Investigadores de la Universidad de Pittsburgh han descubierto el mecanismo por el cual las neuronas se mantienen al día con las demandas de enviar señales repetidamente a otras neuronas. Los nuevos hallazgos, realizados en moscas de la fruta y ratones, desafían el dogma existente sobre cómo las neuronas que liberan el químicola señal de dopamina se comunica y puede tener implicaciones importantes para muchas enfermedades relacionadas con la dopamina, como la esquizofrenia, la enfermedad de Parkinson y la adicción.
La investigación realizada en la Universidad de Pitt y Columbia se publicó en línea hoy en la revista neurona .
Las neuronas se comunican entre sí mediante la liberación de sustancias químicas llamadas neurotransmisores, como la dopamina y el glutamato, en el pequeño espacio entre dos neuronas que se conoce como sinapsis. Dentro de las neuronas, los neurotransmisores en espera de liberación se alojan en pequeños sacos llamados vesículas sinápticas.
"Nuestros hallazgos demuestran, por primera vez, que las neuronas pueden cambiar la cantidad de dopamina que liberan en función de su actividad general. Cuando este mecanismo no funciona correctamente, podría tener efectos profundos en la salud", explicó elEl autor principal del estudio, Zachary Freyberg, MD, Ph.D., quien recientemente se unió a Pitt como profesor asistente de psiquiatría y biología celular. Freyberg inició la investigación mientras estaba en la Universidad de Columbia.
Cuando los investigadores activaron las neuronas de dopamina para que se dispararan, las vesículas de las neuronas comenzaron a liberar dopamina como se esperaba. Pero entonces el equipo notó algo sorprendente: se cargó contenido adicional en las vesículas antes de que tuvieran la oportunidad de vaciarse. Experimentos posteriores mostraron queesta carga de vesículas inducida por la actividad se debió a un aumento en los niveles de acidez dentro de las vesículas.
"Nuestros hallazgos fueron completamente inesperados", dijo Freyberg. "Contradice el dogma existente de que una cantidad finita de señal química se carga en una vesícula en cualquier momento dado, y que la acidez de la vesícula es fija".
El equipo demostró que el aumento de la acidez fue impulsado por un canal de transporte en la superficie de la célula, lo que permitió la entrada de iones de glutamato cargados negativamente a la neurona, aumentando así su acidez. Eliminación genética del transportador en moscas de la fruta y ratoneshizo que los animales respondieran menos a la anfetamina, una droga que ejerce su efecto al estimular la liberación de dopamina de las neuronas.
"En este caso, el glutamato no actúa como un neurotransmisor. En cambio, funciona principalmente como una fuente de carga negativa, que estas vesículas están utilizando de una manera muy inteligente para manipular la acidez de las vesículas y, por lo tanto, cambiar su contenido de dopamina,"Dijo Freyberg." Esto pone en tela de juicio todo el modelo de libro de texto de vesículas que tienen cantidades fijas de neurotransmisores individuales. Parece que estas vesículas contienen dopamina y glutamato, y modifican dinámicamente su contenido para que coincida con las condiciones de la célula según sea necesario ".
En el futuro, el equipo planea observar más de cerca cómo los aumentos en la acidificación de las vesículas afectan la salud. Una serie de enfermedades cerebrales se caracterizan por una señalización anormal de la neurona de dopamina y niveles alterados del neurotransmisor.
"Dado que hemos demostrado que el equilibrio entre el glutamato y la dopamina es importante para controlar la cantidad de dopamina que libera una neurona, es lógico que un desequilibrio entre los dos neurotransmisores pueda estar contribuyendo a los síntomas de estas enfermedades", dijo Freyberg.
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Materiales proporcionado por Escuelas de Ciencias de la Salud de la Universidad de Pittsburgh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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