Nuestros cerebros pueden sobrevivir solo unos minutos sin oxígeno. Los investigadores del Instituto Salk ahora han identificado el momento de un cambio metabólico dramático en las neuronas en desarrollo, lo que los hace depender del oxígeno como fuente de energía.
Los hallazgos, publicados el 12 de julio en la revista eLife revelar una ruta metabólica que se cree que sale mal en el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson.
"Hay relativamente poca comprensión acerca de cómo se establece el metabolismo neuronal por primera vez", dice el coautor principal Tony Hunter, titular de la Cátedra Renato Dulbecco y profesor de la Sociedad Americana del Cáncer en el Laboratorio de Biología Molecular y Celular de Salk ". Además de permitirnosSi comprendemos este proceso durante el desarrollo neuronal, el trabajo también nos permite comprender mejor la enfermedad neurodegenerativa ".
Enviar mensajes a lo largo de las neuronas es energéticamente exigente, y el cerebro usa tanto oxígeno como glucosa intensamente. El cerebro, por ejemplo, usa el 20 por ciento del suministro de glucosa del cuerpo. Las fábricas productoras de energía de la célula, llamadas mitocondrias, se encuentran dispersas por todo elDe acuerdo con el nuevo estudio, los axones largos y delgados de las neuronas para proporcionar a todas las partes de la célula un suministro constante de energía. A medida que las neuronas se hacen más grandes, también lo hace la cantidad de mitocondrias.
Creamos nuevas neuronas en el útero, y este proceso continúa después del nacimiento. Incluso unas pocas áreas en el cerebro adulto continúan produciendo nuevas neuronas a lo largo de la vida ". Suponemos que el cambio metabólico que describimos en este nuevo estudio ocurre cada vez quela célula progenitora se convierte en una neurona ", dice el primer autor del estudio, Xinde Zheng, investigador asociado de Salk.
Las células que eventualmente se convierten en neuronas inicialmente usan una vía llamada glucólisis, que es un proceso importante de producción de energía que tiene lugar en el citoplasma de la célula y convierte la glucosa en energía en forma de trifosfato de adenosina ATP. En algún momentoSin embargo, las células cambian a una vía más eficiente llamada fosforilación oxidativa, un proceso que utiliza oxígeno para producir ATP y ocurre dentro de las mitocondrias.
Hunter, Zheng, Leah Boyer de Salk y sus colegas estudiaron previamente una enfermedad metabólica rara llamada síndrome de Leigh y recientemente publicaron un trabajo que muestra que se produce menos ATP en las neuronas afectadas. En el proceso de entender esa enfermedad, necesitaban recrearla en un plato, usando células con mutaciones en el ADN contenido en las mitocondrias. Pero el equipo se dio cuenta de que no se entendía bien cómo las células que se dividen normalmente generan energía mientras se dividen y se diferencian en nuevos tipos de células.
En el nuevo estudio, el equipo de Hunter descubrió que a medida que una célula precursora de neuronas se convierte en neurona, los genes que codifican enzimas metabólicas clave utilizadas en la glucólisis desactivan su expresión. Esos cambios funcionan de la mano para detener la glucólisis. Todo el tiempo,Los reguladores clave de la fosforilación oxidativa están aumentando.
Lo más sorprendente es que las neuronas en desarrollo deben detener por completo la glucólisis, dice Hunter. Cuando los investigadores evitaron que eso sucediera, las neuronas murieron rápidamente.
"Este es el primer análisis exhaustivo de los cambios metabólicos durante la diferenciación neuronal, y la sorprendente dependencia de las neuronas de la fosforilación oxidativa para su única fuente de energía tiene claras implicaciones para la vulnerabilidad neuronal con la edad", dice el investigador co-senior Rusty Gage, profesoren el Laboratorio de Genética de Salk y titular de la Cátedra Vi y John Adler de Investigación sobre Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad.
El grupo planea observar más de cerca cómo se controlan los genes metabólicos en las células en desarrollo. También planean estudiar las neuronas que albergan defectos de energía asociados con enfermedades, como la enfermedad de Parkinson, y diferentes tipos de neuronas para comparar cualquier diferencia más fina en el metabolismo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :