NEUROLOGÍA I/V
Descubierto un mecanismo que genera la duplicación del ADN en las neuronas
JANO.es y agencias · 16 Diciembre 2009 11:01
Este proceso, identificado por investigadores españoles del CSIC, podría intervenir en la enfermedad de Alzheimer
Una investigación llevada a cabo por un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha demostrado que existe un mecanismo molecular programado que genera la duplicación del ADN en neuronas. Este proceso, que origina las denominadas neuronas tetraploides, podría intervenir en la enfermedad de Alzheimer
Según informa la entidad en un comunicado, el hallazgo, que publica en “Proceedings of the National Academy of Sciences”, aporta nuevos datos sobre el desarrollo del sistema nervioso y sobre el origen de las patologías neurodegenerativas.
La investigación llevada a cabo por José María Frade, del Instituto Cajal en Madrid, ha contado con la colaboración del grupo del también científico del CSIC Antonio de la Hera, del Instituto de Medicina Molecular (centro mixto del CSIC y la Universidad de Alcalá de Henares).
Respecto al descubrimiento, Frade señala que “hasta la fecha se había asumido que los cambios en la cantidad de ADN en las neuronas se debían a errores sucedidos durante la proliferación de los precursores neuronales. Nuestra investigación, sin embargo, prueba que existe un programa molecular diseñado para generar neuronas tetraploides que podría participar en procesos degenerativos”.
De hecho, recuerda que “se ha descrito la aparición de este tipo de neuronas en afectados con la enfermedad de Alzheimer, un fenómeno que se presume asociado a la degeneración neuronal que acompaña a esta patología”.
Los investigadores analizaron el proceso de desarrollo de la retina y observaron que un porcentaje sustancial de las neuronas que originan el nervio óptico sufren, cuando aun son embrionarias, duplicación de ADN en su núcleo. Muchas de ellas sobreviven en el individuo adulto, al tener bloqueada su división celular, y conforman una población de neuronas de gran tamaño que alcanza una región específica del cerebro.
Según la investigación, este fenómeno se origina por la acción del factor de crecimiento NGF, que activa unos receptores de tipo p75 que estas neuronas presentan en su superficie. En células embrionarias de la retina, los autores comprobaron que, inhibiendo tanto el factor de crecimiento como los receptores, se bloqueaba la duplicación de ADN, evitando así la generación de neuronas tetraploides.
La presencia del receptor p75 y de NGF se ha detectado en cerebros de pacientes de la enfermedad de Alzheimer. A tenor de los resultados de la investigación, es posible que los mecanismos observados durante el desarrollo embrionario puedan tener lugar también en el cerebro adulto, y no sólo durante el crecimiento del sistema nervioso.
“Las neuronas tetraploides serían, en este contexto, la consecuencia de la reactivación del ciclo celular en neuronas, un proceso que ha sido observado por múltiples grupos de investigación en todo el mundo y que está asociado a la degeneración cerebral”, concluye el investigador del CSIC.
PNAS 2009, doi:10.1073/pnas.0906121107
http://www.pnas.org/content/early/2009/12/10/0906121107.abstract
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Proceedings of the National Academy of Sciences
NEUROLOGÍA II/V
Resuelto el enigma de cómo el Alzheimer causa la muerte neuronal
JANO.es · 16 Abril 2009 12:00
Los péptidos beta amiloides perforan poros en las membranas de las neuronas por los que irrumpen los iones de calcio
Una investigación realizada por científicos de la Universidad de Michigan y de la Universidad de California en San Diego que se publicará en el número de mayo de la revista Journal of Neurotoxicity Research, ha descubierto el mecanismo a través del cual el Alzheimer mata las células cerebrales y causa la pérdida de memoria del paciente, un avance que podría dar lugar a tratamientos más efectivos en el futuro.
Este estudio, que resuelve una vieja disputa de los expertos sobre esta enfermedad, confirma que son los péptidos beta amiloides los que dañan las membranas de las células cerebrales, permitiendo así la entrada en las neuronas de iones de calcio adicionales, partículas con carga eléctrica cuya presencia puede causar el suicidio de neuronas.
Así, los Profs. Michael Mayer y Jerry Yang, directores de la investigación, constataron la validez de los ensayos previos que concluían que los péptidos beta amiloides perforan poros en las membranas de las células cerebrales y abren canales por los cuales pueden irrumpir los iones de calcio. Éste es uno de los mecanismos que se había considerado entre algunos investigadores, mientras que otros creían que el péptido causaba un adelgazamiento general de las membranas celulares y que estas membranas más finas perdían su capacidad para mantener los iones de calcio fuera de las células del cerebro.
