Cómo funciona el péptido cerebral que promueve la agresión en las moscas de la fruta

Cómo funciona el péptido cerebral que promueve la agresión en las moscas de la fruta

Los científicos de Salk investigan cómo los neuropéptidos afectan a neuronas específicas, proporcionando información sobre cómo se comunica el cerebro en los trastornos del espectro autista y de déficit de atención.

LA JOLLA—Además de comunicarse con los neurotransmisores, el cerebro también usa pequeñas proteínas llamadas neuropéptidos. Los neuropéptidos envían señales entre las neuronas y funcionan de manera similar a los neurotransmisores, pero con diferencias clave, como un mayor tamaño y la capacidad de viajar lejos de la neurona que los produce. Aunque su importancia es ampliamente reconocida, la forma en que los neuropéptidos se mueven por el cerebro e influyen en las neuronas no se ha entendido bien, hasta ahora.

Un estudio realizado por científicos de Salk publicado en el Journal of Neuroscience el 10 de mayo de 2023, revela la influencia variable que los neuropéptidos pueden tener en la actividad cerebral e ilumina cómo se comunica el cerebro en las moscas, un paso importante para comprender las causas subyacentes de las condiciones humanas, como el trastorno del espectro autista o los trastornos por déficit de atención.

"Los estudios han estado tratando a los neuropéptidos como si tuvieran un solo origen y un solo objetivo que produce un resultado simple, pero tienen mucha más influencia que eso", dice el autor principal. Kenta Asahina, profesor asociado del Laboratorio de Neurobiología Molecular. “Los neuropéptidos pueden hacer muchos cosas, con efectos diversos y previamente inexplorados que tienen un gran impacto en el comportamiento”.

Los neuropéptidos pueden afectar una variedad de comportamientos, que incluyen comer, aparearse y dormir, así como sentirse temerosos o estresados. Algunas neuronas liberan neuropéptidos como moléculas de señalización, mientras que otras neuronas reciben neuropéptidos a través de receptores ubicados en la superficie de la célula. Antes del estudio de Salk, se suponía que los neuropéptidos tenían un efecto sistémico general en todas las neuronas que expresan el receptor coincidente. Pero la creciente evidencia sugiere que un neuropéptido en particular podría controlar diferentes comportamientos, como comer o ser agresivo, al actuar en distintos circuitos cerebrales.

En este estudio, el equipo de Asahina quería examinar el neuropéptido taquiquinina, que se sabe que aumenta la agresión en muchas especies animales, incluidas las moscas de la fruta, los ratones e incluso los humanos. Tenían curiosidad por saber cómo la taquiquinina afecta la comunicación neuronal y el comportamiento animal.

Para rastrear la taquiquinina, el equipo creó una bandera molecular para etiquetar las neuronas de la mosca de la fruta con receptores para la taquiquinina. Usando la bandera, el equipo pudo visualizar cómo la taquiquinina activaba algunas neuronas, lo que podría crear comportamientos específicos en las moscas. Las diferencias en los receptores expresados, junto con ciertos comportamientos, representan un mecanismo novedoso para la comunicación neuronal utilizando neuropéptidos.

Las diferencias en los receptores expresados ​​representan un mecanismo que a menudo se pasa por alto para la comunicación neuronal usando neuropéptidos, porque un tipo de neuropéptidos puede activar diferentes receptores en diferentes concentraciones.

Las neuronas se disparan unas a otras para que se disparen como una hilera de fichas de dominó que caen, y los neuropéptidos ayudan en el proceso, casi como si le dieran a cada ficha de dominó un pequeño empujón extra. Los investigadores encontraron que la taquiquinina de un solo tipo de neurona específica del macho (las moscas tienen neuronas específicas del sexo) afectó a dos grupos separados de neuronas aguas abajo, que, como todas las fichas de dominó después de la primera, dependían de la señal del neuropéptido para actuar. El primer grupo de neuronas expresó un receptor de taquiquinina específico (TkR86C) y fue necesario para promover el comportamiento agresivo. El segundo grupo de neuronas expresó otro tipo de receptor de taquiquinina (TkR99D) y solo se activó cuando se produjo un exceso de taquiquinina. La taquiquinina afectó a las neuronas en diferentes partes del cerebro y las neuronas respondieron de manera diferente con una concentración variable de taquiquinina. Además, los patrones de actividad en los dos grupos de neuronas se relacionaron con los niveles de agresión masculina en las moscas de la fruta.

"Al obtener imágenes de cerebros de moscas de la fruta, pudimos ver dos subconjuntos distintos de neuronas que tenían receptores para el neuropéptido taquiquinina", dice Margot Wohl, la primera autora del artículo y exestudiante investigadora de posgrado en el laboratorio de Asahina. “Resulta que la taquiquinina estaba enviando señales a cada receptor en diferentes áreas del cerebro, pero los receptores respondieron de manera diferente cuando aumentamos la concentración de taquiquinina. Es probable que esta sea una forma de controlar el comportamiento complejo, como la forma en que la mosca decide con quién pelear y con cuánta agresión, y puede ayudarnos a comprender mejor la influencia de los neuropéptidos en el cerebro”.

Los hallazgos destacan cómo los neuropéptidos liberados de un pequeño grupo de neuronas pueden remodelar los patrones de actividad en múltiples grupos de neuronas aguas abajo en todo el cerebro de la mosca para impactar el comportamiento. Este descubrimiento también sienta las bases para futuras investigaciones sobre cómo los neuropéptidos afectan los comportamientos complejos.

“Puede que estemos analizando las moscas de la fruta, pero las implicaciones de nuestra investigación se extienden mucho más allá de ellas”, dice Asahina. "Sabemos que los neuropéptidos también se encuentran en los cerebros humanos, y al observar este modelo de mosca de la fruta comparativamente simple, podemos comenzar a comprender cómo los neuropéptidos pueden influir en nuestros propios cerebros, tanto en la salud como en la disfunción".

Otros autores incluyen a Jett Liu del Instituto Salk.

El trabajo fue apoyado por la Fundación Mary K. Chapman, la Fundación Rose Hills y los Institutos Nacionales de Salud (NIDCD R01 DC015577).

DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1734-22.2023