Un equipo de investigadores de la Universidad de Lausana (UNIL) y el Centro Wyss, en Suiza, ha descubierto un nuevo tipo de células esenciales para el funcionamiento del cerebro. El estudio, publicado en la revista 'Nature', demuestra que estas células favorecen la capacidad de memorizar, el control cerebral de los movimientos y contrastan la aparición de ataques epilépticos.
Híbridas en composición y función, entre los dos tipos de células cerebrales conocidos hasta ahora --las neuronas y las células gliales--, estas células están presentes en varias regiones cerebrales de ratones y humanos.
Las dos grandes familias de células que componen el cerebro, las neuronas y las células gliales, escondían una célula híbrida, a medio camino entre estas dos categorías. Desde que existe la Neurociencia, se reconoce que el cerebro funciona principalmente gracias a las neuronas y a su capacidad para elaborar y transmitir rápidamente información a través de sus redes.
Para apoyarlas en esta tarea, las células gliales desempeñan una serie de funciones estructurales, energéticas e inmunitarias, además de estabilizar las constantes fisiológicas. Algunas de estas células gliales, conocidas como astrocitos, rodean íntimamente las sinapsis, los puntos de contacto donde se liberan neurotransmisores para transmitir información entre neuronas.
Por eso, los neurocientíficos llevan tiempo sugiriendo que los astrocitos pueden tener un papel activo en la transmisión sináptica y participar en el procesamiento de la información. Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha para demostrarlo han adolecido de resultados contradictorios y aún no han alcanzado un consenso científico definitivo.
Al identificar un nuevo tipo celular con las características de un astrocito y que expresa la maquinaria molecular necesaria para la transmisión sináptica, neurocientíficos del Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Biología y Medicina de la Universidad de Lausana (UNIL) y del Centro Wyss de Bio y Neuroingeniería de Ginebra pusieron fin a años de controversia.
Para confirmar o refutar la hipótesis de que los astrocitos, al igual que las neuronas, son capaces de liberar neurotransmisores, los investigadores analizaron primero el contenido molecular de los astrocitos utilizando modernos métodos de biología molecular. Su objetivo era encontrar rastros de la maquinaria necesaria para la secreción rápida de glutamato, el principal neurotransmisor utilizado por las neuronas.
"Son células que modulan la actividad neuronal, controlan el nivel de comunicación y excitación de las neuronas"
"La precisión que permiten los enfoques de transcriptómica unicelular nos permitió demostrar la presencia en células con perfil astrocítico de transcritos de las proteínas vesiculares, VGLUT, encargadas de llenar las vesículas neuronales específicas para la liberación de glutamato", explica Ludovic Telley, profesor adjunto del UNIL y codirector del estudio.
"Estos transcritos se encontraron en células procedentes de ratones, y aparentemente se conservan en células humanas --prosigue--. También identificamos otras proteínas especializadas en estas células, esenciales para la función de las vesículas glutamatérgicas y su capacidad para comunicarse rápidamente con otras células".
A continuación, los neurocientíficos trataron de averiguar si estas células híbridas eran funcionales, es decir, capaces de liberar realmente glutamato con una velocidad comparable a la de la transmisión sináptica. Para ello, el equipo de investigación utilizó una técnica de imagen avanzada que permitía visualizar el glutamato liberado por las vesículas en tejidos cerebrales y en ratones vivos.
"Hemos identificado un subgrupo de astrocitos que responden a estímulos selectivos con una rápida liberación de glutamato, que se produce en zonas espacialmente delimitadas de estas células que recuerdan a las sinapsis --explica Andrea Volterra, profesor honorario de la UNIL y profesor visitante del Centro Wyss, codirector del estudio--. Además, esta liberación de glutamato influye en la transmisión sináptica y regula los circuitos neuronales".
El equipo de investigación pudo demostrarlo suprimiendo la expresión de VGLUT en las células híbridas. "Son células que modulan la actividad neuronal, controlan el nivel de comunicación y excitación de las neuronas", explica Roberta de Ceglia, primera autora del estudio e investigadora principal del UNIL. Y sin esta maquinaria funcional, el estudio demuestra que la potenciación a largo plazo, un proceso neuronal implicado en los mecanismos de memorización, se ve perjudicada y que la memoria de los ratones se ve afectada.
Las implicaciones de este descubrimiento se extienden a los trastornos cerebrales. Al alterar específicamente los astrocitos glutamatérgicos, el equipo de investigación demostró efectos sobre la consolidación de la memoria, pero también observó vínculos con patologías como la epilepsia, cuyos ataques se exacerbaban.
Los astrocitos glutamatérgicos también desempeñan un papel en la regulación de los circuitos cerebrales implicados en el control del movimiento
Por último, el estudio demuestra que los astrocitos glutamatérgicos también desempeñan un papel en la regulación de los circuitos cerebrales implicados en el control del movimiento y podrían ofrecer dianas terapéuticas para la enfermedad de Parkinson.
"Entre las neuronas y los astrocitos, tenemos ahora a mano un nuevo tipo de célula. Su descubrimiento abre inmensas perspectivas de investigación. Nuestros próximos estudios explorarán el posible papel protector de este tipo de célula contra el deterioro de la memoria en la enfermedad de Alzheimer, así como su papel en otras regiones y patologías distintas de las exploradas aquí", proyecta Andrea Volterra.