El 'código postal' molecular guía los nervios a los lugares correctos del cuerpo

Abril 7, 2005

El 'código postal' molecular guía los nervios a los lugares correctos del cuerpo

Abril 7, 2005

La Jolla, CA – Durante el desarrollo embrionario, miles de nervios deben conectarse a los músculos como parte de una red de comunicación que permite que el recién nacido se mueva, respire y lleve una vida normal. La pregunta es, ¿cómo se conecta este complicado 'sistema telefónico'?

En la edición del 8 de abril de Cell, los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos informan que han identificado un "código postal" molecular en el extremo en crecimiento de la célula nerviosa que la guía a la "dirección" correcta en los músculos. El descubrimiento se suma al conocimiento en desarrollo sobre cómo se ensambla el sistema nervioso durante el desarrollo fetal. Con tal conocimiento, los investigadores esperan utilizar los trucos propios de la naturaleza para reparar el sistema nervioso dañado por lesiones o trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Lou Gehrig.

El complicado proceso de cableado que ocurre durante el desarrollo embrionario está controlado por moléculas de señalización química que guían a los nervios para que crezcan hacia sus objetivos. El estudio del Instituto Salk, en el que participó un equipo de talentosos becarios posdoctorales dirigidos por sam pff y Tony Hunter, estudió dos moléculas de señalización clave llamadas ephrin y Eph.

Estudios previos habían establecido que las proteínas ephrin y Eph trabajan juntas como un equipo para guiar el crecimiento de las neuronas. Otro científico de Salk, Dennis DM O'Leary reveló previamente que las Ephrins repelen a las Ephs, por lo que las células con el 'receptor' de Eph en sus superficies externas evitarán que las células produzcan la 'señal' de ephrin.

Sin embargo, esta historia aparentemente simple no es tan simple. Pfaff y otros neurocientíficos llevan mucho tiempo desconcertados por el hecho de que algunas neuronas parecen producir tanto Eph como ephrin al mismo tiempo. Tal arreglo es desconcertante para los científicos porque podría generar una enorme confusión, ya que, en teoría, la celda terminaría 'señalándose' a sí misma, como llamar a su propio número de teléfono y obtener una señal de ocupado.

Pfaff y sus colegas demostraron que cuando la misma célula produce Eph y ephrin, los dos tipos de moléculas se encuentran en diferentes lugares de la membrana celular, por lo que nunca tienen la oportunidad de cancelarse entre sí.

"La opinión tradicional es que el Eph es el receptor en la neurona, y la efrina es el 'mensaje' en el tejido periférico", dijo el investigador asociado Till Marquardt, coautor del artículo. “Demostramos que no solo la misma célula puede tener ambas proteínas, sino que se encuentran en diferentes áreas para que no se cortocircuiten entre sí”.

Este arreglo, similar a tener dos líneas telefónicas separadas que van a teléfonos en diferentes habitaciones, permite que la celda reciba dos señales claras al mismo tiempo. La fuerza relativa de las dos señales le da a la celda información detallada sobre su posición. Así, en efecto, las células nerviosas utilizan el mosaico de ephrins y Ephs en sus superficies exteriores para crear un código detallado.

Este 'código postal' les permite afinar su navegación al músculo exacto con el que los nervios están diseñados para comunicarse.

“Antes de este estudio, pensábamos en la membrana celular de la neurona de una manera demasiado simplificada”, dijo Pfaff. “El sistema nervioso se enfrenta a este desafío de tener solo una cierta cantidad de componentes que puede usar, por lo que está encontrando formas inteligentes de crear más complejidad con una cantidad limitada de elementos o puntos de partida. Las neuronas pueden expandir la diversidad que obtienen con solo un par de clases de proteínas. Esta es una solución muy satisfactoria”.

Conocimientos como estos sobre cómo los nervios crecen en los lugares correctos de los músculos podrían conducir a nuevos tratamientos médicos para las lesiones de la médula espinal o los trastornos neurodegenerativos, dijo Pfaff. “Ciertamente conduce a algunas preguntas interesantes sobre cómo se puede volver a cablear una red motora funcional después de una lesión de la médula espinal o reemplazar las neuronas enfermas con las sanas en la enfermedad de Lou Gehrig”, dijo. “Además, estos hallazgos brindan una visión amplia de cómo se conecta el cerebro durante el desarrollo fetal”.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a hacer 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, que demostró ser segura y eficaz en 1955, ha erradicado casi todos los casos de poliomielitis, una enfermedad paralizante, fundó el Instituto en 1960 con una donación de terrenos de la Ciudad de San Diego y el apoyo financiero de la marcha de diez centavos. Cinco años después, en 1965, se completó la construcción del Instituto.