Los científicos del Instituto Salk mostraron cómo un medicamento aprobado por la FDA aumenta la salud de las células cerebrales al limitar su uso de energía. Al igual que al eliminar la iluminación innecesaria de un hogar con problemas financieros para ahorrar en facturas de electricidad, el medicamento, llamado rapamicina, prolonga la supervivenciade neuronas enfermas al obligarlas a reducir la producción de proteínas para conservar la energía celular.
Se ha demostrado que la rapamicina prolonga la vida útil y reduce los síntomas en una amplia gama de enfermedades y, a nivel celular, se sabe que disminuye la velocidad a la que se producen las proteínas. Pero la nueva investigación de Salk, publicada en la revista eLife , sugiere que la rapamicina también podría atacar el daño neural asociado con el síndrome de Leigh, una enfermedad genética rara y potencialmente otras formas de neurodegeneración también.
"Nuestro estudio muestra que la producción de proteínas en las neuronas es uno de los principales usuarios de energía y que las neuronas del síndrome de Leigh se degeneran porque no pueden mantener un nivel de energía lo suficientemente alto", dice Tony Hunter, presidente de Renato Dulbecco y estadounidenseProfesor de la Sociedad del Cáncer en el Laboratorio de Biología Celular y Molecular de Salk, quien dirigió la investigación.
Estudios previos sobre la rapamicina, que bloquea un sensor de energía clave en las células, descubrieron que puede alterar el sistema inmunitario, prolongar la vida útil y tratar trastornos, incluidos el lupus y la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores asumieron que el fármaco previno la neurodegeneración observada en la enfermedad de Alzheimer al alentarcélulas para degradar componentes dañados y proteínas agregadas. Pero datos recientes insinuaron que la droga también podría tener un efecto en las mitocondrias, orgánulos que actúan como potencias de las células, produciendo energía en forma de adenosina trifosfato ATP.
Xinde Zheng, investigadora asociada en el laboratorio Hunter, ya estaba estudiando las propiedades de las células afectadas por el síndrome de Leigh, cuya neurodegeneración hereditaria es causada por una mutación en el ADN mitocondrial que reduce la producción de ATP. Zheng se preguntó cómo afectaría la rapamicina a las neuronas plagadaspor las mitocondrias enfermas. Él y Hunter se unieron al laboratorio de Rusty Gage, profesor en el Laboratorio de Genética de Salk y titular de la Cátedra Vi y John Adler de Investigación sobre Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad. Zheng, junto con Leah Boyer, luegoun investigador en el laboratorio de Gage y ahora director de Stek Cell Core de Salk, generó neuronas enfermas al tomar células de la piel de pacientes con síndrome de Leigh, reprogramarlas en células madre en cultivo y luego convencerlas para que se convirtieran en células cerebrales en un plato.
Aunque las células deben producir proteínas para sobrevivir, la producción de proteínas es un proceso que consume mucha energía y, para las células enfermas, el proceso deja muy pocas reservas de energía para lidiar con el estrés celular u otras demandas.
"La reducción de la producción de proteínas en las neuronas que envejecen permite que la célula utilice más para plegar proteínas correctamente y manejar el estrés", dice Zheng, el primer autor del nuevo artículo. "El impacto de nuestro hallazgo es que la modulación de la síntesis de proteínas podríaser un enfoque general para tratar la neurodegeneración "
En su estudio, el equipo descubrió que las neuronas del síndrome de Leigh se descomponían en el plato y mostraban signos claros de agotamiento de la energía. Mientras tanto, las neuronas del síndrome de Leigh expuestas a la rapamicina tenían más ATP y mostraban menos degeneración. Al bajar el dial de la producción de proteínas,las neuronas enfermas y dañadas pudieron sobrevivir más tiempo.
"Estamos sorprendidos y encantados de que el efecto de la rapamicina para reducir la síntesis de proteínas como un enfoque de austeridad energética pueda conducir a un tratamiento potencial para las enfermedades neurodegenerativas relacionadas con las mitocondrias", dice Gage.
Según Hunter, este es un buen ejemplo del valor de estudiar una enfermedad en un plato. "Ha llevado a una gran cantidad de nuevas ideas sobre la biología subyacente de esta condición rara y poco estudiada", agrega.
Se necesita más trabajo para determinar si los hallazgos sobre la rapamicina son válidos en modelos animales del síndrome de Leigh y otras enfermedades neurodegenerativas, y para determinar exactamente cómo la rapamicina está alterando el metabolismo de las células.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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