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Cierta Ciencia

En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

Esas células que no acaban de asombrarnos

Astrocitos - Cierta Ciencia podcast - CienciaEs.com

Y de nuevo los astrocitos, esas maravillosas células de nuestros cerebros que cumplen una miríada de funciones. Después de haber pasado muchísimo tiempo ignoradas en los estudios anatómicos realizados por los neurocientíficos, ahora se consideran como las “conductoras” maestras en el cerebro, siendo su trabajo intervenir en gran parte de las conexiones de las neuronas.

Un equipo de investigadores ha encontrado que estas células gliales, antes miradas como simple pegamento y soporte (glia viene del griego que significa pegante), están involucradas en la regulación de las sinapsis, inhibiéndolas, mediante una molécula de adhesión.

En la orquesta del cerebro, el encendido de cada neurona está controlado por dos notas, una de excitación y otra de inhibición, que vienen de dos formas distintas de acción de esa función fundamental de comunicación de las neuronas, las sinapsis.

Las sinapsis, como ya es sabido, son las conexiones entre las neuronas para transmitir la información de una célula a otra. Esa conexión armoniosa termina creando una especie de música deliciosa, bueno, la mayor parte del tiempo, es decir, cuando el cerebro funciona bien.

Cuando la música se vuelve discordante y una persona se diagnostica con una enfermedad neuronal, los científicos se dirigen primero a la observación de las sinapsis entre las neuronas para determinar que está yendo mal. Pero un nuevo estudio realizado por neurocientíficos de la Universidad de Duke sugiere que es más provechoso mirar a esas otras células, los astrocitos.

Con su forma de estrellas, de donde les viene el nombre, primero se asociaron a la actividad excitadora de las sinapsis, pero este nuevo trabajo resalta su función en la acción inhibidora de las sinapsis. Para hacerlo, usan una molécula de adhesión llamada NRCAM. Mediante el uso de un tentáculo delgado y fino, los astrocitos alcanzan a las sinapsis inhibidoras sellando la unión con esa molécula.

“Descubrimos que los astrocitos son en realidad los directores que orquestan las notas que producen la música del cerebro”, dice Scott Soderling, jefe del Departamento de Biología Celular en la Escuela de Medicina de la Universidad de Duke y autor principal del artículo aparecido en Nature.

Las funciones de las sinapsis excitadoras, las aceleradoras del cerebro, y las inhibidoras, los frenos, estaban consideradas como uno de los instrumentos más importantes del cerebro: un exceso de excitación puede llevar a la epilepsia, mucha inhibición a la esquizofrenia. Un desbalance en una u otra dirección, al autismo.

“Sin embargo, este estudio muestra que los astrocitos se encargan del show en todas las funciones cerebrales, y pueden ser el blanco adecuado y de mucha importancia para terapias del cerebro”, dice Cagla Eroglu, profesora asociada de biología celular y de neurobiología en la misma Escuela de Medicina.

Eroglu es una experta mundial en astrocitos y fue en su laboratorio donde se descubrió en 2017 que los astrocitos proyectaban sus tentáculos para conectarse a las sinapsis.

“Casi todo el tiempo, los estudios que investigan los aspectos moleculares del desarrollo del cerebro y las enfermedades, estudian la función de los genes o de moléculas en las neuronas, porque se supone que son ellas las células primarias a estudiar, dado que son las afectadas. Sin embargo, hemos sido capaces de demostrar que cambiando tan solo la interacción entre los astrocitos y las neuronas, manipulando específicamente a los astrocitos, es posible alterar, de forma dramática el cableado de las neuronas”, dice Eroglu.

Soderling y Eroglu colaboran con frecuencia y lo hacen compartiendo café y algo de comer. Así elaboraron un plan para aplicar un método diseñado en el laboratorio de Soderling, basado en la acción de proteínas específicas, las proteínas de adhesión.

Tetsuya Takano, como parte de su post doctorado con el equipo, diseñó un nuevo método que les permite a los científicos usar un virus como vehículo para insertar en el cerebro de un ratón, una enzima que pudiera marcar las proteínas que conectan astrocitos y neuronas. Una vez marcadas las proteínas se pudo hacer su seguimiento lo que permitió identificar la molécula de adhesión NRCAM.

Junto con otra estudiante de post grado de su laboratorio, Takano hizo ensayos para determinar el papel de esa molécula de adhesión en la conexión entre astrocitos y las sinapsis inhibidoras. Era ella el eslabón que faltaba para entender cómo los astrocitos modulan la inhibición sináptica, demostrando que está en medio de todas las notas de la sinfonía neuronal.

“Hemos tenido mucha suerte en contar con un equipo que ha trabajado muy duro en lo que yo llamo una idea loca”, dice Eroglu.

Una idea loca pues la NRCAM se sabía estaba asociada a otros procesos neuronales, en particular los que conducen a desórdenes como el autismo y su amplio espectro de manifestaciones. Siendo una molécula de adhesión neuronal, con este trabajo pasa a asumir muchas más tareas en la amplia coreografía cerebral. A los astrocitos que se juntan con esta molécula para hacer su trabajo, se las llama “células de guantes blancos”, por su calidad de directoras de orquesta. La orquesta que ejecuta la gran melodía neuronal.

Referencia:
Chemico-genetic discovery of astrocytic control of inhibition in vivo
Takano T., et al. Nature 2020.

Más información en el Blog de Josefina Cano Cierta Ciencia

Obras de Josefina Cano:

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades (Amazon)

En Colombia en la Librería Panamericana y en Bogotá en la Librería Nacional

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades. (Planeta)


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