D., científico principal del Laboratorio de Neurobiología Celular, identificó una señal molecular vía necesaria para la producción de células gliales.
Luego, él y sus colegas intentaron determinar si la vía era más activa en pacientes con síndrome de Down y en un modelo de ratón de la afección. Lo que encontraron fue que el nivel de una proteína llamada sinaptojanina-1, que está codificada en el cromosoma 21, es mucho mayor en ambos y está fuertemente correlacionada con una mayor cantidad de células gliales.
"Dado el equilibrio necesario entre el número de neuronas y la glía en un cerebro normal, un exceso de glía puede contribuir a los déficits cognitivos que caracterizan el síndrome de Down", dice Herrera. El equipo también descubrió que la sinaptojanina-1 no era necesaria para la producción de neuronas e identificaron la parte particular de la molécula de sinaptojanina-1 que era responsable de generar la glía. "Este es un primer paso fundamental para identificar fármacos que bloqueen específicamente la proliferación excesiva de células gliales asociadas con el síndrome de Down y tal vez promuevan la producción de más neuronas", añade Herrera.
Además, las implicaciones médicas de este descubrimiento se extienden más allá del síndrome de Down. Según Schubert, un exceso de células gliales perjudica la regeneración de los nervios tras una lesión de la columna. "Se cree que la acumulación aberrante de células gliales alrededor del sitio de la lesión espinal, la llamada cicatriz glial, inhibe activamente la regeneración nerviosa", dice.
El aumento de la producción de células gliales también se observa con frecuencia en otras afecciones, incluidos los accidentes cerebrovasculares y los trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer, y puede contribuir al daño cerebral asociado con ellos. Curiosamente, una gran proporción de pacientes con síndrome de Down desarrollan la enfermedad de Alzheimer a una edad temprana, y Herrera cree que una mayor proporción de células gliales podría ser un factor contribuyente.
La producción anormal de glía también está implicada en el glioblastoma, el tumor cerebral más común y maligno, que se cree que es causado por la generación inapropiada de glía a partir de células madre cerebrales. Mientras que la glía normal sólo prolifera cuando el cerebro sufre algún tipo de lesión, la glía defectuosa que se encuentra en los glioblastomas prolifera de forma espontánea. "En este caso, nuestros hallazgos podrían utilizarse para transformar las células tumorales en glía normal", afirma Herrera.
El estudio fue financiado con el apoyo de la Fundación Bundy, el Shiley Trust for Alzheimer's Research y una beca para la investigación con células madre del Instituto de Salud Carlos III.
Además de Hererra y Schubert, los científicos principales Qi Chen, Ph.D., y Pamela Maher, Ph.D., del grupo de Neurobiología Celular, y Wolfgang Fischer, Ph.D., del laboratorio Salk Peptide Biology, contribuyeron a la investigación.
El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.
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