Científicos del Instituto Weizmann descubren que las neuronas crecen gracias a un “interruptor”

¿Cómo deciden las neuronas cuándo crecer y cuándo dejan de crecer? En un nuevo estudio publicado en la revista Cell, los científicos del Instituto Weizmann encontraron un “interruptor” de encendido o apagado del crecimiento neuronal.

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Esta investigación ayuda a explicar cómo el cerebro está conectado con gran precisión durante su desarrollo; en el futuro, esto puede proporcionar pistas sobre cómo las neuronas se deterioran en la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, o descubrir lo que impide la regeneración neuronal después de una lesión cerebral o de la médula espinal.

A medida que se desarrolla el cerebro, ciertas neuronas han de crecer en un primer momento extensiones en forma abundante; y algunas de ellas degeneran en un proceso conocido como “poda”. Más tarde, estas extensiones pueden volver a crecer para ayudar a cablear el cerebro adulto.

El equipo del Dr. Oren Schuldiner en el Departamento de Biología Molecular Celular, junto a la estudiante de investigación Dana Rabinovich y el jefe del personal científico Dr. Yaniv Shiri junto con Idan Alyagor, estudiaron el crecimiento neuronal en un sistema único diseñado previamente en el laboratorio de Schuldiner: el cerebro de la mosca de la fruta en una pupa que sigue desarrollándose en un plato de laboratorio después de haber sido eliminada.

Cuando los científicos rociaron el plato con una sustancia química que disminuye los niveles de óxido nítrico (ON), se dieron cuenta de que de estas neuronas brotaron nuevas extensiones más rápidas que las de los cerebros de control. Mediante la manipulación genética de las moscas de la fruta en desarrollo, los investigadores luego confirmaron que el ON actúa como un interruptor para el crecimiento neuronal en las moscas silvestres. El ON es una sustancia de señalización ampliamente estudiada que incluso fue nombrada “molécula del año” por la revista Science en 1992, pero los recientes hallazgos del Weizmann reveló un mecanismo biológico hasta ahora desconocido para esta sustancia.

Son aparentemente los cambios en los niveles de ON que permiten a las neuronas  cambiar de la degeneración a nuevo crecimiento dentro de unas pocas horas; porque al tener un interruptor de este tipo se asegura que estas actividades ocurran en momentos diferentes, no interfiriendo unos con otros. Cuando los niveles de ON son bajos, la neurona crece sus extensiones, mientras que ocurre todo lo contrario, cuando los niveles son altos – las extensiones neuronales existentes son podadas. De hecho, el ON parece ser esencial para la poda; este proceso no puede tener lugar cuando no se produce ON en cantidades suficientes.

En otros experimentos, los científicos determinaron que las propias neuronas producen el ON. También desenredaron el mecanismo por el cual el interruptor ON funciona en el nuevo crecimiento neuronal en el cerebro en desarrollo. Los niveles altos de ON bloquean la actividad de un receptor que es esencial para la regeneración; pero cuando estos niveles bajan, el receptor es libre de unirse con otra molécula, formando un complejo que establece el nuevo crecimiento en movimiento.

Estos resultados abren una nueva vía de investigación en enfermedades neurodegenerativas y en la regeneración neuronal después de una lesión en los seres humanos. La evidencia indirecta sugiere de hecho que el ON puede ser de interés para ambas situaciones. Por ejemplo, se han medido niveles elevados de ON en los cerebros de las personas con enfermedad de Alzheimer y enfermedad de Parkinson. Además, la misma cadena de eventos bioquímicos que se encontró que era controlada por el ON en este estudio había sido previamente demostrado ser importante para la regeneración después de la lesión.

Fuente: Instituto Weizmann de Ciencias