31 de Mayo de 2006
La Jolla, CA – Las neuronas en el cerebro y la médula espinal vienen en dos sabores, neuronas excitatorias que transmiten y amplifican señales, y neuronas inhibitorias que inhiben y refinan esas señales. Aunque los investigadores han apreciado durante mucho tiempo que estas dos clases de neuronas existen en el sistema nervioso central, se sabe poco acerca de cómo las células deciden convertirse en inhibidoras o excitatorias durante el desarrollo embrionario. Investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos ahora han descubierto una vía que juega un papel central en la regulación de esta elección.
Ese camino se describe en un estudio de Martin Goulding, PhD., profesor asociado en el Laboratorio de Neurobiología Molecular. Goulding, junto con los coautores principales, la becaria postdoctoral Rumiko Mizuguchi, PhD., y Sonja Kriks, estudiante de posgrado en la Universidad Georg-August en Goettingen, Alemania, analizaron los orígenes de un grupo de "interneuronas" de la médula espinal, neuronas que unen comunicaciones entre otras neuronas.
Muchas interneuronas que emergen en la parte dorsal de la médula espinal surgen de una célula progenitora común. Dado que las neuronas maduras pueden ser excitatorias o inhibidoras, los investigadores se preguntaron cómo una sola célula progenitora parental podría producir células hijas tanto excitatorias como inhibidoras, y cómo se produce un número aproximadamente igual de cada célula hija.
En un estudio publicado en la edición de junio de Neurociencia de la naturaleza (ahora disponible en línea), el equipo descubrió que una proteína receptora conocida como Notch, que ya se sabía que regulaba la maduración de las neuronas a partir de las células madre neurales, tiene una función recíproca en los precursores de las neuronas inhibitorias y excitatorias: células con altos niveles de Notch activado se convirtieron en neuronas excitatorias, mientras que las células con bajos niveles de Notch se volvieron inhibidoras.
Curiosamente, los investigadores descubrieron que una forma en que Notch combate un destino inhibitorio es desactivar otro factor conocido como Ptf1a, que promueve ese destino. Al describir el papel de Notch como árbitro de la elección entre excitación e inhibición, Goulding dice: "El grado de expresión de Notch en una neurona le dice a la célula hermana que no puede ser lo mismo". Si está regulado al alza en una celda, Notch estará regulado a la baja en su hermano. “Hay miles de tipos diferentes de neuronas en nuestro sistema nervioso increíblemente complejo, y no entendemos cómo se produce esta diversidad”, explica Goulding.
Refiriéndose a las múltiples funciones de Notch, no solo en el control de la diferenciación de las neuronas, sino también en la determinación de su actividad excitatoria/inhibitoria, agrega: "Dado que ahora tenemos una descripción detallada de cómo la señalización de Notch proporciona un interruptor que controla la elección entre dos diferentes destinos neuronales, ahora podemos mirar y ver si se usa de manera similar en otros lugares para hacer diferentes tipos de neuronas”.
Las neuronas de la médula espinal dorsal analizadas por el laboratorio de Goulding forman una estación de retransmisión que recibe e interpreta señales sensoriales del entorno y luego las envía al cerebro. Al hacerlo, estas neuronas evalúan la fuerza de las sensaciones.
“Un ejemplo de cómo funciona el sistema se ilustra con lo que sucede cuando te cortas el dedo”, explica Goulding. “Al principio duele mucho, pero luego el dolor se alivia. Una de las razones por las que esto sucede es porque las interneuronas inhibitorias en la médula espinal dorsal amortiguan sus contrapartes excitatorias, reduciendo así el dolor”.
Dado que las interneuronas desempeñan un papel tan crítico en la transmisión de señales de dolor, se cree que algunas formas crónicas de dolor se deben a un desequilibrio en las señales excitatorias e inhibidoras transportadas por las interneuronas. Como tal, es probable que los hallazgos del grupo de Goulding sean importantes para diseñar modelos animales para estudiar estas vías del dolor.
Otros autores que contribuyeron a este trabajo incluyen a Ralf Cordes y Achim Gossler, del Instituto de Biología Molecular de la Medizinische Hochschule Hannover, y Qiufu Ma, del Instituto del Cáncer Dana Farber.
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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