En palabras del Prof. Mayer, “cuando se comprenden mejor estos mecanismos se tiene una mejor posibilidad de contrarrestarlos con fármacos. Por ejemplo, si los beta amiloides afinan las membranas, este efecto general sería de difícil tratamiento. Sin embargo, y de formar poros, sus efectos pueden tratarse con bloqueadores de poros. Los bloqueadores de canales de iones son medicamentos que se venden ya para el tratamiento de una variedad de enfermedades”. Aun así, el experto advirtió sobre la necesidad de investigar si tales medicamentos son efectivos y seguros contra el Alzheimer.
Journal of Neurotoxicity Research
UCSD
Universidad de Michigan
NEUROLOGÍA III/V
Identificado un gen que activa la formación de las neuronas
JANO.es y agencias · 12 Febrero 2009 10:22
En el estudio han participado científicos de varios países, entre ellos el español José Manuel García Verdugo, de la Universidad de Valencia
Un equipo de investigadores de las universidades de California, Stanford, Hanover y Valencia, entre los que se encuentra el español José Manuel García Verdugo, ha descubierto que la activación del gen MII1 permite que, después del nacimiento, las células madre se diferencien en neuronas. El trabajo, dirigido por Álvarez-Buylla desde la Universidad de California, se publica en “Nature”.
La expresión genética está regulada, al menos en parte, por la estructura de la cromatina, el complejo de nucleótidos y proteínas. Se sabe que el gen MLL influye en la estructura de la cromatina y los investigadores muestran ahora que este gen es esencial para que las células madre neurales formen neuronas. El gen, sin embargo, no forma en el cerebro tras el nacimiento células de la glía, aquellas que dan soporte a las neuronas.
Según explica el Dr. García Verdugo, "las células madre podrían ser muy útiles en medicina regenerativa, pero antes tenemos que saber más sobre su biología. Ya sabemos que en el cerebro las células madre están localizadas alrededor de los ventrículos laterales y en la fascia dentada del hipocampo y que se identifican por la expresión de una proteína denominada GFAP. Sin embargo, se desconocía cómo estas células derivan hacia neuronas o hacia células de glía". El Dr. García Verdugo es catedrático de Biología Celular de la Universidad de Valencia y pertenece al Centro de Investigación Príncipe Felipe.
Los investigadores describen en su trabajo la función del gen MLL (leucemia de linaje mixto) que codifica una proteína histona metiltransferasa implicada en la diferenciación neuronal. Mediante la utilización de ratones transgénicos y experimentos in vitro, los científicos han demostrado que la carencia de este gen no interfiere en la tasa de proliferación ni en la diferenciación de las células gliales. Sin embargo, la diferenciación en neuronas o neurogénesis se ve gravemente alterada.
En concreto, el gen MLL modula la expresión de Dlx2, un regulador clave en la diferenciación neuronal. En ausencia de MLL no se produce adecuadamente la transcripción de Dlx2 y se impide la diferenciación neuronal. La expresión excesiva de Dlx2 en cultivos celulares carentes de MLL recupera la diferenciación hacia neurona corroborando su relación.
Los laboratorios de Álvarez-Buylla y José Manuel García Verdugo llevan más de 14 años colaborando. Entre sus descubrimientos se encuentran la identificación de las células madre en el cerebro de ratones y posteriormente en humanos. Los investigadores han determinado también la existencia de una estructura que es la antena receptora por la que las células madre responden a las señales de proliferación.
Recientemente estos científicos han realizado un estudio detallado de la organización de la organización de las células madre en el cerebro de mamíferos, incorporando un nuevo tipo celular. En el trabajo publicado ahora en “Nature”, los investigadores han dado un nuevo paso al descubrir un gen que modula la diferenciación hacia una estirpe celular u otra.
Nature 2009;doi:10.1038/nature07726
http://www.nature.com/nature/journal/v458/n7237/full/nature07726.html
Nature
Universidad de Valencia
University of California, San Francisco
NEUROLOGÍA IV/V
Nuevos datos sobre el papel individual de las neuronas
JANO.es y agencias · 20 Diciembre 2007 10:42
Tres investigaciones aparecidas en "Nature" sugieren que estas células del cerebro tienen mayor capacidad para procesar información de forma individual de lo que estimaba
Las neuronas tienen una mayor capacidad para procesar información de forma individual de lo que estiman las teorías actuales sobre el funcionamiento del cerebro, según tres estudios que se publican esta semana en la edición digital de "Nature".
El cerebro de los mamíferos no posee suficientes neuronas para responder ante cada percepción, conducta o memoria. Los investigadores creen que para aumentar la capacidad de almacenamiento, el cerebro utiliza patrones de solapamiento de actividad a través de muchas neuronas interconectadas. Sin embargo, las investigaciones que ahora salen a la luz indican que este planteamiento subestima el papel individual que las células cerebrales pueden jugar.
