Un estudio revolucionario revela el sorprendente sistema de reciclaje del cerebro

Un equipo de investigadores de la Universidad de Auburn (Alabama) ha descubierto cómo las células del cerebro reciclan las proteínas viejas para mantener su funcionamiento óptimo. El hallazgo podría tener implicaciones para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson.

Las proteínas son moléculas esenciales que participan en numerosos procesos celulares, como la comunicación entre las neuronas, la transmisión de señales y el transporte de sustancias. Sin embargo, con el tiempo, las proteínas se desgastan y pierden su eficacia, lo que puede afectar al rendimiento del cerebro.

Para evitar este problema, las células del cerebro tienen un sistema de reciclaje que elimina las proteínas viejas y las reemplaza por nuevas. Este proceso se llama endocitosis y exocitosis, y consiste en la formación de vesículas, pequeñas bolsas que transportan las proteínas dentro y fuera de la célula.

Técnicas avanzadas

Un nuevo estudio, publicado en la prestigiosa revista Frontiers in Cell Development and Biology, detalla cómo las proteínas viejas en las células del cerebro son transportadas para su reciclaje.

Los investigadores utilizaron una combinación de técnicas, incluida la microscopía de fluorescencia, cultivos de células del hipocampo y análisis computacionales, para determinar los mecanismos que median el tráfico de vesículas sinápticas más antiguas de regreso al cuerpo celular.

Los resultados mostraron que las vesículas que contienen las proteínas viejas se mueven a lo largo de una red de filamentos que da forma y soporte a la neurona: en esa red, las esferas proteicas desgastadas son reemplazadas y mejoradas por esferas proteicas más nuevas y vibrantes.

Además, constató también este trabajo, las vesículas tienen una probabilidad diferente de ser capturadas por la membrana celular, dependiendo de su origen y destino.

Complejo y dinámico

Estos hallazgos revelan que el sistema de reciclaje del cerebro es más complejo y dinámico de lo que se pensaba: asegura que las proteínas viejas no se acumulen en las sinapsis, las conexiones neuronales que son la base de la cognición.

Según los autores, este conocimiento podría ayudar a comprender mejor cómo se altera el reciclaje de proteínas en las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer o el Parkinson, y a diseñar posibles terapias para restaurarlo.

El Dr. Michael W. Gramlich, profesor asistente de Física en la Universidad de Auburn, explica en un comunicado: “las células del cerebro reemplazan periódicamente las proteínas más antiguas para mantener el pensamiento eficiente. Sin embargo, el mecanismo exacto de cómo se transportan las proteínas más antiguas a donde deben reciclarse seguía siendo una cuestión abierta hasta ahora. Nuestra investigación muestra que una vía específica regula cómo se transportan las proteínas más antiguas al cuerpo celular donde se reciclan, permitiendo que nuevas proteínas ocupen su lugar”.

Salud cerebral

Este descubrimiento tiene profundas implicaciones para comprender la salud del cerebro. Sin un reemplazo eficiente de proteínas, las neuronas del cerebro se degradarían con el tiempo y se volverían menos eficientes.

Gramlich añade: “nuestro trabajo revela una vía regulable que puede modularse para adaptarse al aumento o disminución de la función cerebral. Esto evita la degradación de las neuronas con el tiempo”.

Esta publicación es parte de una colección que se centra en el tráfico, la plasticidad neuronal y el aprendizaje.

Física de la cognición

El estudio está liderado por el Laboratorio de Neurofísica de la Universidad de Auburn, que tiene como finalidad desarrollar un paradigma de la "Física de la Cognición".

La física de la cognición es un marco que exploran los investigadores de este laboratorio para describir los límites sobre los cuales puede existir la función cognitiva desde el nivel molecular hasta el de circuito neuronal.

Por ejemplo, si existen límites en el tamaño de la presinapsis durante la formación de la memoria, entonces la capacidad de recordar o aprender estará limitada por el nivel molecular.

Otro ejemplo es si la estructura y función de una sinapsis es necesaria para que se produzca la cognición, independientemente de dónde o cuándo evolucionó la especie: eso sugeriría que la sinapsis es una unidad fundamental del universo y que está ligada a la composición física del universo. La nueva investigación profundiza en estos conocimientos.

Referencia

Recently recycled synaptic vesicles use multi-cytoskeletal transport and differential presynaptic capture probability to establish a retrograde net flux during ISVE in central neurons. Mason Parkes et al. Front. Cell Dev. Biol., 06 November 2023; Sec. Cell Growth and Division; Volume 11 – 2023. DOI:https://doi.org/10.3389/fcell.2023.1286915