Científico de Salk descubre un mecanismo novedoso en la lesión de la médula espinal

Científico de Salk descubre un mecanismo novedoso en la lesión de la médula espinal

La molécula "sube y baja" puede ofrecer pistas sobre posibles terapias a largo plazo

LA JOLLA, CA—Más de 11,000 estadounidenses sufren lesiones de la médula espinal cada año, y dado que más de una cuarta parte de esas lesiones se deben a caídas, es probable que el número aumente a medida que la población envejece. La razón por la que muchas de esas lesiones incapacitan permanentemente es que el cuerpo humano carece de la capacidad de regenerar las fibras nerviosas. Lo mejor que pueden hacer nuestros cuerpos es enrutar el tejido sobreviviente alrededor del sitio de la lesión.

“Es como un desvío después de un terremoto”, dice Kuo Fen Lee, la Cátedra Helen McLoraine del Instituto Salk en Neurobiología Molecular. “Si la autopista está caída, pero aún puede tomar las calles laterales, el tráfico aún puede moverse. Entonces, su estrategia debe ser encontrar una manera de preservar la mayor cantidad de tejido posible, para tener la oportunidad de ese desvío”.

De izquierda a derecha: los científicos de Salk Kuo-Fen Lee y Tsung Chang Sung.

Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

En un artículo publicado esta semana PLoS ONE, Lee y sus colegas describen cómo una proteína llamada P45 puede arrojar luz sobre un posible mecanismo molecular para promover el desvío para la curación de la médula espinal y la recuperación funcional. Debido a que los ratones lesionados pueden recuperarse más completamente que los seres humanos, Lee buscó la fuente de la diferencia. Descubrió que P45 tenía un efecto neuroprotector previamente desconocido.

“Como bioquímico y neurobiólogo, este descubrimiento me da la esperanza de que podamos encontrar una molécula diana potencial para los tratamientos farmacológicos”, dice Lee. “Sin embargo, debo advertir que este es solo el primer paso para saber qué buscar”.

En un ser humano o un ratón, el éxito de un intento de desvío después de una lesión en la médula espinal depende de la cantidad de tejido sano que quede. Pero las heridas desencadenan una cascada de reacciones dentro de las células que, si no se detienen a tiempo, darán como resultado más tejido muerto y moribundo que se extenderá más allá del sitio de la lesión. La tracción del nervio desde el sitio de la lesión conduce a la desconexión de la red requerida para las funciones sensoriales y motoras normales. Lee descubrió que P45 es el factor clave que determina si la cascada continúa hasta su final destructivo.

Un complejo de proteínas, al interactuar secuencialmente entre sí, induce esta cascada de muerte celular. Lee descubrió que P45 es un antagonista natural de este proceso. Los antagonistas son moléculas, algunas de origen natural, otras fabricadas en laboratorios farmacéuticos, que funcionan esencialmente como pegar chicle en una cerradura. Debido a que el antagonista está en su lugar, ninguna otra molécula puede entrar. En este caso, P45 evita que otras dos proteínas en la cascada de la muerte se conecten, haciendo que sus acciones sean inofensivas y deteniendo la muerte celular.

La lesión de la médula espinal desencadena la muerte celular masiva, como lo indica el número de células rosadas (izquierda). Sin embargo, este proceso se reduce notablemente cuando los niveles de p45 aumentan en esas células (derecha).

Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

Pero hay más sobre cómo funciona P45 que le da a Lee la esperanza de que pueda estar en un enfoque único para encontrar nuevas formas de tratar las lesiones de la médula espinal. En otros hallazgos recientes, que se están preparando para su publicación, su equipo vio que P45 también producía efectos positivos, específicamente el fomento del crecimiento de tejido saludable. Por lo tanto, Lee concluye que su papel real puede ser como una especie de molécula de "balancín" que inclina la balanza en la cascada de negativo a positivo.

“Lo mejor de P45 es que puede inhibir lo negativo al bloquear el cambio conformacional que conduciría a más muerte celular, mientras promueve lo positivo, la supervivencia y el crecimiento del tejido, lo que facilita la recuperación después de una lesión de la médula espinal. ”, explica Lee.

“Si puede entender dónde podría inclinar el equilibrio de la señal positiva/negativa, le causaría menos daño y ayudaría a promover la curación”, dice Lee. “Podría ser combinatorio, tal vez una molécula pueda hacer ambas cosas, o tal vez sea una combinación de dos moléculas, una para negar y otra para promover. La esperanza es que si se pudiera encontrar un interruptor de control de este tipo, se podría preservar más tejido en el sitio de la lesión, aumentando así las posibilidades de que algún día se restablezca el movimiento”.

El siguiente paso para el laboratorio de Lee será buscar un gen o un proceso que funcione de manera similar en humanos, o que pueda funcionar con una intervención terapéutica. Aún así, advierte Lee, esto sigue siendo un experimento de prueba de concepto en ratones. Incluso si tal mecanismo se encontrara en humanos, las aplicaciones clínicas tardarían años.

Otros investigadores del estudio fueron Tsung-Chang Sung, Zhijiang Chen, Sandrine Thuret, Marçal Vilar, Fred H.Gage y Roland Riek del Instituto Salk.

Este trabajo fue apoyado por la Los Institutos Nacionales de Salud, Instituto Nacional de Envejecimiento, MDA, Fundación Clayton, Fundación para la Investigación de la Médula Espinal de los Veteranos Paralizados de América, el Proyecto de Parálisis de América, Fundación Christopher y Dana Reeve, Ministerio de Economía y Competitividad y del Instituto de Salud Carlos III.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.