Fuente: Unidad de Cultura Científica de la UVa
Igual que la electricidad necesita un cableado para que no se escape la corriente, las prolongaciones de las neuronas están recubiertas de otras células que hacen las veces de fundas para que la comunicación entre ellas sea efectiva. Ese recubrimiento se lo ofrecen células gliales y se denomina mielina. En algunas enfermedades, como la esclerosis múltiple, esta capa protectora falla.
Un equipo de investigación del Instituto de Biología y Genética Molecular (centro mixto Universidad de Valladolid-Consejo Superior de Investigaciones Científicas) ha descrito una proteína que juega un papel clave en la compactación del envoltorio.
Su conocimiento ayuda a comprender mejor el sistema de protección de las prolongaciones de las neuronas y, en un futuro aún lejano, podría proporcionar nuevos fármacos para el tratamiento de enfermedades desmielinizantes como la esclerosis múltiple.
La apolipoprotreína D es una vieja conocida para el equipo de investigación que encabezan Lola Ganfornina y Diego Sánchez, adscritos al Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Fisiología de la UVa.
Desde 1992 han trabajado con esta molécula. Su papel más conocido es el de guía para las neuronas. En la fase embrionaria, las neuronas tienen una forma redondeada, pero poco a poco empiezan a estirar sus brazos, denominados axones, por los que se transmiten las señales eléctricas y químicas que dan sentido a todo el sistema nervioso.
¿Cómo saben las neuronas hacia dónde crecer? Esta proteína, también conocida como ApoD, hace de lazarillo y les enseña el camino.
Su papel no queda reducido a este pastoreo. La mielina es una vaina para los axones, las prolongaciones de las neuronas. Las células gliales protectoras se envuelven en torno a estos extremos, pero entre sus capas pueden dejar espacios. Si la funda queda deteriorada, las neuronas, células transmisoras del impulso nervioso, quedan expuestas a un daño.
El IBGM ha descubierto ahora que para compactar estas vainas, la célula emplea la proteína ApoD. El trabajo ha sido publicado recientemente en la revista científica Glia.
En un trabajo experimental con ratones, el equipo investigador observó que aquellos en los que no se expresaba la proteína tenían una vaina más débil. En estos ratones, las células de su sistema nervioso envejecían más rápidamente. La investigación ha sido desarrollada en colaboración con el Instituto de Neurociencias de Castilla y León, de la Universidad de Salamanca.
“Llevamos persiguiendo las pistas que va dejando ApoD en las células gliales como si fuera una película policiaca”, explica Lola Ganfornina. Mediante imágenes de microscopía electrónica y confocal, el equipo científico observó la última pista, un movimiento de la proteína objeto de estudio desde la membrana, donde se sitúa de forma general, al interior de la célula.
En la célula existe un sistema de reciclaje denominado lisosoma. Reutiliza compuestos que la célula ha desechado inicialmente o los reduce para expulsaros de forma ordenada al exterior. También ayuda a reciclar la membrana de la mielina, y de esta forma se controla su compactación, que la convierte en vaina aislante.
Cuando el lisosoma no está estable, las funciones de reparación y reciclado se descontrolan y empiezan a afectar a otras partes de la célula. Es el origen de enfermedades como la de Niemann-Pick de tipo A. La proteína ApoD sirve de apoyo al lisosoma para evitar o minimizar su descontrol.
Aplicaciones
Al saber cómo ApoD ayuda concretamente a compactar la mielina, este conocimiento puede ser útil para desarrollar nuevos fármacos en enfermedades desmielizantes, como la esclerosis múltiple. También puede servir para enfermedades donde el lisosoma yerra, no solo en células de la mielina, sino en otras células gliales.
La proteína ApoD está presente en estas células auxiliares del sistema nervioso, tanto en los astrocitos, que intervienen secundariamente en la sinapsis entre las neuronas, como en la mielina, la capa que protege las prolongaciones transmisoras de las señales eléctricas de las neuronas.
En los animales que no disponen de esta proteína, se ha observado que el cerebro envejece antes. En experimentos de comportamiento con ratones, aquellos que tenían anulada la expresión de la proteína perdían capacidades cognitivas asociadas a la memoria. A todos se les proporcionaba estímulos nuevos.
El ratón es un animal curioso por naturaleza, por lo que se acercaban a estos estímulos, tales como figuras decorativas u otros objetos. Cuando se cambiaba alguna de estas piezas, los animales sanos se centraban en la nueva, mientras que los que tenían la proteína anulada no eran capaces de reconocer la novedad y regresaban a los ya observados.
“No tenían recuerdos o eran muy vagos, por eso exploraban todos los estímulos indistintamente”, explica Ganfornina. Este deterioro está vinculado a enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer.
Nadia García Mateo, Raquel Pascua Maestro, Alberto Pérez Castellanos, Concepción Lillo, Diego Sánchez, María Dolores Ganfornina. ‘Myelin extracelular leaflet compaction requires apolipoprotein D membrane management to optimize lysosomal-dependent recycling and glycocalyx removal’. Glia. DOI: 10.1002/glia.23274