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Los astrocitos pueden proteger el tejido cerebral y reducir la discapacidad tras un accidente cerebrovascular

27-29/07/2013 - E.P.

El potencial terapéutico de los astrocitos en este contexto no se había investigado ya que es difícil conseguir los niveles necesarios para tratamiento se desconocían los tipos específicos vinculados con la protección y reparación de lesiones cerebrales

Una nueva investigación de la Universidad de California Davis, en Estados Unidos, muestra que los astrocitos, las células nerviosas que transportan los nutrientes esenciales y forman la barrera hematoencefálica, pueden proteger el tejido cerebral y reducir la discapacidad provocada por un accidente cerebrovascular y otros trastornos cerebrales isquémicos, según publica Nature Communications.
Uno de los grandes retos de la medicina regenerativa es el desarrollo de nuevos tratamientos para el accidente cerebrovascular. Hasta ahora la investigación con células madre para la enfermedad se ha centrado en el desarrollo de neuronas terapéuticas para reparar el tejido dañado cuando el oxígeno al cerebro se ve limitado por un coágulo o la ruptura de un vaso
"Los astrocitos son a menudo considerados más que células de limpieza, debido a sus funciones de apoyo a las neuronas, pero en realidad son mucho más sofisticados", dijo Deng Wenbin, profesor asociado de Bioquímica y Medicina Molecular en la Universidad de California Davis y autor principal del estudio.
"Estas células son críticas para varias funciones del cerebro y se cree que protegen a las neuronas de lesiones y la muerte. No son células excitables como las neuronas y son más fáciles de aprovechar. Queríamos explorar su potencial en el tratamiento de trastornos neurológicos, comenzando con el accidente cerebrovascular", afirmó.
El equipo comenzó con un factor de transcripción conocido como Olig2 para diferenciar células madre embrionarias humanas en los astrocitos. Este enfoque genera un tipo previamente desconocido de astrocitos llamado Olig2PC-Astros y lo más importante es que produce astrocitos con casi un cien por cien de pureza.
Luego, los científicos compararon los efectos de Olig2PC-Astros con otro tipo de astrocito denominado NPC-Astros y sin tratamiento en tres grupos de modelos experimentales con lesiones cerebrales isquémicas. Las individuos trasplantados con Olig2PC-Astros experimentaron una neuroprotección superior, junto con los niveles más altos del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), una proteína asociada con el crecimiento y supervivencia de las fibras nerviosas, mientras que los sujetos con NPC-Astros o que no recibieron tratamiento mostraron niveles mucho más altos de pérdida neuronal.
Para determinar si los astrocitos afectaban al comportamiento, los investigadores midieron el aprendizaje y la memoria. Cuando se realizó la prueba 14 días después del trasplante, los individuos que recibieron Olig2PC-Astros se movían por el laberinto en mucho menos tiempo que los que recibieron NPC-Astros o ningún tratamiento.
Los investigadores utilizaron experimentos de cultivo celular para determinar si los astrocitos podrían proteger las neuronas del estrés oxidativo, que desempeña un papel importante en la lesión cerebral. Se expusieron neuronas cocultivadas con ambos tipos de astrocitos a peróxido de hidrógeno para replicar el estrés oxidativo.
Los científicos hallaron que, mientras que los dos tipos de astrocitos proporcionan la protección, Olig2PC-Astros tuvo mayores efectos antioxidantes. La investigación posterior demostró que los Olig2PC-Astros tenían niveles más altos de la proteína Nrf2, que aumentaron la actividad antioxidante en las neuronas.
"Nos quedamos sorprendidos de encontrar que las neuronas Olig2PC-Astros protegían del estrés oxidativo, además de reconstruir los circuitos neuronales que mejoran el aprendizaje y la memoria", dijo Deng.
Los autores también analizaron las cualidades genéticas de los astrocitos recientemente identificados. Estudios mundiales mostraron que eran genéticamente similares a los NPC-Astros estándar, pero Olig2PC-Astros expresó más genes (tales como BDNF y el factor de crecimiento endotelial vasoactivo, o VEGF) asociados con la neuroprotección, muchos de los cuales ayudan a regular la formación y la función de las sinapsis, que llevan señales entre neuronas.
Experimentos adicionales mostraron que tanto Olig2PC-Astros como NPC-Astros aceleraron el desarrollo de la sinapsis en las neuronas del modelo de estudio, aunque Olig2PC-Astros tuvieron significativamente mayores efectos protectores frente a NPC-Astros. Además de ser terapéuticamente útiles, Olig2PC-Astros no mostraron formación de tumores, se mantuvieron en áreas del cerebro donde se trasplantaron y no se diferenciaron en otros tipos de células, como las neuronas.
"El equipo del doctor Deng ha demostrado que este nuevo método para derivar astrocitos a partir de células madre embrionarias genera una población celular que es más pura y funcionalmente superior al método estándar para la derivación de astrocitos", resaltó Jan Nolta, director del Instituto de Tratamiento Regenerativo de la Universidad de California Davis.
"La mejora funcional vista en modelos de lesión cerebral es impresionante, con los niveles más altos de BDNF", dijo Deng, agregando que los resultados podrían conducir a tratamientos con células madre para muchas enfermedades neurodegenerativas.
"Mediante la creación de una población altamente purificada de astrocitos, abrimos la posibilidad de utilizar estas células para restaurar la función del cerebro en condiciones tales como la enfermedad de Alzheimer, epilepsia, trastorno cerebral traumático, parálisis cerebral y lesión de la médula espinal", concluyé Deng.