En uno de los estudios, los investigadores del Instituto Howard Hughes utilizaron un nuevo método que utiliza la luz para estimular neuronas en la parte del cerebro del ratón que participa en la sensibilidad de los bigotes. Los resultados muestran que sólo se necesitan ráfagas breves de actividad en unas cuantas neuronas para desencadenar el aprendizaje y el proceso de toma de decisiones.
Por otro lado, en un trabajo de la Universidad Humboldt (Alemania), los investigadores consiguieron precisar la influencia de una única célula en la capacidad del sentido del tacto en la rata. Los científicos estimularon por vías eléctricas las neuronas de un área del cerebro que procesa la información sensorial procedente de los bigotes, y descubrieron que un ligero aumento de la actividad de una neurona afectaba directamente sobre si los roedores mostraban o no una sensación similar al tacto.
El tercer estudio, también de la institución estadounidense, se centró en las conexiones individuales, o sinapsis, entre las neuronas. Cada neurona tiene muchas sinapsis, distribuidas a lo largo de unas prolongaciones similares a ramas denominadas dendritas. A medida que los animales aprenden, las sinapsis se convierten en más fuertes o débiles, cambiando el patrón de conexiones para almacenar la información.
Estudios anteriores mostraron que la estimulación de una única sinapsis puede cambiar su fuerza pero los modelos de computación predicen que existe interrelación entre las sinapsis vecinas. Los investigadores del Instituto Howard Hughes confirmaron tal predicción, mostrando que conexiones cercanas a otras fortalecidas de forma reciente eran más fáciles de potenciar. Esto sugiere un tipo de sistema de organización neuronal en el que las conexiones relevantes para clases similares de conducta podrían agruparse juntas.
Nature 2007;doi:10.1038/nature06445
Nature 2007;doi:10.1038/nature06447
Howard Hughes Medical Institute
Humboldt-Universität zu Berlin
Nature
NEUROLOGÍA V/V
Supervivencia neuronal en la enfermedad de Alzheimer
JANO.es · 09 Diciembre 2008 09:47
Científicos británicos observan que el circuito cerebral sobrevive más tiempo del que se pensaba en enfermedades neurológicas relacionadas con el envejecimiento
Un trabajo realizado por investigadores del Babraham Institute (Reino Unido) y publicado en “Brain” ha descubierto que el circuito cerebral sobrevive más tiempo del que se pensaba en enfermedades asociadas a la vejez, como el Alzheimer.
El Alzheimer causa la muerte de las células nerviosas en el cerebro, generando problemas de memoria, dificultades para hablar y también problemas para comprender. Se sabe poco acerca de cómo mueren las células nerviosas, pero esta nueva investigación ha revelado que primero pierden su habilidad para comunicarse entre ellas y que después inician un proceso de deterioro más profundo.
Según indicó el Dr. Michael Coleman, responsable del proyecto, "todos sabemos lo difícil que es trabajar con un ordenador sin conexión a internet por banda ancha". "Ocurre lo mismo en las neuronas del cerebro cuya conexión eléctrica (axones y dendritas) se ha perdido o dañado. Una vez que las vías de comunicación se estropean, las neuronas nunca volverán a trabajar para aprender y memorizar, porque esta conexión no se regenera", explicó.
Sin embargo, las comunicaciones del cerebro son mucho más que simples cables de fibra óptica, son el lugar donde se encuentran las pistas de transporte más pequeñas del mundo. Cada uno de los cientos de miles de millones de neuronas transporta continuamente cientos de proteínas y “paquetes intracelulares”, y sin este proceso las conexiones del sistema nervioso no serían posibles y dejarían de funcionar en cuestión de horas.
Durante el envejecimiento, este sistema de transporte en miniatura va empeorando, pero hay conexiones que tienen que sobrevivir y funcionar durante al menos 8 o 9 décadas. En el Alzheimer, los axones se hinchan de forma dramática, superando 10 o 20 veces su diámetro normal.
Esta circunstancia interrumpe el transporte, pero parece ser que no de una forma total, ya que una cantidad suficiente de material consigue llegar a través de estos espacios y mantienen los axones vivos durante al menos varios meses, probablemente incluso años. Esta circunstancia es importante, ya que sugiere que una terapia aplicada durante las primeras fases de este proceso no sólo detendría los síntomas, también permitiría recuperar parte de su funcionalidad.
"Es la primera vez que demostramos que las partes básicas de las neuronas se mantienen vivas y ahora podemos aprender cómo intervenir para recuperar las conexiones. Esto es muy importante para los tratamientos, porque en la vida de un adulto normal, las conexiones entre células nerviosas desaparecen y se restablecen constantemente, pero sólo si las partes básicas se mantienen vivas", concluyó.
Brain 2008;doi:10.1093/brain/awn312
Babraham Institute
Brain
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