El calcio en las mitocondrias, la fábrica de energía de las células, puede ser una de las claves para comprender y tratar la enfermedad de Alzheimer y la demencia. Investigadores del Centro de Medicina Traslacional de la Universidad de Temple han identificado cómo un desequilibrio de iones de calcio enlas mitocondrias pueden contribuir a la muerte celular y, específicamente, a la neurodegeneración en las células cerebrales durante el Alzheimer y la demencia. Los hallazgos eventualmente podrían apuntar a nuevas terapias para prevenir o retrasar estas enfermedades. El equipo presentará su trabajo durante la 61ª Reunión de la Sociedad de Biofísica celebrada11-15 de febrero de 2017 en Nueva Orleans.
En las mitocondrias de una neurona, se cree que los iones de calcio controlan la producción de energía necesaria para que el cerebro funcione. Pero si hay demasiado calcio, como se ha sugerido en la enfermedad de Alzheimer, puede provocar que las célulasLos estudios anteriores han sugerido que un desequilibrio de calcio en las neuronas podría desempeñar un papel importante en la aparición de la enfermedad de Alzheimer. Pero no estaba claro cómo estaba relacionado con la disfunción mitocondrial y la neurodegeneración.
Una nueva investigación dirigida por Pooja Jadiya, un becario postdoctoral que trabaja en el laboratorio de John Elrod en la Universidad de Temple, encontró que un posible mecanismo de la enfermedad de Alzheimer implica la eliminación de calcio de las mitocondrias. Los iones de calcio salen de las mitocondrias de una neurona con la ayuda de una proteína transportadorallamado intercambiador mitocondrial de sodio / calcio.
Los investigadores estudiaron muestras de cerebros humanos tomados de pacientes con Alzheimer. En estos tejidos enfermos, encontraron que los niveles de este intercambiador eran tan bajos que apenas eran detectables. Tales niveles bajos causaron la acumulación de calcio en las mitocondrias enfermas.La hipótesis de que esto podría desencadenar la producción excesiva de especies reactivas de oxígeno, moléculas conocidas por causar estragos en la célula y contribuir a la neurodegeneración. Los investigadores también encontraron que la actividad reducida de este intercambiador se asocia con una producción de energía deteriorada y un aumento de la muerte celular, lo que puede contribuira la neurodegeneración que causa la enfermedad de Alzheimer.
Cuando los investigadores estudiaron ratones genéticamente alterados para desarrollar Alzheimer, descubrieron que antes del inicio de la enfermedad, el gen que codifica la proteína del intercambiador era mucho menos activo, lo que sugiere que una caída en la expresión del gen podría contribuir a la enfermedadprogresión.
Para investigar más este mecanismo, los investigadores estudiaron este gen en un modelo de cultivo de células de Alzheimer. Al igual que los ratones, las células fueron alteradas genéticamente para exhibir los síntomas celulares de la enfermedad de Alzheimer. Cuando los investigadores aumentaron genéticamente los niveles de calcio y sodio mitocondrialintercambiador, las células enfermas se recuperaron y fueron casi idénticas a las células sanas de control. La producción de ATP aumentó, las especies reactivas de oxígeno disminuyeron y murieron menos células.
"Nadie había visto esto antes de usar estos sistemas modelo", dijo Elrod. "Es posible que las alteraciones en el intercambio de calcio mitocondrial puedan estar impulsando el proceso de la enfermedad".
Los investigadores, incluidos los colaboradores del laboratorio de Domenico Praticò, también en la Universidad de Temple, ahora están tratando de ver si pueden revertir el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer en modelos de ratones mutantes aumentando el gen que codifica el intercambiador de sodio y calcio.pueden hacerlo, entonces este mecanismo podría eventualmente ser la base para nuevos tratamientos destinados a aumentar la función del intercambiador mitocondrial de sodio y calcio, utilizando enfoques como nuevos medicamentos o terapia génica.
"Nuestra esperanza es que si podemos cambiar el nivel de expresión o la actividad de este intercambiador, podría ser una terapia viable para usar desde el principio para quizás impedir el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, ese es el jonrón", dijo Elrod ".Ni siquiera estamos cerca de eso, pero esa sería la idea ".
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