Neurociencia

Registran por primera vez cómo el cerebro se deshace de las neuronas muertas | Vídeo.

Comprender cómo reacciona el cerebro cuando una neurona muere podría ser la clave para desbloquear los secretos detrás del envejecimiento y la recuperación de varios trastornos neurológicos.

Recientemente, los investigadores de la Facultad de Medicina de Yale se propusieron estudiar las complejas interacciones entre las neuronas moribundas y las células gliales del sistema nervioso central que son responsables de eliminar las células muertas y los desechos del cerebro.

Los investigadores compararon eliminar las células muertas del cerebro con la recolección de basura. «Si dejaras de recolectar basura en la ciudad de Nueva York, no podrías entrar. Habría escombros en todas partes», dice el Dr. Eyiyemisi Damisah, profesor asistente de neurocirugía en la Facultad de Medicina de Yale. 

El cerebro, al igual que la ciudad de Nueva York, requiere la eliminación eficiente de basura. Si las células moribundas o infectadas no se eliminan adecuadamente, los desechos pueden dañar el sistema nervioso.

Uno de los principales desafíos que enfrenta dicha investigación es la falta de herramientas disponibles para comprender este proceso en el cerebro de los seres humanos vivos. Muchas células mueren durante el crecimiento y el desarrollo en un cerebro cada día, pero la observación de lo que se conoce como «extracción de cadáveres» en un organismo vivo ha sido limitada.

Esto se debe a que el momento y la ubicación de la muerte celular son impredecibles. También puede suceder muy rápidamente, lo que dificulta la captura visual o la comprensión con precisión.

Para abordar estos desafíos, los coautores principales, los Dres. Damisah y Robert Hill, profesor asistente de ciencias biológicas en Dartmouth College, desarrollaron métodos fotoquímicos y virales innovadores para inducir la muerte en células cerebrales individuales en ratones vivos mientras trabajaban juntos como becarios en el laboratorio del Dr. Jaime Grutzendler.

En un artículo publicado en Science Advances, llamaron a esta técnica «2Phatal». Utilizando marcadores fluorescentes, pudieron observar las células gliales comunicarse y eliminar células muertas con imágenes ópticas de lapso de tiempo in vivo. 

«Esta es la primera vez que se ve el proceso en un cerebro de mamífero vivo», explica el Dr. Jaime Grutzendler, el Dr. Harry M. Zimmerman, el Profesor Nicholas y Viola Spinelli de Neurología y Neurociencia en la Facultad de Medicina de Yale.

La técnica 2Phatal es bastante inteligente. «En lugar de golpear el cerebro con un martillo y provocar miles de muertes, inducir a una sola célula a morir nos permite estudiar lo que sucede justo después de que las células comienzan a morir y observar a las muchas otras células involucradas [en su eliminación]», dice Dr. Grutzendler. “Esto no era posible antes. Podemos mostrar con gran claridad lo que está sucediendo exactamente y comprender el proceso”.

Los autores revelaron que la microglia, los astrocitos y las células NG2 (tres tipos de células gliales en el sistema nervioso central) funcionan de manera altamente coordinada para eliminar las células muertas y los desechos. Cada tipo de célula tiene una función diferente, con límites precisos que dividen el trabajo de lo que «come» qué, dice el Dr. Damisah. 

Sin embargo, si una célula pierde su capacidad de sentir la célula moribunda y engullirla, otras células se hacen cargo, posiblemente a un ritmo más lento, pero el trabajo aún se hace.

Los investigadores también notaron que las células gliales tomaron al menos el doble de tiempo para eliminar el cadáver neuronal en el cerebro envejecido, pero este retraso no se debió a la capacidad de la glía envejecida para sentir que la célula estaba muriendo.

Esta observación sobre el envejecimiento podría tener implicaciones importantes para la neurodegeneración y el deterioro funcional del cerebro, señala el Dr. Grutzendler. «Presumiblemente, si las células mueren y hay una eliminación ineficiente de ellas, los escombros podrían estar causando más daño e inflamación», dice.

El trabajo abre una serie de otros estudios que pueden tener un impacto en la comprensión del desarrollo del cerebro, lesiones y neurodegeneración. «La muerte celular es muy común en las enfermedades del cerebro», dice el Dr. Damisah. “Y comprender el proceso podría brindar información sobre cómo abordar la muerte celular en un cerebro lesionado, desde traumatismos craneales hasta derrames cerebrales y otras afecciones.

Mayor información: Eyiyemisi C. Damisah, Robert A. Hill, Anupama Rai, et al. «Astrocytes and microglia play orchestrated roles and respect phagocytic territories during neuronal corpse removal in vivo». Science Advances, Published: 26 Jun 2020.

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