La constante acumulación de una proteína en los cerebros sanos durante el envejecimiento puede explicar la vulnerabilidad de los adultos mayores a enfermedades neurodegenerativas, según un estudio realizado por investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford (Estados Unidos). Estos resultados podrían cambiar fundamentalmente la forma en la que los científicos piensan acerca de la enfermedad neurodegenerativa.
La industria farmacéutica ha gastado miles de millones de dólares en pruebas clínicas inútiles dirigidas a tratar la enfermedad de Alzheimer al librar al cerebro de una sustancia llamada placa amiloide. Pero los nuevos hallazgos han identificado otro mecanismo, que implica una sustancia completamente diferente, que pueden estar en la raíz no sólo de la enfermedad de Alzheimer, sino de otros muchos trastornos neurodegenerativos, y, quizá, incluso, en la más sutil disminución que acompaña al envejecimiento normal.
El estudio, que será publicado este miércoles en la revista 'Journal of Neuroscience', revela que con el paso de la edad, una proteína llamada C1q, conocida como un iniciador clave de la respuesta inmune, cada vez más se aloja en los puntos de contacto que conectan las células nerviosas del cerebro entre sí.
Elevadas concentraciones de C1q en estos puntos de contacto, o sinapsis, puede hacerlos propensos a la destrucción catastrófica por las células inmunes que viven en el cerebro, desencadenando un evento catalítico como una lesión cerebral, una infección sistémica o una serie de pequeñas apoplejías que desaten un segundo conjunto de sustancias en las sinapsis.
"No se ha demostrado nunca que ninguna otra proteína aumente tan profundamente con el envejecimiento normal del cerebro", dijo Ben Barres, profesor y director de Neurobiología y autor principal del estudio. Exámenes en ratones y del tejido cerebral humano mostraron una acumulación de 300 veces C1q relacionada con la edad.
El hallazgo fue posible gracias a la diligencia y el ingenio del autor principal del estudio, Alexander Stephan, investigador postdoctoral en el laboratorio de Barres que analizó 20.000 anticuerpos (proteínas generadas por el sistema inmune que se adhieren a formas específicas bioquímicas como las superficies características de los patógenos invasores) antes de encontrar uno que se uniera a C1q.
Comparando el tejido cerebral de ratones de diferentes edades, así como muestras pos mortem de un bebé de dos meses y una persona mayor, los científicos mostraron que estos depósitos de C1q no fueron distribuidos al azar a lo largo de las células nerviosas, sinomás bien, se concentran en sinapsis. Los análisis de las secciones de cerebro de ratones a lo largo de un rango de edades mostraron que a medida que aumenta la edad de los animales, los depósitos se extienden por todo el cerebro.
"Las primeras regiones del cerebro que muestran un aumento dramático en C1q son lugares como el hipocampo y la sustancia negra, las regiones del cerebro precisas más vulnerables a las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, respectivamente", dijo Barres. Otra región afectada desde el principio, la corteza piriforme, se asocia con el sentido del olfato, cuya pérdida a menudo anuncia el comienzo de la enfermedad neurodegenerativa.
Otros científicos han observado aumentos moderados, asociados con la edad (del orden de tres o cuatro veces) en los niveles cerebrales de la molécula de ARN mensajero responsable de transmitir las instrucciones genéticas para la fabricación de C1q a la maquinaria de fabricación de proteínas en las células. Las pruebas de los niveles de ARN mensajero, típicamente considerados sustitutos razonables para la cantidad de una proteína en particular que se está produciendo, son rápidas, fáciles y baratas en comparación con el análisis de proteínas.
300 VECES MÁS DE C1Q
Pero en este estudio, Barres y sus colegas utilizaron medidas bioquímicas de la propia proteína. "El aumento de 300 veces los niveles de C1q que vimos en ratones de dos años de edad, el equivalente a 70 u 80 años en los seres humanos, llamó mi atención. No me lo esperaba en absoluto", relató Barres.
C1q es el primer bateador en un equipo de 20 miembros de la respuesta inmune que desencadenan las proteínas, llamadas colectivamente el sistema del complemento. C1q es capaz de aferrarse a la superficie de cuerpos extraños, como las bacterias o los bits de nuestras propias células muertas o moribundas, lo que inicia una reacción en cadena molecular conocida como la cascada del complemento.
El cerebro tiene su propio conjunto de células inmunes, llamado microglia, que puede secretar C1q. Sin embargo, otras células cerebrales, llamadas astrositos, secretan todas complementos de C1q, un sistema de "compañeros". Los dos tipos de células funcionan de manera análoga a los dos tubos de un kit de Epoxi, en el que uno de los tubos contiene la resina y el otro el catalizador.
El trabajo previo en el laboratorio de Barres ha demostrado que la cascada del complemento desempeña un papel crítico en el desarrollo del cerebro. Un joven cerebro genera un exceso de sinapsis, la creación de una amplia gama de opciones para la posible formación de nuevos circuitos neuronales y estas sinapsis se fortalecen o debilitan con el tiempo, en respuesta a su uso o negligencia pesada. La presencia de conexiones irresponsables contribuye al ruido del sistema, por lo que la eficiencia de la arquitectura del cerebro en maduración se mejora si estas sinapsis infrautilizadas se eliminan.
En un artículo de 2007 en 'Cell', el grupo de Barres informó de que el sistema del complemento es esencial para la normal poda sináptica en el desarrollo del cerebro. En 2012, en la revista Neuron, en colaboración con el laboratorio de la neurocientífica de Harvard Beth Stevens, demostraron que es específicamente la microglia, las células inmunes internas del cerebro, las que atacan e ingieren los complementos que recubren la sinapsis.
Barres ahora cree que algo similar está sucediendo en el envejecimiento normal del cerebro. C1q, pero no los otros componentes de las proteínas del sistema del complemento, se convierten gradualmente en altamente prevalentes en las sinapsis. Por sí misma, esta acumulación C1q no provoca la pérdida de sinapsis al ser mayor, aunque parece afectar a su rendimiento. Ratones de edad cuya capacidad para producir C1q se había eliminado realizaron sutilmente mejor las pruebas de memoria y de aprendizaje que los ratones más viejos normales.
La mayoría de las células en el cuerpo tienen sus propios agentes inhibidores de complemento, lo que evita la pérdida mayor de tejido sano durante un ataque inmune contra patógenos invasores o restos de tejido muerto durante la curación de heridas. Pero las células nerviosas no tienen su propio suministro de inhibidores del complemento, así que, cuando los astrocitos se activan, su liberación posterior de los compañeros de C1q puede desencadenar un alboroto en la sinapsis que destruye los diferenciales "como un fuego ardiente a través del cerebro", dijo Barres.
"Nuestros resultados también pueden explicar la largo misteriosa vulnerabilidad específica del cerebro que envejece a la enfermedad neurodegenerativa", dijo. "Los niños no tienen Alzheimer o el Parkinson. La activación profunda de la cascada del complemento, asociada a la pérdida masiva de sinapsis, es la característica cardinal de la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas. La gente ha pensado que esto era debido a que la pérdida de sinapsis provoca la inflamación pero nuestros hallazgos sugieren que la activación de la cascada del complemento está impulsando la pérdida de sinapsis, y no al revés", añade.
Fuente: europapress.es
