16 de agosto de 2006
La Jolla, CA – Que las células nerviosas recién nacidas en cerebros adultos vivan o mueran depende de si pueden abrirse camino en las redes ocupadas por neuronas maduras. Los neurocientíficos del Instituto Salk de Estudios Biológicos identificaron el equipo de supervivencia molecular necesario para que una neurona joven salte con éxito a la refriega y se conecte con otras células.
En un estudio publicado en un próximo número de Naturaleza, investigadores en el laboratorio de Fred H. Gage, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Genética y la Cátedra Vi y John Adler para la Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad, identifican una subunidad del receptor NMDA, un complejo proteico que transduce las señales enviadas por las células vecinas, como el equipo salvavidas de las células que les permite integrarse en el circuito cerebral existente.
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. Pero para las neuronas recién nacidas, esa señal significa algo completamente diferente: supervivencia.
“Cuando eliminamos el receptor NMDA, es decir, cuando las células establecen conexiones en respuesta al glutamato en el ambiente, las neuronas recién nacidas se marchitaron y murieron en una etapa específica de su maduración”, explica Gage. “El receptor NMDA modula la formación de sinapsis y determina qué patrón de actividad de entrada reciben las nuevas neuronas, lo que a su vez determina la supervivencia o la muerte”.
Combinando la genética del ratón y las técnicas de transferencia de genes, Gage y un equipo encabezado por el ex becario postdoctoral Ayumu Tashiro, Ph.D., inyectaron un virus con un par de tijeras moleculares capaces de eliminar un gen que codifica parte del receptor NMDA en el hipocampo, un 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 la detección de neuronas derivadas de esas células.
Unas semanas más tarde, los animales que recibieron el virus mostraron menos neuronas fluorescentes en comparación con los ratones a los que se les inyectó un virus benigno que carecía de las tijeras, lo que significa que habían sobrevivido menos neuronas nuevas provenientes de células madre neurales en las que se había eliminado el receptor NMDA.
Al escuchar a Gage, uno tiene la impresión de que el hipocampo es un lugar peligroso para una neurona incipiente que trata de abrirse paso a codazos en redes preexistentes. “¡Es duro ahí adentro!” él concede “El evento mediado por el receptor NMDA es una competencia entre las células maduras que compiten por la conectividad y los jóvenes que compiten tanto con las células maduras como con sus pares para encajar. Estás seleccionando la célula que funciona mejor en este entorno”.
El laboratorio de Gage mostró previamente que la velocidad a la que emergen nuevas neuronas de las células madre depende de la actividad de un animal. “Si pones a los animales en un entorno enriquecido y les das acceso a ruedas para correr, aumentas la supervivencia de nuevas células cerebrales”. dice Gage. "Ahora mostramos que la estimulación puede, en parte, estar mediada por el receptor NMDA".
Esos estudios también habían demostrado que las ratas "ejercitadas" jóvenes y de mediana edad se desempeñan mejor en tareas de aprendizaje como nadar en laberintos, lo que indica que las nuevas neuronas son más que un simple suministro de respaldo, sino que en realidad mejoran el aprendizaje.
“Sorprendentemente, nacen nuevas neuronas en el hipocampo, una estructura cuya función es adquirir nueva información”, dice Gage. "Eso sugiere que las nuevas células están involucradas en la forma en que aprendemos".
Esta lucha continua por las conexiones entre las neuronas jóvenes y maduras aparentemente es más que un simple espectáculo diseñado para entretener a la Madre Naturaleza: el hecho de que el aprendizaje mejorado esté correlacionado con la neurogénesis adulta sugiere que los reordenamientos constantes dentro de las redes neuronales son absolutamente necesarios para que ocurra el aprendizaje.
De hecho, los datos que surgen de los estudios en el laboratorio de Gage refuerzan la creencia común de que usar las células del cerebro es la mejor manera de optimizar la función cerebral a lo largo de la vida.
“En el curso natural del envejecimiento hay un deterioro cognitivo”, dice Gage. “Sabemos que perdemos la capacidad de generar nuevas neuronas con la edad. Actualmente estamos tratando de descubrir cómo generar tantas neuronas como sea posible para mejorar potencialmente el aprendizaje o aumentar la cantidad de neurogénesis en adultos”.
También contribuyeron a este estudio los becarios postdoctorales del laboratorio Gage Vladislav Sandler, Ph.D., Nicolas Toni, Ph.D., y Chunmei Zhao, Ph.D. Tashiro ahora investiga en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología en Trondheim.
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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