A las neuronas recién nacidas les gusta pasar el rato con la multitud

7 de mayo de 2007

A las neuronas recién nacidas les gusta pasar el rato con la multitud

7 de mayo de 2007

La Jolla, CA – Como cualquier niño nuevo en la cuadra que intenta encajar, las células cerebrales de los recién nacidos necesitan encontrar su lugar dentro de la red existente de neuronas. Los recién llegados saltan directamente a la refriega y se acercan preferentemente a las células cerebrales maduras que ya están bien conectadas dentro de los circuitos establecidos, informan los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos en la edición en línea de Nature Neuroscience.

Al principio, detectan con cautela las conexiones preexistentes entre las células cerebrales, pero a medida que las nuevas neuronas maduran con el tiempo, se envalentonan y eliminan a las viejas. “Agregar nuevas neuronas podría ser un proceso muy problemático si las células recién nacidas hicieran conexiones por todas partes”, explica Fred H.Gage, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Expresión Génica y en la Cátedra Vi and John Adler para la Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad. “Pero si solo están reemplazando conexiones ya existentes, hay menos posibilidades de error”, agrega.

Las neuronas hacen contacto a través de estructuras especializadas llamadas sinapsis. Cuando una señal que viaja a lo largo de una rama nerviosa llega al área presináptica, libera una señal química. Las moléculas de señalización viajan a través de la sinapsis e inducen una señal en la dendrita o fibra nerviosa receptora vecina. Una neurona típica tiene alrededor de 7,000 sinapsis a través de las cuales se mantiene en contacto con aproximadamente otras 1,000 células. Pero no está claro cómo las neuronas jóvenes dan a conocer su presencia y se conectan con los mayores ya bien conectados.

“Si tiene la esperanza de que algún día las células madre neuronales puedan reemplazar las neuronas dañadas en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o la enfermedad de Parkinson, debe asegurarse de que estas células hagan las conexiones adecuadas, formen sinapsis funcionales y se integren en el resto del cerebro”, dice el postdoctoral. compañero Nicolas Toni, Ph.D., quien dirigió el estudio actual.

Para descubrir cómo lo hacen los recién llegados, los investigadores de Salk inyectaron un virus que porta el gen de la proteína verde fluorescente en el hipocampo, una región del cerebro que alberga células madre neurales que dan lugar a nuevas neuronas. Las neuronas recién nacidas infectadas con el virus se marcaron con un tinte fluorescente que permitió a los investigadores seguir su destino a lo largo del tiempo mientras intentaban ser aceptados en el circuito existente.

Con la ayuda de todo un arsenal de tecnología de imágenes de alta tecnología y la experiencia en tomografía electrónica de Mark. H. Ellisman, Ph.D., profesor del Centro Nacional de Microscopía e Investigación de Imágenes de la Universidad de California, San Diego, Toni hizo un zoom a escala nanométrica y observó cómo los jóvenes y los viejos se conocían.

Observó que entre tres y cuatro semanas después de la inyección del virus, las neuronas recién nacidas enviaban filopodios dendríticos, pequeños sensores que sondean el entorno. “Cuando las analizamos en tres dimensiones, la punta de los filopodios se asociaba preferentemente con sinapsis ya conectadas a otras neuronas”, explica Toni.

Sin embargo, a medida que maduraban las nuevas neuronas, las diminutas puntas se llenaban y comenzaban a monopolizar las conexiones sinápticas. “Eso es lo que creemos que es el quid del estudio: la supervivencia de las nuevas neuronas puede depender de la capacidad de competir con las neuronas existentes más antiguas”, dice Gage. Estudios anteriores habían demostrado que si las neuronas jóvenes no reciben señales de otras células cerebrales, se marchitan y mueren. Al conectarse a sinapsis funcionales, las neuronas recién nacidas se aseguran de que no se están acercando a los inactivos.

El laboratorio de Gage identificó previamente una subunidad del receptor NMDA, un complejo proteico que transduce las señales enviadas por las células vecinas, como equipo salvavidas de las neuronas recién nacidas. El receptor NMDA es activado por el neurotransmisor glutamato, una sustancia química liberada por las neuronas para transmitir información a las células vecinas. Cada vez que el receptor capta una señal de glutamato, se estimula y transmite la señal. Para las neuronas jóvenes, esa señal significa supervivencia.

De hecho, solo alrededor de la mitad de todas las neuronas recién nacidas logran integrarse con éxito en la red existente de células cerebrales, al menos en ratones que viven en jaulas estándar. Proporcionar a los ratones un entorno enriquecido y estimulante (grandes jaulas llenas de ruedas para correr, túneles de colores y compañeros de juego) aumenta la cantidad de neuronas que logran conectarse con la red existente al 80 por ciento, lo que refuerza la observación de que usar las células cerebrales de uno es el mejor manera de optimizar la función cerebral a lo largo de la vida.

También contribuyó al estudio donde los investigadores postdoctorales E. Matthew Teng, Ph.D., James B. Aimone, Ph.D., Chunmei Zhao, Ph.D., Antonella Consiglio, Ph.D., la científica del personal Henriette van Praag, Ph.D., todos en el Instituto Salk, y los becarios postdoctorales Eric A. Bushong, Maryann E. Martone, Ph.D., y Mark H. Ellisman en el Centro Nacional de Investigación en Microscopía e Imágenes de la Universidad de California, San diego

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.